Desvendando a Análise de Vibrações
- Fabrizio Rocha Lima
- 3 de abr. de 2020
- 5 min de leitura
Atualizado: 4 de abr. de 2020
A análise de vibração monitora e detecta problemas de forma não intrusiva usando os dados de espectro, forma de onda e tendencias. Leia sobre a metodologia de análise, ferramentas e técnicas, métodos de medição de análise de vibração e muito mais.
O que é Análise de Vibrações?
A análise de vibração é definida como um processo para medir os níveis e frequências de vibração das máquinas e, em seguida, usar essas informações para analisar a saúde das máquinas e seus componentes. Embora o trabalho interno e as fórmulas usadas para calcular várias formas de vibração possam se complicar, tudo começa com o uso de um acelerômetro para medir a vibração. Sempre que uma máquina está funcionando, ela produz vibrações. Um acelerômetro conectado à máquina gera um sinal de tensão que corresponde à quantidade de vibração e à frequência de vibração que a máquina está produzindo, geralmente quantas vezes por segundo ou minuto a vibração ocorre. A análise de vibração pode detectar problemas como:
Desbalanceamento
Desalinhamento
Folgas
Baixa Rigidez
Folgas Mecânicas
Falhas em Rolamentos
Falhas em Engrenagens
Metodologia de Análise de Vibrações
Embora os acelerômetros ainda sejam a ferramenta mais comum usada para coletar dados de vibração, a tecnologia moderna e a tecnologia aprimorada de sensores permitiram sensores a laser de alta velocidade e sem contato que podem detectar problemas que os acelerômetros não podem. Isso permite uma análise mais precisa e localizada, e abre a análise de vibração para mais metodologia. A análise de vibração geralmente é dividida em quatro princípios, e cada princípio fornece informações específicas sobre as condições de trabalho de cada componente.
Domínio do Tempo: Quando um sinal de vibração é captado de um transdutor (dispositivo que converte uma quantidade física em sinal elétrico) e exibido na tela de um osciloscópio, isso é chamado de forma de onda. Este sinal está no domínio do tempo. O domínio do tempo é a amplitude plotada contra o tempo. Enquanto a maioria dos problemas de vibração da máquina é detectada usando a análise de espectro, alguns tipos são mais facilmente vistos na forma de onda.
Domínio da Freqüência: Quando a forma de onda discutida anteriormente é submetida à análise de espectro, o resultado final é uma imagem de frequência versus amplitude, conhecida como espectro. O espectro está no domínio da frequência como a vibração no domínio do tempo. A maioria das análises aprofundadas da vibração de máquinas é feita no domínio da frequência ou usando análise de espectro.
Além desses quatro princípios básicos, existem inúmeras formas de análise, cálculos e algoritmos usados para determinar diferentes aspectos da análise de vibração. Esses incluem:
Forma de Onda Temporal: uma forma de onda temporal é a aceleração versus o tempo exibido como tabelas e gráficos. As formas de onda do tempo mostram uma amostra de vibração bruta em pouco tempo, revelando pistas sobre a condição da maquinaria nem sempre clara no espectro de frequências. Um método de empregar sinais de vibração da forma de onda no tempo como uma ferramenta de análise de vibração é usando a FFT.
Tranformada Rápida de Fourier (FFT): A FFT é definido como um algoritmo usado para calcular um espectro a partir de uma forma de onda no tempo. Em outras palavras, é um cálculo destinado a quebrar um sinal em todas as suas frequências. Se você recordar o domínio do tempo e o domínio da frequência discutidos acima, a FFT converte um sinal do domínio do tempo no domínio da frequência.
Medição de Fase: Quando falamos sobre análise de vibração, fase é uma diferença de tempo relativa entre dois sinais medidos em unidades de ângulo em oposição ao tempo. Só funciona se os dois sinais comparados tiverem a mesma frequência. A medição de fase é usada em conjunto com a FFT para decifrar falhas da máquina, que possuem a mesma frequência.
Análise de Ordens: A análise de ordens é uma variação da análise FFT e é usada principalmente para quantificar vibrações de máquinas com rotações por minuto (RPM) variadas. Em outras palavras, a análise de ordens é uma análise de frequência em que o eixo de frequência do espectro é mostrado em ordens de RPM em vez de hertz. O termo "ordens" refere-se a uma frequência que é um múltiplo de uma velocidade rotacional de referência. Por exemplo, se um sinal de vibração é igual ao dobro da frequência de rotação do motor, a ordem é dois.
