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A evolução da indústria, desde sua concepção até a atualidade foi profundamente influenciada pela transformada de Fourier.
Na era da Indústria 1.0, que teve início no final do século XVIII com a Revolução Industrial, a transformada de Fourier ainda não tinha sido criada, ela surge em 1822. No entanto, seus princípios fundamentais, como a decomposição de sinais complexos em suas componentes de frequência, estavam presentes nas primeiras teorias científicas sobre calor, movimento e vibração, que foram essenciais para o desenvolvimento das máquinas e processos industriais da época.
Kardec (2013) menciona que, nesta ocasião, não era prioridade ou não se tinha a noção da importância da alta produtividade e a mão de obra necessária para execução das atividades era de baixa especialização. Por isso, há predominação da manutenção corretiva.
Com a chegada da Indústria 2.0 no século XIX, caracterizada pela introdução da produção em massa, linha de montagem, eletricidade, combustão, a transformada de Fourier começou a dar seus primeiros sinais. Houve a busca pela padronização dos processos na manutenção onde as falhas não programadas não eram mais aceitas pelos gestores e operadores e assim, a manutenção preventiva surgiu.
Na era da Indústria 3.0, que começou no final do século XX, com o avanço da tecnologia de coletores manuais e computadores, tornou-se possível coletar e analisar dados de vibração em tempo real, permitindo a detecção precoce de falhas e a implementação de estratégias de manutenção preditiva.
Finalmente, na era da Indústria 4.0, estamos testemunhando uma integração ainda mais profunda da transformada de Fourier na indústria. Com o advento da Internet das Coisas (IoT), da inteligência artificial e da análise de big data, a capacidade de coletar, processar e interpretar dados de vibração atingiu um novo nível. Agora, as máquinas podem se comunicar entre si e tomar decisões autonomamente com base na análise em tempo real de seus padrões de vibração, contribuindo para a criação de fábricas inteligentes e altamente eficientes.
Decomposição de Sinais: Transformada de Fourier
Desenvolvida no século XIX pelo matemático francês Jean-Baptiste Joseph Fourier, a Transformada de Fourier é uma técnica matemática poderosa que desempenha um papel fundamental na decomposição de sinais complexos em suas componentes de frequência. Em termos simples, ela permite que uma forma de onda, normalmente uma função do tempo, seja decomposta em suas frequências constituintes.
Determinar a condição de uma máquina envolve compreender as características de suas vibrações. Cada máquina possui uma assinatura espectral única, o que significa que possui padrões específicos de vibração para cada componente individual. Essa assinatura espectral é essencial para identificar e diagnosticar problemas de forma precisa.
Uma alteração repentina, por exemplo, indica uma possível falha, seguido por outros sinais, como por exemplo, o aumento de temperatura.
Ao analisar o espectro dessas vibrações, podemos identificar anomalias, garantindo assim o funcionamento saudável da máquina. Para interpretar esses sinais e entender os fatores que influenciam as vibrações, utilizamos a Transformada de Fourier. Essa técnica consiste em decompor o sinal em frequência em vez do tempo, o que facilita a identificação da sua composição, assim é possível ter uma compreensão mais profunda do comportamento dos equipamentos industriais.
Ao coletar e analisar dados de vibração de máquinas e equipamentos em funcionamento, é possível desvendar padrões ocultos e identificar componentes de frequência que revelam potenciais problemas mecânicos. Desde desalinhamentos sutis até desgaste de rolamentos e falhas em engrenagens, a análise de Fourier fornece insights que permitem uma intervenção preditiva antes que falhas graves ocorram.
Ao empregar técnicas de análise de Fourier, as equipes de manutenção industrial podem realizar uma manutenção mais proativa e preditiva, evitando paradas não planejadas e reduzindo custos operacionais. Além disso, a análise de Fourier permite uma compreensão mais profunda do comportamento dos equipamentos ao longo do tempo, contribuindo para o desenvolvimento de estratégias de manutenção que visam aumentar a confiabilidade e disponibilidade.
Quem foi Fourier?
Jean-Baptiste Joseph Fourier foi um matemático, físico e engenheiro francês nascido em 1768 e falecido em 1830. Ele é mais conhecido por suas contribuições para a teoria do calor e por desenvolver a matemática conhecida como Transformada de Fourier, técnica que permite decompor um sinal em frequências.
Fourier estudou na École Royale Militaire em Auxerre e depois na École Normale Supérieure em Paris. Ele foi professor de matemática na École Polytechnique e na Universidade de Grenoble, onde realizou grande parte de suas pesquisas pioneiras em física matemática.
Sua obra mais famosa é "Théorie analytique de la chaleur" (Teoria Analítica do Calor), publicada em 1822, na qual ele propôs uma teoria matemática revolucionária para descrever a propagação do calor em sólidos. Além disso, demonstrou que qualquer função periódica pode ser representada como uma soma infinita de senos e cossenos, agora conhecida como série de Fourier.
Essa descoberta teve um impacto significativo não apenas na física, mas também na matemática e em várias outras disciplinas científicas. A Transformada de Fourier, derivada de seu trabalho, é amplamente utilizada na análise de vibração, processamento de imagens e comunicações.
