Análise De Vibrações Em Equipamentos Mecânicos

Análise De Vibrações Em Equipamentos Mecânicos ***

5/5/2010

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Sumário 1 VIBRAÇÃO MECÂNICA

4

1.1

DESLOCAMENTO

5

1.2

VELOCIDADE

5

1.3

ACELERAÇÃO

6

1.3.1 ACELERAÇÃO (RMS)

7

1.3.2 ACELERAÇÃO (PICO A PICO)

7

1.3.2.1 Envelope de aceleração de pico a pico:

2 POSSIBILIDADES DA ANÁLISE DE VIBRAÇÕES

3 PRINCIPAIS CAUSAS DE VIBRAÇÃO EM MÁQUINAS E SEUS ESPECTROS

7

8

10

3.1

DESBALANCEAMENTO

10

3.2

DESALINHAMENTO

11

3.3

EXCENTRICIDADE

14

3.4

MANCAIS DE ROLAMENTOS DEFEITUOSOS

16

3.5

MANCAIS DE DESLIZAMENTO DEFEITUOSOS

17

3.6

FOLGAS MECÂNICAS

21

3.7

CORREIAS

23

3.8

ENGRENAGENS

25

3.9

PROBLEMAS ELÉTRICOS

26

3.10

VIBRAÇÕES DEVIDO A FORÇAS AERODINÂMICAS E HIDRÁULICAS

28

3.11

VIBRAÇÕES DEVIDO A FORÇAS ALTERNATIVAS

30

3.12

VIBRAÇÕES DEVIDO AO ROÇAMENTO

31

4 EFEITOS DA VIBRAÇÃO EM EQUIPAMENTOS MECÂNICOS

32

4.1

DURABILIDADE

33

4.2

SEGURANÇA

33

4.3

QUALIDADE

34

4.4

COMPETITIVIDADE

34

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5 CONTROLE

36

6 NÍVEL DE VIBRAÇÃO

36

6.1

VALOR DE PICO A PICO

36

6.2

VALOR DE PICO

36

6.3

RMS (ROOT MEAN SQUARE)

37

7 EQUIPAMENTOS PARA A ANÁLISE

37

7.1

SENSORES OU CAPTADORES

37

7.2

REGISTRADORES

38

7.3

ANALISADORES

39

8 CONCLUSÃO

39

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1 VIBRAÇÃO MECÂNICA Para compreender os fundamentos do princípio da análise de vibrações, será preciso compreender o que é vibração mecânica. Leia atentamente o que se segue, orientando-se pela figura abaixo, que mostra um equipamento sujeito a vibrações.

Figura 1 -Equipamento sujeito a vibrações

Pois bem, vibração mecânica é um tipo de movimento, no qual se considera uma massa reduzida a um ponto ou partícula submetida a uma força. A ação de uma força sobre o ponto obriga-o a executar um movimento vibratório. No detalhe da figura anterior, o ponto P, quando em repouso ou não estimulado pela força, localiza-se sobre o eixo x Sendo estimulado por uma força, ele se moverá na direção do eixo y, entre duas posições limites, eqüidistantes de x, percorrendo a distância 2D, isto é, o ponto P realiza um movimento oscilatório sobre o eixo x. Para que o movimento oscilatório do ponto P se constitua numa vibração, ele deverá percorrer a trajetória 2 D, denominada trajetória completa ou ciclo, conhecida pelo nome de período de oscilação. Com base no detalhe da ilustração, podemos definir um deslocamento do ponto P no espaço. Esse deslocamento pode ser medido pelo grau de distanciamento do ponto P em relação à sua posição de repouso sobre o eixo x. O deslocamento do ponto P implica a existência de uma que poderá ser variável. Se a velocidade for variável, existirá uma certa aceleração no movimento. 4 www.blogdamecanica.com.br

1.1 Deslocamento De acordo com o detalhe mostrado na ilustração, podemos definir o deslocamento como a medida do grau de distanciamento instantâneo que experimenta o ponto P no espaço, em relação à sua posição de repouso sobre o eixo x. O ponto P alcança seu valor máximo D, de um e do outro lado do eixo x. Esse valor máximo de deslocamento é chamado de amplitude de deslocamento, sendo medida em micrometros (µm). Por outro lado, o ponto P realiza uma trajetória completa em um ciclo, denominado período de movimento, porém não é usual se falar em período e sim em freqüência de vibração. Freqüência é a quantidade de vezes, por unidade de tempo, em que um fenômeno se repete. No caso do ponto P, a freqüência é a quantidade de ciclos que ela realiza na unidade de tempo. No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de freqüência recebe o nome de hertz (Hz), que equivale a um ciclo por segundo. Na literatura mecânica é comum encontrarmos rotações por minuto (rpm) e ciclos por minuto (cpm) como unidades de freqüência. Essas unidades podem ser aceitas, considerando-se que o movimento de rotação do eixo é a causa, em última instância, da existência de vibrações em uma máquina, e aceitar que quando o eixo completa uma rotação, o ponto P descreverá um número inteiro de trajetórias completas ou ciclos. Este parâmetro é utilizado principalmente para identificar as seguintes causas de vibrações: •

Desbalanceamento

•

Desalinhamento

1.2 Velocidade O ponto P tem sua velocidade nula nas posições da amplitude máxima de deslocamento e velocidade máxima quando passa pelo eixo x, que é a posição intermediária de sua trajetória. No SI, a unidade de velocidade é metros/segundo (m/s). No caso particular do ponto P, a velocidade é expressa em mm/s. 5 www.blogdamecanica.com.br

Este parâmetro é utilizado principalmente para identificar as seguintes causas de vibrações: •

Desbalanceamento;

•

Desalinhamento;

•

Folgas;

•

Falta de Rigidez;

•

Excentricidade;

•

Problemas Elétricos;

•

Vibrações Hidráulica;

•

Vibrações Hidrodinâmicas;

•

Correias Defeituosas;

•

Rolamentos Defeituosos;

•

Engrenagens Defeituosas.

1.3 Aceleração Como a velocidade do ponto P varia no decorrer do tempo, fica definida uma certa aceleração para ele. A variação máxima da velocidade é alcançada pelo ponto P em um dos pontos extremos de sua trajetória, isto é, ao chegar à sua elongação máxima D. Nessas posições extremas, a velocidade não somente muda de valor absoluto, como também de sentido, já que neste ponto ocorre inversão do movimento. A aceleração do ponto P será nula sobre o eixo x, pois sobre ele o ponto P estará com velocidade máxima. Resumindo, o movimento vibratório fica definido pelas seguintes grandezas: deslocamento, velocidade, aceleração, amplitude e freqüência. Este parâmetro é utilizado principalmente para identificar as seguintes causas de vibrações: •

Desbalanceamento;

•

Desalinhamento;

•

Folgas; 6 www.blogdamecanica.com.br

•

Problemas Elétricos,

•

Problemas em Rolamentos (Principalmente).