Peakvue: A análise de peakvue é uma forma de análise de vibração que detecta impactos com energia alta ou muito baixa, geralmente oculta por outros sinais de vibração. É uma ferramenta de diagnóstico avançado para engrenagens, rolamentos e motores elétricos.
Orbita: A órbita é definida como um gráfico da linha central de um mancal de mancal. É medido colocando duas sondas na caixa de rolamentos a 90 graus de distância. Os dados dessas sondas podem ser exibidos digitalmente e usados para detectar vibrações do eixo causadas pelo turbilhão de óleo - girando o óleo por dentro, fazendo com que o munhão se mova.
Análise de ressonância: A análise de ressonância identifica todas as vibrações e frequências naturais nas máquinas. A presença de ressonância significa alta vibração, que pode atingir níveis prejudiciais.
Parâmetros de Medição de Análise de Vibrações
Todas essas técnicas de análise de vibração ajudam a identificar três parâmetros principais: aceleração, velocidade (RMS) e deslocamento. Cada um desses parâmetros enfatiza certas faixas de frequência à sua maneira e pode ser analisado em conjunto para diagnosticar problemas.
Aceleração: A aceleração dá maior importância às altas frequências. Um sinal de aceleração não é exclusivo, no entanto. O sinal de aceleração pode ser convertido em velocidade ou deslocamento.
Velocidade: A velocidade está relacionada à força destrutiva da vibração, tornando-o o parâmetro mais importante. Dá igual importância às frequências alta e baixa. Geralmente, o valor da velocidade RMS (medido na faixa de 10 a 1.000 Hz) mostra o melhor sinal de gravidade da vibração. O RMS é calculado multiplicando a amplitude do pico por 0,707.
Deslocamento: Assim como a aceleração atribui maior importância às altas frequências, o deslocamento observa as baixas frequências. As medições de deslocamento geralmente são usadas apenas ao examinar a imagem ampla das vibrações mecânicas. Você pode usar o deslocamento para descobrir o desequilíbrio em uma peça rotativa devido a uma quantidade significativa de deslocamento nas frequências de rotação do eixo da máquina.
Abaixo está um exemplo de como a aceleração, deslocamento e velocidade se parecem no mesmo sinal. Você pode ver alguns picos nas mesmas frequências, mas cada um tem amplitudes diferentes. Este é um bom visual de como cada parâmetro atribui importância diferente às faixas de frequência.
Monitoramento Contínuo de Vibrações
Os métodos e ferramentas discutidos neste artigo não são apenas ótimos para determinar o que há de errado com um equipamento ou maquinário (reativo), mas também podem ser usados para detectar problemas antes que causem um tempo de inatividade significativo (proativo). O uso da análise e monitoramento de vibrações permite examinar quantitativamente a fraqueza estrutural ou a folga, a folga do componente rotativo e a presença de ressonância.
Monitoramento Equipamentos Críticos: Equipamento crítico é qualquer equipamento ou máquina que pode causar um grande impacto financeiro se ocorrer uma falha. O monitoramento contínuo de vibrações ajuda a detectar discrepâncias no espectro de vibrações, o que pode revelar problemas de lubrificação e defeitos de rolamento muito antes que problemas importantes apareçam.
Monitorar Equipamentos Uso Contínuo: Muitas plantas operam 24 horas por dia, 7 dias por semana, parando apenas mensalmente ou trimestralmente para manutenção de rotina. Parar mais do que isso pode custar à fábrica uma quantia significativa de dinheiro. O monitoramento contínuo de vibrações on-line ajuda a monitorar a condição de máquinas pesadamente usadas ou com problemas e envia alertas quando essa condição muda.
Monitorar Equipamentos de Difícil Acesso: Difícil é realizar manutenção em equipamentos localizados em locais de difícil acesso. Máquinas em telhados, torres de resfriamento e aquelas que operam em áreas de alta temperatura podem ser monitoradas continuamente quanto a anormalidades de vibração, permitindo que a manutenção seja feita em um momento conveniente. Isso evita o tempo de inatividade não planejado e impede que a equipe de manutenção acesse esses locais desnecessariamente.
Excelente Material 👏🏻👏🏻