O Trabalho de Vibrações

INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO

TÉCNICO EM MECÂNICA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TRABALHO DE VIBRAÇÕES

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nome: Rhamon Evangelista Nascimento

Turma: N12 G2

Professor: Thiago Martins

Disciplina: Manutenção Mecânica 3

 

Vitória, ES

SUMÁRIO:

 

• Introdução
• Tipos de sensores
• Tipos de falhas
• Detecção de falhas
• Prevenção de falhas
• Parâmetros de Vibrações
• Deslocamento
• Velocidade
• Estudo de caso  
• Diagnóstico  
• Conclusão

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Introdução:

Uma das principais técnicas utilizadas mundialmente no contexto de manutenção preditiva é a extração de dados de vibração de máquinas. As informações obtidas através desses dados permitem identificar, prever e prevenir falhas em máquinas rotativas. As vibrações são movimentos oscilatórios de um equipamento em torno de sua posição de equilíbrio. As partes rotacionais de uma máquina geram vibrações em frequências que permitem identificar seu padrão de oscilação. Qualquer alteração na amplitude ou frequência do sinal pode indicar que a performance ou qualidade do equipamento está em risco. O desgaste ocorrido pelo atrito mecânico altera as características dessa oscilação, permitindo detectar a existência de uma anomalia.  

Qualquer máquina que possui um elemento rotativo pode ser monitorada. Hoje em dia, os principais equipamentos colocados sob sensoriamento são:  

• Ventiladores  
• Bombas  
• Engrenagens  
• Turbinas  
• Conveyors  
• Compressores  Tipos de Sensores :

[pic 1]                    [pic 2] 

                                                                                                                             Figura 2 - Sensor Indutivo 1

Figura 1 - Sensor Capacitivo      

 O que define o tipo de sensor a ser aplicado em uma máquina para a análise vibratória é a sua natureza. Uma máquina que vibra em baixa frequência apresenta baixo índice de amplitude, situação ideal para o uso de um sensor de deslocamento. Um equipamento que vibra em média frequência pode ser monitorado por um sensor de velocidade. Já máquinas que vibram em alta frequência precisam de um acelerômetro para detectar a elevada amplitude gerada pelo seu movimento. O gráfico abaixo mostra a região de atuação desses sensores:  

 

[pic 3] 

A intensidade da cor verde nas barras mostra onde os sensores apresentam melhores resultados de leitura em relação a amplitude e nível de ruído.  

[pic 4] 

O sensor mais utilizado para análise de vibração é o acelerômetro. Sua característica eletromecânica permite medir a vibração de

máquinas e converter esse efeito em uma tensão proporcional à força “g” (unidade gravitacional terrestre). Além disso, ele permite que dados de média e baixa frequência também sejam extraídos.  

A instalação adequada do sensor nas máquinas é essencial para a garantia de dados com qualidade. Os cabos, conectores e base de montagem devem ser robustos para suportarem variação de temperatura e umidade. Normalmente, a fixação é feita através de parafusos na carcaça da máquina, porém, também é possível fixar sensores através de elemento magnético ou adesivo.  

Tipos de falhas:

 O elemento rotativo das máquinas tem vida útil e esse parâmetro é avaliado com base na fadiga do material e no desgaste nas superfícies de rolamento. No entanto, há casos em que o material se deteriora antes do prazo estabelecido devido a fatores como a deformação plástica, corrosão, salmoura, lubrificação deficiente, instalação incorreta ou até projeto incorreto. Existem vários tipos de falhas que podem ser detectados em máquinas rotativas através das técnicas de análise de vibração:  

• Desgaste em rolamentos  
• Afrouxamento mecânico  
• Cavitação  
• Eixo empenado  
• Estator ou rotor com falhas elétricas  •         Ressonância.
• Lubrificação deficiente  
• Folga de buchas  
• Falta de alinhamento ou desbalanceamento  
• Desgaste em engrenagens  

Detecção de falhas:

A análise dos dados dos sensores normalmente é feita no espectro de frequência. É comum aplicar a transformada rápida de Fourier (FFT) às amostras do sensor do acelerômetro para verificar a amplitude do sinal em um intervalo de frequência. A amplitude do sinal em cada faixa de frequência pode ser entendida como o laudo da saúde da máquina. Um equipamento em pleno funcionamento apresenta indicadores em intervalos conhecidos. Quando esses indicadores fogem da faixa conhecida, entende-se que há indícios de que a máquina não está operando corretamente.  

A figura abaixo apresenta como essa análise pode ser feita. No gráfico inferior, mostra-se os dados recebidos do acelerômetro ao longo de uma janela de tempo apenas para referência visual desse sinal. No gráfico superior, mostrase a FFT desse sinal, representado na escala de frequência por amplitude. É possível notar alguns picos em determinadas faixas de frequência. Normalmente, o pico de maior amplitude é conhecido como frequência fundamental, que é onde há a maior concentração de energia causado pela vibração da máquina. Os outros picos de menor amplitude são conhecidos como harmônicas, que também indicam geração de energia em mais faixas de frequência.