A Aceleração pode ser medida em dois níveis de vibração: 1.3.1 Aceleração (rms) Nesse nível,é medido até um afrequência de 10000 (hz).Podendo ser detectado: •

Desgaste do rolamento;

•

Problemas de falha de lubrificação;

•

Frequência de engrenamento;

•

Probelmas de desbalanceamento;

•

Contato alto de Metal com Metal.

1.3.2 Aceleração (pico a pico) A medição é feita em função do tempo, esse espectro(gráfico) é muito importante para

analisar

impactos

anormais

de

qualquer

natureza.Identificando;falhas

localizadas relevantes que ainda não estão generalizadas e não sendo percebidas nas medições com valor em RMS. Existe uma técnica que utilizamos também nesse nível,a técnica de envelope,que é aplicada

em

fenômenos

repetitivos

tais

como

aqueles

gerados

em

rolamentos,engrenagens e quaisquer outros eventos que se repetem.Portanto teremos: 1.3.2.1 Envelope de aceleração de pico a pico: Nessa técnica,podemos utilizar: •

Frequências limites,mínimas e máximas através de filtros,nesse caso utilizamos filtros que variam entre 500(hz) a 10000(hz). Onde esse realça falha em rolamentos ou de origem magnética ou ainda alteração do GAP (Componentes de 120 hz e múltiplos).Define o problema quando há folga entre anel externo de um rolamento e seu adjacente.

•

Frequências limites,mínimas e máximas através de filtros,nesse caso utilizamos filtros que variam entre 50(hz) a 1000(hz). Onde esse realça falha

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em rolamentos, principalmente gaiola. Define também o problema de desbalanceamento e desalinhamento.

2 POSSIBILIDADES DA ANÁLISE DE VIBRAÇÕES Por meio da medição e análise das vibrações existentes numa máquina em operação, é possível detectar com antecipação a presença de falhas que podem comprometer a continuidade do serviço, ou mesmo colocar em risco sua integridade física ou a segurança do pessoal da área. A aplicação do sistema de análise de vibrações permite detectar e acompanhar o desenvolvimento de falhas nos componentes das máquinas. Por exemplo, pela análise de vibrações constatam-se as seguintes falhas: •

Rolamentos deteriorados;

•

Engrenagens defeituosas;

•

Acoplamentos desalinhados;

•

Rotores desbalanceados;

•

Vínculos desajustados;

•

Eixos deformados;

•

Lubrificação deficiente;

•

Folgas excessivas em buchas;

•

Falta de rigidez;

•

Problemas aerodinâmicos ou hidráulicos;

•

Cavitação;

•

Desbalanceamento de rotores de motores elétricos.

O registro das vibrações das estruturas é efetuado por meio de sensores ou captadores colocados em pontos estratégicos das máquinas. Esses sensores transformam a energia mecânica de vibração em sinais elétricos. Esses sinais elétricos são, a seguir, encaminhados para os aparelhos registradores de vibrações ou para os aparelhos analisadores de vibrações. Os dados armazenados nos registradores e nos analisadores são, em seguida, interpretados por especialistas, e desse modo obtém-se uma verdadeira radiografia dos componentes de uma máquina, seja ela nova ou velha. 8 www.blogdamecanica.com.br

A análise das vibrações também permite, por meio de comparação, identificar o aparecimento de esforços dinâmicos novos, consecutivos a uma degradação em processo de desenvolvimento. Os níveis de vibrações de uma máquina podem ser representados de várias maneiras, porém a maneira mais usual de representação é a espectral ou freqüencial, em que a amplitude da vibração é dada de acordo com a freqüência. Graficamente temos:

Figura 2 ´Representação espectral

No ponto A0 temos a amplitude de uma certa vibração, e no ponto A1 a amplitude de uma outra vibração. Desse modo, em um espectro todos os componentes de um nível vibratório são representados sob a forma de picos que nos permitem seguir, individualmente, a variação da amplitude de cada vibração e discriminar, sem mascaramentos, os defeitos em desenvolvimento nos componentes das máquinas. A figura a seguir mostra um gráfico real de uma análise espectral. Esse gráfico foi gerado por um analisador de vibrações completo.

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Figura 3 - Gráfico em uma análise espectral

3 PRINCIPAIS CAUSAS DE VIBRAÇÃO EM MÁQUINAS E SEUS ESPECTROS Dentre as diversas fontes de vibração aquelas mais comuns e que, portanto,podem ser responsabilizadas pela quase totalidade das vibrações mecânicas indesejáveis são:

3.1 Desbalanceamento O desbalanceamento é uma das causas mais comuns de vibrações em máquinas. Na maioria das vezes as principais características da vibração medida são: •

A frequência da vibração coincide com a rotação do elemento desbalanceado.

•

A amplitude é proporcional à quantidade do desbalanceamento (tende sempre a crescer com o passar do tempo).

•

A amplitude de vibração é normalmente maior nas direções radiais (transversais ao eixo de rotação).

•

As leituras de fase permanecem estáveis.

•

A fase muda 90° quando o sensor é deslocado 90°.

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Estes cinco sinais de desbalanceamento são boas pistas que devem ser consideradas com cuidado e bom senso. O balanceamento não é a única causa de vibrações que ocorrem na frequência de rotação. Um outro ponto a considerar é que o desbalanceamento em rotores verticais (turbinas hidráulicas, por exemplo) freqüentemente apresenta grandes amplitudes também na direção axial. Outras máquinas (turbinas a vapor e a gás, compressores rotativos, por exemplo) também podem apresentar grandes amplitudes axiais quando desbalanceamento devido a reações por impulsos. Portanto não se pode eliminar o desbalanceamento como uma possível causa de vibrações quando ocorre vibração axial.

Figura 4 - Espectro característico de um desbalanceamento

3.2 Desalinhamento O desalinhamento é quase tão comum como o desbalanceamento. Apesar do uso de mancais auto-compesadores ou acoplamentos flexíveis é muito difícil alinhar dois eixos e seus mancais de forma que não atuem forças que causem vibrações. Existem três tipos básicos de desalinhamento: paralelo, angular e combinado. O eixo empenado (fletido) vibra com características semelhantes ao desalinhamento angular, de forma que também está incluído nesta seção. Na maioria das vezes, a análise de vibração originada por desalinhamento ou empenamento apresenta: •

A frequência da vibração é normalmente 1X RPM. Se o desalinhamento for severo surgem também em 2XRPM e 3X RPM.

