Análise De Vibração

ANÁLISE DE DADOS E DIAGNÓSTICO

Neste capítulo serão apresentados os principais sintomas das falhas básicas em equipamentos rotativos, como desbalanceamento, desalinhamento, folgas, rolamentos, engrenagens, correias, problemas elétricos, mancais, e ressonância.

Os defeitos de funcionamento podem ser detectados e avaliados através do acompanhamento dos níveis de vibração, enquanto que o diagnóstico de suas origens é feito identificando-se sintomas característicos presentes no espectro e na forma de onda das vibrações. Em certos casos as relações de fase entre as vibrações de vários pontos devem ser consideradas, para confirmar os diagnósticos.

Ganhando um conhecimento básico sobre os padrões vibratórios gerados pelos diversos defeitos e aprendendo aplicar algumas regras básicas de observação, o analista de vibração estará apto a gerar milhares de reais de economia a cada mês, detectando falhas potenciais nos equipamentos e revelando suas origens, sem interrupção do processo produtivo.

Detectando-se os defeitos com antecedência, é possível realizar um planejamento antecipado das intervenções corretivas, definindo o momento mais oportuno para a sua realização, de forma a minimizar o seu impacto sobre a produção, e reduzindo-se os prazos e custos das intervenções pelo conhecimento antecipado dos componentes a serem substituídos e pela eliminação da troca de componentes com uma vida útil remanescente ainda significativa.

As mesmas técnicas de análise podem ser empregadas também para a avaliação do estado dos equipamentos logo após as intervenções, resultando numa maior confiabilidade na entrega dos equipamentos para operação e na eliminação de retornos e quebras catastróficas.

Esse método de trabalho, conhecido como Manutenção Preditiva, resulta também num aumento da segurança e da disponibilidade dos equipamentos, com redução dos riscos de acidentes e interrupções inesperadas da produção, assim como num aumento da vida útil das máquinas e componentes, que passam a funcionar em condições melhor conhecidas e controladas.

A médio prazo, através da análise estatística dos dados levantados pela Manutenção Preditiva, é possível identificar problemas crônicos e propor melhorias da engenharia de projeto, instalação e operação das máquinas. Também é possível realizar avaliações do desempenho do pessoal de manutenção e orientar planos de treinamento, visando o seu aprimoramento na correção dos problemas críticos, detectados com maior freqüência.

Nota: No restante do capítulo usaremos a notação 1N, 2N, 3N , 4N, etc... para indicar múltiplos da velocidade de rotação da máquina (N = frequência de rotação).

DESBALANCEAMENTO

Causas: O desbalanceamento de um rotor é causado pela não coincidência entre o seu centro de massa e o seu centro de rotação, devido a erros de montagem, incrustações, desgaste, ruptura ou perda de componentes como, por exemplo, palhetas de turbinas.

Sintomas:

• Vibrações elevadas na direção radial, com predominância da componente 1N.

• A amplitude da componente 1N aumenta com o aumento da velocidade de rotação.

• As amplitudes das componentes múltiplas de 1N não são elevadas (vide Nota 1).

• As vibrações na direção axial não são elevadas.

Notas:

1. Amplitudes elevadas nas freqüências de 2N, 3N, etc. indicam a existência de outros defeitos, como desalinhamento ou mancal "jambrado", empenamento e folgas.

2. No caso de máquinas com eixo horizontal, as vibrações na direção horizontal geralmente são maiores do que nas outras direções, pela maior rigidez do apoio na direção vertical. Nessas máquinas, vibrações axiais elevadas indicam desalinhamento e vibrações verticais elevadas podem ser causadas por folga e/ou falta de rigidez na base ou fundação.

3. Uma variação de amplitude da componente 1N indica que existem outras falhas além do desbalanceamento, como: ressonância, peça solta no rotor ou, no caso de motores de indução, trincas nas barras da gaiola, mau contato entre as barras e os anéis de curto circuito ou variação da folga rotor / estator, causada por mancais "jambrados" ou empenamento do rotor.

4. Se uma pequena variação da velocidade de rotação provoca uma variação drástica na amplitude da componente 1N, pode estar ocorrendo ressonância.

5. Todos os problemas acima relacionados devem ser corrigidos antes de se balancear o rotor.

6. Verificar a defasagem das vibrações horizontal e vertical em cada mancal. Se a defasagem não for de aproximadamente 90°, considerar a possibilidade de ressonância do pedestal, empenamento do eixo ou desalinhamento.

7. Por outro lado, se as leituras de fase de ponta a ponta do eixo não estiverem próximas, considerar a possibilidade de desbalanceamento dinâmico em planos diferentes, e/ou desalinhamento.

DESALINHAMENTO

Causas: O desalinhamento ocorre quando os eixos de duas máquinas acopladas apresentam um deslocamento angular ou paralelo, quando o centro de um dos mancais não está alinhado com os demais, ou ainda quando um dos mancais está inclinado com relação aos demais ("jambrado"). O desalinhamento pode ser causado por erros de montagem, recalque de fundações, dilatação térmica, deformação da estrutura ou travamento do acoplamento.

Sintomas:

• Vibrações elevadas nas direções radiais e na axial, com predominância das componentes 1N, 2N ou, em certos casos, 3N. Essas componentes apresentam amplitudes estáveis.

• As amplitudes das componentes 4 a 10N geralmente não são elevadas (Vide Nota 3.).

Notas:

1. Quando o desalinhamento é predominantemente angular, a componente predominante é 1N e a vibração axial é maior do que a radial.

2. Se as componentes 4 a 10N forem elevadas, ou a vibração axial muito baixa, suspeite de folga.

3. No caso de motores de indução, se as componentes 1 a 3N apresentarem modulação de amplitude ou bandas laterais, pode haver problemas eletromecânicos.

4. No caso de transmissão