•

A amplitude é proporcional à quantidade de desalinhamento. 11 www.blogdamecanica.com.br

•

A amplitude de vibração pode ser alta na direção axial bem como na radial. O desalinhamento, mesmo com acoplamentos flexíveis, produz forças axiais e radiais que, por sua vez produzem vibrações radiais e axiais. Sempre que a amplitude da vibração axial for maior que a metade da

maior amplitude

radial, deve-se suspeitar de desalinhamento ou empenamento. •

As leituras de fase são instáveis.

Figura 5 - Espectro característico de um desalinhamento

Desalinhamento Angular - o desalinhamento angular, indicado na Figura abaixo, submete os eixos a vibração axial na frequência 1X RPM.

Figura 6 - Desalinhamento angular

Desalinhamento Paralelo - o desalinhamento paralelo, ilustrado na figura abaixo, produz uma vibração radial em uma frequência de 2X RPM.

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Figura 7 - Desalinhamento paralelo

Desalinhamento Combinado - no desalinhamento combinado, apresentado na figura abaixo, além da vibração predominante acontecer na direção axial em 1X RPM, ocorre uma vibração significativa em 2X RPM nesta direção.

Figura 8 - Desalinhamento combinado

Não é apenas quando existe acoplamento que ocorre desalinhamento. Um mancal de rolamento pode estar desalinhado, causando uma significativa vibração axial. Este problema deve ser corrigido com a montagem correta do mancal.

Figura 9 - Desalinhamento de mancais

Um mancal de deslizamento também pode apresentar desalinhamento. Neste caso não

ocorrem

vibrações

significativas,

a

não

ser

que

também

exista

desbalanceamento. O desbalanceamento provoca grande vibração radial que, por sua vez, com o empenamento produz componentes axiais significativas. 13 www.blogdamecanica.com.br

Outra condição de desalinhamento que produz vibração axial alta é o desalinhamento de polias (ou sistema coroa-pinhão) em transmissão por correias ou correntes. A figura abaixo ilustra este caso. Estas condições não apenas resultarão em vibrações destrutivas como também provocam desgaste acelerado de polias, coroas, correias e correntes.

Figura 10 - Desalinhamento de polias

3.3 Excentricidade A excentricidade é outra causa comum de vibrações em máquinas rotativas. O significado de excentricidade aqui é diferente do desbalanceamento. Aqui o centro de rotação difere do centro geométrico, mesmo com a peça balanceada. A Fig. 11 ilustra alguns tipos comuns de excentricidade.

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Figura 11 - Tipos comuns de excentricidade

Os sintomas da excentricidade são idênticos aos do desbalanceamento. Em alguns casos a excentricidade pode ser reduzida através de balanceamento mas, em geral, os resultados não são bons. Normalmente o problema só é corrigido através da montagem correta dos elementos envolvidos. A excentricidade pode produzir forças de reação de natureza não centrífuga. Na correia em V, da Fig. 11(a) a excentricidade provoca variação nas direções das tensões na correia. Neste caso, a maior amplitude de vibração ocorre na direção do ramo tensionado da correia em frequência igual a 1X RPM da polia excêntrica. Na Fig. 11(c) a excentricidade varia com a interação magnética entre a armadura e os pólos do motor elétrico, criando uma vibração na frequência 1X RPM entre armadura e estator. O aumento da carga pode resultar em um aumento da amplitude de vibração. Nas engrenagens excêntricas da Fig. 7.12(d) a maior amplitude de vibração ocorre na direção da linha de centros das engrenagens na frequência 1X RPM da engrenagem excêntrica. Em todos os casos os sintomas são os mesmos do

desbalanceamento.

Uma

forma

de

diferenciar

desbalanceamento

de

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excentricidade neste tipo de motor é medir a amplitude de vibração do motor quando em funcionamento normal. A seguir desliga-se o mesmo e observa-se a mudança da amplitude de vibração: se a amplitude decresce gradualmente o problema deve ser desbalanceamento; se a amplitude desaparece imediatamente, o problema é causado pela armadura excêntrica. Rotores excêntricos de ventiladores, bombas e compressores também podem gerar forças vibratórias. Nesses casos, as forças resultam da atuação desigual de força aerodinâmicas e hidráulicas sobre o rotor. Os sintomas também são os mesmos do desbalanceamento. Não há forma de distinguir. O procedimento é realizar o balanceamento e, se as amplitudes não forem reduzidas significativamente, inspecionar a máquina na busca de desgastes, danos ou excentricidade nos mancais.

Figura 12 - Espectro característico de excentricidade

3.4 Mancais de rolamentos defeituosos Os rolamentos geram quatro frequências características de defeitos que são: •

Frequência de defeito de Pista Externa;

•

Frequência de defeito de Pista Interna;

•

Frequência de defeito de Elemento Rolante;

•

Frequência de defeito de Gaiola.

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Defeitos em guias, esferas ou roletes em mancais de rolamento causam vibrações de alta frequência. Nestes casos, a frequência não é, necessariamente, um múltiplo inteiro da velocidade de rotação do eixo. Possíveis movimentos de roçamento ou deslizamento de esferas ou roletes podem gerar frequências mais diretamente relacionadas com os processos de roçamentos ou impactos. Normalmente as amplitudes de vibração dependem da extensão do problema existente, mas os possíveis impactos podem excitar também frequências naturais, o que deve ser adequadamente verificado. As altas frequências naturais, normalmente excitadas nestes casos, estão associadas a componentes estruturais da máquina, e ocorrem, tipicamente, acima de 166 Hz (10000 CPM). Em alguns casos, podem ser geradas vibrações em frequências naturais associadas à geometria dos mancais. São observadas várias vibrações em altas frequências. Estas vibrações são resultado da excitação de frequências naturais do mancal ou outras partes estruturais associadas. Um outro detalhe é que, normalmente, as vibrações nos mancais não são transmitidas a outros pontos da máquina, de forma que os sinais estarão presentes apenas em medições realizadas próximas ao mancal defeituoso.

Figura 13 - Espectro característico de um mancal de rolamento defeituoso

3.5 Mancais de deslizamento defeituosos Os altos níveis vibratórios devidos a problemas em mancais de deslizamento são resultado, geralmente, de folgas excessivas (desgaste ou erosão química), partes soltas, ou problemas de lubrificação. 17 www.blogdamecanica.com.br

•

Folga Excessiva

A folga excessiva provoca desbalanceamento, desalinhamento, afrouxamento e batidas. •

Precessão com lubrificação (Oil whirl)

A precessão com lubrificação ocorre

apenas em mancais de deslizamento

lubrificados sob pressão e quando operam a altas velocidades, normalmente superiores à segunda velocidade critica do rotor.

Figura 14 - Precessão com lubrificação

O mecanismo da precessão é ilustrado na Fig. 14. Sob condições normais de operação, o eixo se elevará ligeiramente pela lateral do mancal. Esta elevação depende da velocidade de rotação, peso do rotor e pressão do óleo. O eixo, desta forma, opera em uma posição excêntrica em relação ao centro do mancal e arrasta o óleo formando uma espécie de cunha líquida pressurizada do outro lado. Se esta excentricidade é momentaneamente aumentada devido, por exemplo, a uma onda repentina, uma carga de impacto externa, ou outra condição transitória, uma quantidade adicional de óleo é imediatamente bombeada no espaço deixado vago pelo eixo. O resultado é um aumento na pressão do filme de óleo em contato com o eixo. A força adicional desenvolvida pode produzir um movimento circular do eixo no interior do mancal. Se o amortecimento do sistema for suficientemente grande o eixo retorna à sua posição de equilíbrio no mancal; se o amortecimento for baixo, o eixo continua com este movimento de precessão (whirl). A vibração resultante é freqüentemente muito severa, mas facilmente reconhecida por sua frequência 18 www.blogdamecanica.com.br

incomum. Esta frequência é levemente menor que a metade da velocidade de rotação do eixo (geralmente 46% a 48%). Como a frequência dominante é menor que a metade da velocidade de rotação (ou da frequência síncrona), se o eixo for observado com uma luz estroboscópica a marca não aparecerá fixa e sim girando. O problema do oil whirl é normalmente atribuído a um projeto inadequado do mancal, algumas vezes por superestimar o carregamento real do eixo. Entretanto, algumas outras causas possíveis incluem desgaste excessivo do mancal, aumento na pressão ou mudança na viscosidade do óleo. Algumas correções temporárias podem ser feitas mudando a temperatura do óleo lubrificante (mudando a sua viscosidade), introduzindo um pequeno desbalanceamento ou desalinhamento para aumentar a carga, ou fragmentar ou ranhurar as faces da superfície do mancal para desfazer a onda de óleo. Naturalmente a solução permanente é substituir o mancal adequadamente projetado para as condições de operação da máquina ou um especialmente projetado para reduzir as possibilidades de oil whirl. A Fig. 15 mostra três configurações de mancais de deslizamento disponíveis especialmente construídos para reduzir as possibilidades de oil whirl: a) Mancal com ranhuras axiais (Fig. 15a) - Neste tipo de mancal, as ranhuras são utilizadas para aumentar aresistência ao whirl em três pontos igualmente espaçados. Esta configuração é normalmente limitada a menores aplicações tais como pequenas turbinas a gás. b) Mancal lobado (Fig. 15b) - Este tipo de mancal produz estabilidade contra o oil whirl usando três filmes de óleo pressurizado de forma que o eixo permanece centralizado. Algumas vezes possuem ranhuras axiais para aumentar a resistência ao whirl. c) Mancais segmentados (Fig. 15c) - É uma escolha comum (muito utilizado) em máquinas industriais grandes, de alta velocidade. Cada segmento desenvolve uma cunha de óleo pressurizado que tende a centralizar o eixo no mancal. Normalmente o amortecimento do sistema é aumentado o que aumenta também.

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Figura 15 - Mancais projetados para reduzir o whirl

Uma máquina que é normalmente estável pode exibir sinais de vibração por oil whirl e, algumas vezes, esta condição ocorre intermitentemente. Neste caso o problema não está relacionado com o mancal de deslizamento mas com forças externas que, coincidentemente, estão na mesma frequência do oil whirl do mancal. Existem duas fontes comuns de vibração que podem excitar oil whirl em um mancal de deslizamento: vibração transmitida pelo maquinário que opera na vizinhança e vibração proveniente de outros elementos da própria máquina. •

Precessão histerética

Um rotor que opera acima de velocidades críticas tende a se fletir em sentido oposto ao desbalanceamento. O atrito interno, ou histerético, tende a restringir esta deflexão. Quando, entretanto, as forças de amortecimento estão em coincidência de fase com a deflexão, o efeito é contrário, agindo no sento de aumentar a mesma. É uma vibração similar ao oil whirl, ocorrendo em uma frequência diferente, normalmente quando o rotor está operando entre a primeira e segunda velocidades críticas. Nesta condição a frequência da precessão histerética é igual à primeira frequência natural (primeira velocidade crítica) do rotor (raramente ocorre na mesma frequência do oil whirl). Quando o rotor está operando acima da segunda velocidade crítica os sintomas são iguais ao do oil whirl. A precessão histerética, é normalmente controlada pelo amortecimento próprio dos mancais de deslizamento (que é normalmente alto). Quando este problema ocorre a solução usual é aumentar o amortecimento do mancal ou da estrutura, através, por exemplo, da instalação de mancais segmentados ou outros especialmente projetados. Em alguns casos o problema pode ser solucionado reduzindo o amortecimento do rotor, o que pode ser 20 www.blogdamecanica.com.br

feito, por exemplo, substituindo um acoplamento por engrenagens por um acoplamento flexível. •

Lubrificação inadequada

Problemas como insuficiência de lubrificação ou uso de lubrificante inadequado, podem causar vibração em mancais de deslizamento. Nestes casos, a lubrificação inadequada causa atrito excessivo entre o mancal estacionário e o eixo rotativo, e o atrito excita uma vibração no mancal ou partes a ele relacionadas (dry whip). A frequência da vibração, neste caso, é normalmente muito alta, produzindo ruído agudo (guinchos), e não tem relação com a velocidade de rotação do rotor. Quando há suspeita sobre a existência de dry whip deve-se verificar a lubrificação do mancal e se a folga está correta (tanto folga excessiva como insuficiente pode causar dry whip).

Figura 16 - Espectro característico de um mancal de deslizamento defeituoso

3.6 Folgas mecânicas Elementos soltos produzem vibração em uma frequência que é normalmente igual ao dobro ou múltiplos inteiros da velocidade de rotação do eixo rotativo. Normalmente o elemento se solta em virtude de uma vibração excitada por outra fonte, como, por exemplo, desbalanceamento ou desalinhamento. O elemento solto, por sua vez, agrava a situação, transformando vibrações aceitáveis em excessivas.

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A Fig. 17 apresenta um esquema que ilustra como um elemento solto pode produzir uma vibração em uma frequência igual ao dobro da velocidade de rotação do rotor. O desbalanceamento é a origem da vibração neste exemplo.

Figura 17 - Elemento mecânico solto causando vibração

Quando a parte mais pesada do rotor está na parte inferior do mancal a força centrífuga se dirige para baixo, forçando o mancal contra o seu pedestal. Quando a parte mais pesada do rotor passa pela parte superior do mancal a força se dirige para cima e o mancal é elevado do pedestal. Quando a parte mais pesada do rotor está na lateral do mancal o mesmo cai sobre o pedestal . Este processo resulta que a força atua de duas formas distintas sobre o mancal, durante uma revolução do rotor: o rotor é inicialmente levantado e a seguir cai sobre o pedestal. Caracteriza-se aqui uma força periódica com comportamento não harmônico o que implica na presença de frequências harmônicas, com predominância da segunda harmônica (igual ao dobro da frequência de operação). Como resumo, a principal característica da vibração originada por elemento mecânico solto é a predominância da segunda frequência harmônica. Existe, normalmente, alguma folga inerente em toda máquina, de forma que é absolutamente normal achar alguma a segunda harmônica (ou, até mesmo, harmônicas maiores) quando há desbalanceamento e desalinhamento. A suspeita de elemento mecânico solto é justificada quando a segunda harmônica é predominante.

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Figura 18 - Espectro característico de um elemento mecânico solto

3.7 Correias Apesar das correias serem uma das mais comuns e significantes fontes vibratórias em máquinas industriais, geralmente são as últimas a serem investigadas. As correias em V são muito utilizadas em transmissão de potência por sua alta capacidade de absorver choques e vibrações. Na maioria dos casos as correias em V operam mais silenciosamente que correntes e engrenagens, o que evidencia níveis vibratórios menores. Por outro lado, as correias em V podem ser fontes de vibrações indesejáveis, especialmente em máquinas ferramenta em que os níveis vibratórios devem ser mantidos muito baixos. Os principais problemas vibratórios associados às correias em V são, geralmente, classificados como: •

Reação da correia a outras forças geradas no equipamento;

•

Problemas reais na correia.

As correias em V são freqüentemente consideradas como fontes de vibrações porque é muito fácil visualizar a sua vibração, o que não ocorre com outras partes da máquina. As correias são as peças de maior facilidade de substituição. Entretanto, é bastante provável que a correia vibre em função de outros distúrbios na máquina, sendo apenas um indicador de um problema vibratório. Alguns problemas que normalmente produzem vibrações em correias são o desbalanceamento excessivo, polias excêntricas, desalinhamentos e elementos soltos. Deve-se, portanto, 23 www.blogdamecanica.com.br

investigar profundamente as causas da vibração antes de efetuar uma troca de correia. O fator chave para determinar a natureza do problema é a frequência da vibração da correia. Se a vibração da correia é produzida por uma causa proveniente de outro elemento, então a frequência da vibração estará associada ao problema gerador. Por outro lado, quando a vibração ocorre por defeito na correia, a frequência de vibração é igual a um múltiplo inteiro (1, 2, 3 ou 4 vezes) da rotação da correia. Com correias múltiplas é importante que todas as correias tenham a mesma tensão. Se algumas correias estiverem frouxas enquanto que outras estão tensionadas, as correias frouxas apresentarão fortes vibrações mesmo que as forças perturbadoras sejam fracas. Esta condição causa deslizamento e acelera o desgaste na correia e na polia. A identificação de defeitos na correia geralmente pode ser feita medindo-se a vibração em um mancal próximo à mesma, inicialmente em direção perpendicular à direção da tensão na mesmo e, a seguir, em direção perpendicular à primeira. Correias defeituosas geralmente apresentam uma amplitude de vibração maior em uma direção paralela à direção de sua tensão. Os defeitos mais comuns em correias são: •

Rachaduras,

•

Pontos endurecidos ou enfraquecidos,

Figura 19 - Espectro característico de uma correia defeituosa

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3.8 Engrenagens Normalmente, as vibrações originadas por problemas em engrenagens são fáceis de ser identificadas por ocorrerem em uma frequência alta, igual à frequência de rotação da engrenagem multiplicada pelo seu número de dentes (frequência de engrenamento). Alguns problemas comuns que apresentam estas características são: •

Desgaste excessivo,

•

Imperfeições nos dentes,

•

Lubrificação deficiente, e

•

Impurezas incrustadas nos dentes.

As engrenagens também podem gerar vibrações em outras frequências não relacionadas com a frequência de engrenamento. Quando, por exemplo, a engrenagem apresenta apenas um dente quebrado ou deformado, pode surgir uma vibração na frequência de rotação. Neste caso o problema pode ser identificado analisando-se a forma da onda vibratória (em um osciloscópio): ocorrem picos elevados em intervalos de um período de rotação como ilustra a Fig. 20, comparando

a

vibração

resultante

com

a

que

seria

gerada

por

um

desbalanceamento. Se existirem mais de um dente danificados a frequência será multiplicada pelo número destes.

Quando um trem de engrenagens opera com

condição de carga muito leve as vibrações podem apresentar amplitudes e frequências erráticas. Esta condição de operação pode ocasionar impactos entre as diversas engrenagens de forma desordenada. Os impactos excitam as frequências naturais das engrenagens, mancais e componentes a eles ligados. Este tipo de problema pode ser distinguido de um problema em um mancal, por exemplo, observando-se que as amplitudes originadas pelo problema do mancal são muito maiores próximas ao próprio mancal, enquanto que as originadas por engrenagens são detectadas em dois ou mais pontos da máquina.

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Figura 20 - Diferença entre desbalanceamento e dente de engrenagem quebrado

As engrenagens também podem apresentar problemas comuns a outras partes da máquina como desbalanceamento ou montagem excêntrica, por exemplo, apresentando, nestes casos, vibrações com estas características. Em virtude das vibrações de alta freqüência, as engrenagens são uma fonte comum de ruído nas máquinas de forma que a correção dos problemas associados a elas reduz significativamente o nível de ruído existente.

Figura 21 - Espectro característico de uma engrenagem defeituosa

3.9 Problemas elétricos As vibrações causadas por falhas elétricas ocorrem em sistemas que possuem máquinas elétricas (motores, geradores, alternadores, etc.) e são causadas 26 www.blogdamecanica.com.br

normalmente por forças magnéticas desequilibradas atuantes em rotores ou estatores. Algumas causas comuns destas forças são: •

Rotor não redondo;

•

Armaduras excêntricas;

•

Rotor e estator desalinhados;

•

Estator elíptico;

•

Circuito aberto ou curto circuito;

•

Problemas no enrolamento do rotor.

Os problemas elétricos geralmente apresentam vibrações na freqüência de rotação, o que torna difícil a distinção de outras fontes como desbalanceamento.

Uma

maneira de se verificar se a vibração é causada por problema elétrico é desligar a energia elétrica durante a medição da amplitude de vibração e verificar se a mesma desaparece ou diminui significativamente rapidamente. Em caso positivo a causa é certamente elétrica. Se a diminuição da amplitude for lenta e acompanhar a queda na freqüência de rotação, então a causa é de natureza mecânica. Uma outra característica deste tipo de problema é que os níveis vibratórios dependem da carga. Muitas vezes, motores elétricos são testados em vazio e não apresentam amplitudes de vibração elevadas e quando em operação com carga vibram violentamente, evidenciando problemas elétricos. Em motores de indução podem ocorrer vibrações na freqüência de deslizamento que é igual à diferença entre a freqüência de rotação do rotor e a freqüência elétrica (do campo magnético rotativo) chamada de síncrona que é sempre igual à freqüência da linha de corrente alternada (freqüência da rede, 60 Hz). Neste caso a amplitude da vibração é pulsante. O fenômeno do batimento se intensifica quando ocorre um problema mecânico associado (como o desbalanceamento) e a pulsação da amplitude se torna regular, especialmente quando as duas freqüências são relativamente próximas. Os motores elétricos também podem apresentar vibrações devido a pulsos de torque gerados quando o campo magnético do motor energiza os polos do estator. A freqüência associada é igual ao dobro da freqüência da linha de corrente alternada. Os pulsos de torque são raramente problemáticos exceto quando são exigidos níveis 27 www.blogdamecanica.com.br

de vibração extremamente baixos ou os pulsos excitam ressonâncias em outras partes da máquina.

Figura 22 - Espectro característico de problemas elétricos

3.10 Vibrações devido a forças aerodinâmicas e hidráulicas Máquinas que operam com fluidos como ar, água, óleo ou gases podem apresentar vibrações originadas pela interação entre elementos sólidos móveis (pás) e fluidos. Isto acontece freqüentemente em bombas, ventoinhas e similares. As vibrações geradas ocorrem em freqüências altas (número de pás vezes a freqüência de rotação). As causas da vibração são forças hidráulicas que normalmente são pequenas mas se tornam importantes quando excitam alguma ressonância na máquina. Se não ocorre ressonância o problema pode ser originado por cavitação, recirculação ou turbulência. A cavitação ocorre quando uma bomba opera com excesso de capacidade ou baixa pressão de sucção. Como o fluido que já entrou não preenche completamente o espaço, o fluido que está entrando é puxado aos pulos para preencher os espaços vazios. Isto cria bolsas de vácuo que são altamente instáveis que podem literalmente implodir muito rapidamente. Os impactos gerados excitam freqüências naturais localizadas em partes da bomba. Como as implosões podem ocorrer em tempos e posições aleatórios na bomba ou na tubulação a amplitude e a freqüência da vibração também são aleatórias.

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A recirculação pode ocorrer quando uma bomba está operando em baixa capacidade ou alta pressão de sucção. Na tentativa de se mover uma quantidade excessiva de fluido da bomba, uma porção do fluido retorna. Este fluxo reverso e o a conseqüente mistura de fluido movendo-se em direções opostas causa vibração. A recirculação ocorre algumas vezes dentro de uma bomba de múltiplos estágios com folga excessiva entre o rotor e seu alojamento. Esta forma de recirculação pode mostrar uma freqüência quase constante não relacionada com a freqüência de rotação. Em qualquer situação, as vibrações devidas a recirculação apresenta flutuações aleatórias na freqüência e na amplitude similares às causadas pela cavitação. O fluxo turbulento é o resultado da resistência ao fluxo normal de fluidos. Esta resistência pode ser causada por obstruções, curvas agudas ou apenas atrito superficial entre fluido e tubulação. A turbulência também pode ser causada pela mistura de fluidos de alta e baixa velocidades. Um exemplo é um motor a jato quando os gases de exaustão de alta velocidade se misturam ao ar externo quase estacionário. Embora os níveis de ruído gerado por fluxo turbulento sejam muito altos, a máquina vibra pouco pois a condição de turbulência é externa a ela.

Figura 23 - Espectro característico de uma vibração causada por cavitação

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A vibração e o ruído associados com cavitação, recirculação e fluxo

turbulento

apresentam características similares. Este tipo de vibração é normalmente de natureza aleatória com amplitudes e freqüências instáveis. A Fig. 23 mostra um espectro de uma vibração gerada por cavitação. Pode-se observar uma vibração de regime permanente em 3600 rpm (60 Hz), indicando, possivelmente, um pequeno desbalanceamento ou desalinhamento no motor. Existe, entretanto, uma vibração aleatória (banda larga) entre 30000 cpm e 100000

cpm (500 Hz e 1667 Hz)

indicando problemas de associados com fluxo hidráulico e aerodinâmico.

3.11 Vibrações devido a forças alternativas Em máquinas alternativas (compressores, bombas alternativas, motores a combustão) ocorrem vibrações resultantes do movimento alternativo. Estas vibrações são causadas pelas variações de torque em virtude da variação de pressão no cilindro e pelas forças de inércia das partes que se encontram em movimento alternativo. Estas vibrações são normalmente complexas pois várias freqüências estão envolvidas embora, geralmente, as freqüências predominantes são iguais a uma e duas vezes a freqüência de rotação. Freqüências de ordem mais alta também são encontradas dependendo do número de pistões e de seu relacionamento. Por exemplo, em um motor a quatro tempos de quatro cilindros, ocorrem duas explosões a cada volta da árvore de manivelas (virabrequim). Isto resulta em uma vibração em uma freqüência igual a duas vezes a freqüência de rotação do virabrequim. Por outro lado, se o mesmo motor possuísse seis ou outro cilindros o número de explosões seria de três e quatro por volta com surgimento de freqüências iguais a três e quatro vezes a freqüência de rotação respectivamente. A Fig. 24 mostra as várias freqüência harmonicamente relacionadas reveladas pela análise de um compressor de quatro cilindros em V. Geralmente, estas freqüências de ordem mais alta são inerentes ao funcionamento da máquina e só se tornam importantes se excitarem alguma freqüência natural da mesma induzindo uma condição de ressonância. Os problemas de vibração excessiva em máquinas alternativas podem ser originados

por

problemas

mecânicos

(desbalanceamento,

desalinhamento,

empenamento de eixos, folgas, peças soltas, falhas em mancais, etc.) ou 30 www.blogdamecanica.com.br

operacionais (lubrificação inadequada ou ineficiente, vazamentos em válvulas, problemas de ignição ou injeção, etc.). A solução destes problemas exige uma inspeção completa na máquina acompanhada de uma análise da vibração. Existem várias formas de identificar problemas mecânicos e operacionais. Por exemplo, falhas de ignição causam um significativo decréscimo de eficiência na máquina acompanhado de forte vibração. O desbalanceamento, entretanto, praticamente não influencia no rendimento da máquina. Problemas operacionais possuem a tendência a gerar forças alternativas desiguais nas diferentes direções de medição. Deve ocorrer uma amplitude bem maior na direção (ou paralela a) do movimento alternativo. Já o desbalanceamento ou o desalinhamento apresentam amplitudes semelhantes em duas direções radiais.

Figura 24 - Espectro de vibração em um compressor

3.12 Vibrações devido ao roçamento O roçamento é o contato eventual entre partes estacionárias e rotativas de uma máquina podendo gerar vibrações na freqüência de rotação, no dobro dela, em seus sub-múltiplos e altas freqüências. O roçamento também pode gerar um aumento no nível de amplitudes em toda uma ampla faixa de freqüências. Se o roçamento for contínuo é provável que não se observe nenhuma vibração característica em 31 www.blogdamecanica.com.br

especial mas o atrito contínuo pode excitar ressonâncias em altas freqüências em outras partes da máquina produzindo medições de amplitudes e fases instáveis. Observou-se que o roçamento em selos de uma turbina a vapor apresenta diferentes amplitudes e fase nas mesmas condições de operação em tempos diferentes de observação. Por exemplo: uma máquina girando a 3600 rpm apresentava níveis constantes de amplitude e fase; após diminuir a sua velocidade de rotação para 1800 rpm por um curto tempo, e retornando a operar a 3600 rpm, a mesma máquina apresentou amplitude e fase completamente diferentes das anteriores. Isto sugere que o ponto em que está acontecendo o roçamento está se movendo quando se varia a velocidade de rotação. O roçamento é, normalmente o resultado de um eixo empenado ou partes quebradas ou avariadas que podem ser detectados por procedimentos já descritos.

4 EFEITOS DA VIBRAÇÃO EM EQUIPAMENTOS MECÂNICOS A vibração causada pelo desbalanceamento aumenta a carga dinâmica nos mancais de suas máquinas, aumentando seu desgaste e resultando numa menor vida útil. Causa ainda fraturas por fadiga, podendo quebrar peças girantes, especialmente se sua máquina passa por freqüências ressonantes. Parafusos, pinos e chavetas podem ir se soltando aos poucos em função da vibração excessiva. Quebras catastrófi cas podem acontecer caso estes componentes venham a se soltar. A vibração excessiva em máquinas e ferramentas pode ainda causar lesões por esforços repetitivos e aumento de fadiga dos operadores, submetidos a um estresse operacional maior. Eixos desalinhados, que excedam os limites toleráveis, resultam em danos aos mancais, deformação e até fratura do eixo. Muitas vezes, essas vibrações ocorrem em níveis imperceptíveis à sensibilidade humana (p. ex., no caso de altas freqüências). Em outros casos, percebemos a vibração somente ao atingir níveis muito altos, estando a máquina em condição já tão deteriorada, que pode ser tarde demais para uma ação corretiva. Estes problemas decorrentes da vibração possuem fácil solução - o balanceamento uma palavra que está relacionada a "balança" e "pesagem". Balancear é alcançar 32 www.blogdamecanica.com.br

um estado de equilíbrio, como colocar o mesmo peso em ambos os lados de uma balança. Podemos considerar a mesma similaridade em relação à distribuição de massas de um corpo em relação ao seu eixo de rotação. Se a massa de um corpo rotativo não estiver distribuída uniformemente, este estado é conhecido como desbalanceado. Neste estado o desbalanceamento gera forças centrífugas, vibrações e ruídos durante a rotação, que serão cada vez mais percebidos e mais sérios à medida que aumentamos a velocidade. O desbalanceamento e suas conseqüências fazem parte de nosso dia-a-dia, não apenas em seu exemplo mais conhecido, o da roda de seu veículo, mas também no seu chão-de-fábrica, em seu cabeçote de usinagem, acionamento do seu torno, eixos, fusos, polias, correias, motores, engrenagens, etc. E ele é facilmente percebido pelas vibrações e ruídos excessivos produzidos durante o funcionamento da máquina. Ocorre, porém, que estes ruídos e vibrações não são apenas incômodos, mas sim um sério risco. Devido às forças centrífugas geradas, são também uma ameaça à integridade de pessoas, a máquinas e meio ambiente. E quando elas excedem os limites toleráveis, acabam sendo responsáveis diretas por signifi cativas perdas de:

4.1 Durabilidade Vibrações causadas pelo desbalanceamento geram cargas excessivas nos rolamentos, nos mancais e na fundação das máquinas. Como resultado, aumentam seu desgaste. Máquinas com componentes inadequadamente balanceados têm, em geral, uma vida útil menor. Um rotor bem balanceado permite melhor formação do fi lme de óleo dos mancais e um projeto mais leve de mancais.

4.2 Segurança Vibrações podem reduzir o torque de aperto de elementos de fi xação e resultar em componentes trabalhando com folgas. Estas podem causar mau funcionamento de componentes elétricos ou danifi car cabos e conexões. O desbalanceamento pode 33 www.blogdamecanica.com.br

afetar seriamente a segurança de uma máquina e constitui um perigo a outras máquinas e à segurança dos operadores. Além disso, ele pode resultar na quebra de componentes rotativos e peças associadas.

4.3 Qualidade Não se pode exigir alta precisão de uma ferramenta com vibração. Ela exige maior esforço físico do operador e assim causa maior fadiga e estresse. Um rebolo ou uma máquina de processamento de madeira de alta velocidade não vai trabalhar de forma precisa e produzirá mais peças rejeitadas, caso seus fusos e ferramentas não tenham sido balanceados com a precisão necessária.

4.4 Competitividade Operações mais suaves e diminuição do ruído de um produto são consideradas indicadores de qualidade. Da mesma maneira, vibrações excessivas podem impactar seriamente a competitividade de um produto. Um equipamento que apresenta fortes vibrações certamente será mais difícil de vender. Felizmente as forças e ruídos excessivos provocados pelo desbalanceamento (e causadores de vibração) podem ser eliminados pelo balanceamento. Balancear é um processo pelo qual a distribuição de massa de um rotor é melhorada, de tal maneira que este irá girar em seus mancais sem gerar forças centrífugas signifi cativas, uma vez que estas seriam reduzidas a um mínimo. Pensando em termos de máquinas de produção, graças a uma competição internacional cada vez mais acirrada, espera-se que estas produzam com a mais alta qualidade, na maior velocidade, durante o maior tempo possível, com o mais alto grau de segurança e confi abilidade. Ainda que o desenvolvimento destas máquinas se aproxime cada vez mais da perfeição e apresente vibrações cada vez menores, estes equipamentos, mesmo com as mais modernas tecnologias e melhores componentes disponíveis, tendem a se desgastar, em função de sua própria utilização, devido ao atrito de componentes, falta de manutenção adequada,

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desalinhamento, acomodação em suas fundações e mesmo certo aumento em suas folgas. Tudo isso acaba se transformando novamente na indesejada vibração, capaz de diminuir a vida útil e de paralisar a produção - o que pode signifi car tanto um desastre econômico para a sua empresa como um risco de acidente ou mesmo morte. É natural que as máquinas apresentem vibrações, mesmo em condições ideais de operação, seja devido ao desbalanceamento residual de seus componentes ou devido à sua montagem mecânica. Porém, o aumento das vibrações sugere fortemente uma falha em potencial ou problema mecânico. Estudos mostram que pelo menos 50% dos problemas de vibrações detectados em máquinas nos levam a uma causa comum: o desbalanceamento. Dessa maneira, ao detectarmos e, rapidamente, corrigirmos este problema (ou pelo menos levá-lo a níveis aceitáveis), conseguimos, na grande maioria dos casos, que as máquinas voltem a funcionar suavemente, eliminando o risco de falhas. Utilizando métodos modernos de diagnóstico, muitos danos severos às máquinas e seus altos custos de reparo podem ser evitados. Adicionalmente, a incidência de falhas e paradas de máquinas com perda de produção também será minimizada. Dentre os diversos métodos existentes de diagnóstico, a análise de vibração adquiriu extrema importância, uma vez que consegue fornecer vasta quantidade de informação com baixo custo de investimento. Ao detectar a origem da vibração, que, conforme dissemos, é causada pelo desbalanceamento na maioria dos casos, é possível eliminar a vibração. Sabendo que todos os componentes que giram apresentam melhoras signifi cativas em seu funcionamento ao serem balanceados e que, no mercado global de hoje, os consumidores procuram os melhores produtos para investir seu dinheiro, o balanceamento se torna cada vez mais uma operaçãochave.

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Ele permite o desenvolvimento de produtos de mais alta qualidade, com a mais alta produtividade, com maior durabilidade e a um custo cada vez menor. E isto é o que seus clientes exigem.

5 CONTROLE O controle dos fenômenos vibratórios podem ser consequidos por 3 (três) procedimentos diferenciados. •

Eliminação

das

fontes:

Balanceamento,Alinhamento,Troca

de

peças

defeituosas aperto de bases soltas,etc. •

Isolamento das partes: Colocação de um modo elástico amortecedor de modo a reduzir a transmissão da vibração a níveis toleráveis.

•

Atenuação da resposta: Alteração da estrutura (Reforços, Massas Auxiliares, Mudanças de Frequência Natural, Etc ).

6 NÍVEL DE VIBRAÇÃO O nível de vibração de um espectro (gráfico),em função do tempo pode ser medido em : •

Valor de Pico a Pico;

•

Valor de Pico;

•

Valor RMS (Root Mean Square)»(Amplitude Média Quadrática).

6.1 Valor de pico a pico Essa medição de nível de vibração,indica o percusso máximo da onda e pode ser útil onde o deslocamento vibratório da parte da máquina é crítico para a tensão máxima ou a folga mecânica é limitante.

6.2 Valor de pico Essa medição de nível de vibração,é válido para indicação de choques de curta duração.Porém indicam somente a ocorrência de pico. 36 www.blogdamecanica.com.br

6.3 RMS (Root Mean Square) Essa medição de nível de vibração,é a medida mais importante porque leva em consideração o histórico da onda no tempo e de um valor de nível o qual é relacionada a energia contida. O sinal harmônico possui características próprias,são elas: Amplitude: Valor medido do nível zero até o pico; Frequência: É o número de ciclos por segundo, onde a unidade é o hertz (Hz). Onde temos; 1 hz = 60 rpm. Período: É a duração do ciclo em segundo. Onde é o mesmo que o inverso da frequência, ( T=1/f ). Defasagem: Indica o avanço ou atraso de um sinal. A vibração é sempre atrasada em relação à oscilação.

7 EQUIPAMENTOS PARA A ANÁLISE 7.1 Sensores ou captadores Existem três tipos de sensores, baseados em três diferentes sistemas de transdução mecânico-elétricos: •

Sensores eletrodinâmicos: detectam vibrações absolutas de freqüências superiores a 3 Hz (180 cpm).

•

Sensores piezoelétricos: detectam vibrações absolutas de freqüências superiores a 1 Hz (60 cpm). 37 www.blogdamecanica.com.br

•

Sensores indutivos (sem contato ou de proximidade): detectam vibrações relativas desde 0 Hz, podendo ser utilizados tanto para medir deslocamentos estáticos quanto dinâmicos.

7.2 Registradores Medem a amplitude das vibrações, permitindo avaliar a sua magnitude. Medem, também, a sua freqüência, possibilitando identificar a fonte causadora das vibrações. Os registradores podem ser analógicos ou digitais, e estes últimos tendem a ocupar todo o espaço dos primeiros.

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7.3 Analisadores Existem vários tipos e, entre eles, destacam-se: analisadores de medição global; analisadores com filtros conciliadores (fornecem medidas filtradas para uma gama de freqüência escolhida, sendo que existem os filtros de porcentagem constante e os de largura da banda espectral constante) e os analisadores do espectro em tempo real.

Os analisadores de espectro e os softwares associados a eles, com a presença de um computador, permitem efetuar: •

O zoom, que é uma função que possibilita a ampliação de bandas de freqüência;

•

A diferenciação e integração de dados;

•

A comparação de espectros;

•

A comparação de espectros com correção da velocidade de rotação.

8 CONCLUSÃO A Análise de Vibração é o processo pelo qual as falhas em componentes móveis de um equipamento, são descobertas pela taxa de variação das forças dinâmicas geradas. Tais forças afetam o nível de vibração, que pode ser avaliado em pontos acessíveis das máquinas, sem interromper o funcionamento dos equipamentos. Dentre as diversas fontes de vibração aquelas mais comuns e que, portanto, podem ser responsabilizada pela quase totalidade das vibrações mecânicas indesejáveis são: desbalanceamento, desalinhamento, folgas generalizadas, campo elétrico desequilibrado, entre outros. 39 www.blogdamecanica.com.br

Os efeitos em consequêcia de um equipamento vibrando poderão ser: altos riscos de acidentes, desgaste prematuro dos componentes, aumento dos custos de manutenção, etc. A Manutenção Preditiva por análise de vibrações está baseada no conhecimento do estado da m estado da máquina através de medições periódicas e continuas de um ou mais parâmetros significativos, evitando paradas inesperadas e substituição de peças desnecessárias.

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