Desmistificando o monitoramento de vibração - Parte 1: Por que o monitoramento de vibração é importante e como ele funciona

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Parte 1: Por que o monitoramento de vibração é importante e como ele funciona
Parte 2: Princípios de Análise de Vibração em Máquinas Rotativas
Parte 3: Identificação e interpretação de padrões gerais de vibração e falhas
Parte 4: Diagnóstico de desequilíbrio, desalinhamento, folga e desgaste do rolamento

As equipes de manutenção hoje estão sobrecarregadas, gerenciando mais ativos com menos pessoas. O monitoramento de vibração ajuda a preencher essa lacuna, fornecendo alertas antecipados quando as máquinas começam a se desgastar.

A vibração é um dos indicadores mais importantes, embora frequentemente ignorados, da saúde das máquinas. Desde o momento em que uma máquina é ligada, ela começa a acumular desgaste. Com o tempo, esse desgaste se manifesta por meio de mudanças nos padrões de vibração. Ao detectar essas mudanças precocemente, você pode prevenir falhas, otimizar reparos e prolongar a vida útil dos seus ativos.

Por que a vibração é tão eficaz? Porque ela atinge o equilíbrio perfeito: detecta problemas antes da termografia ou do ruído audível, mas depois de tecnologias que frequentemente produzem falsos positivos, como o ultrassom. Em outras palavras, ela informa o que você precisa saber, na hora certa.

Utilizando ferramentas simples de triagem de vibração, as equipes de manutenção podem sinalizar problemas em potencial. Testadores mais avançados podem então diagnosticar as falhas mais comuns. E com analisadores de nível especializado, até mesmo problemas complexos em ativos críticos podem ser identificados com precisão.

De que tipos de falhas estamos falando? A grande maioria das falhas em equipamentos rotativos se resume a quatro problemas principais:

• Desequilíbrio
• Desalinhamento
• Frouxidão
• Desgaste do rolamento

Essas falhas podem ser detectadas por meio de padrões de vibração característicos — padrões que sensores e softwares agora podem identificar automaticamente.

Quando monitorada ao longo do tempo, a vibração se torna mais do que um detector de falhas. Ela se torna uma ferramenta estratégica. Ela permite a manutenção preditiva, na qual o serviço é realizado com base na condição real de cada máquina — e não em um cronograma fixo. Isso significa menos surpresas, melhor planejamento e equipamentos mais duráveis.

Nesta série de blogs, mostraremos os conceitos essenciais por trás do monitoramento e análise de vibração: como funciona, o que mostra e como se encaixa em uma estratégia de manutenção proativa.

Compreendendo formas de onda e tipos de medição

A vibração de um objeto em movimento pode ser melhor ilustrada como uma onda senoidal que se repete continuamente ao longo do eixo horizontal. Na Figura 1, veja a massa de uma mola que gera uma onda senoidal de vibração à medida que se move para cima e para baixo ao longo do tempo. Uma onda senoidal completa é um ciclo. O tempo que o ciclo leva para se repetir é a frequência ou velocidade da forma de onda. 

A forma de onda da vibração também possui uma amplitude ou magnitude que pode ser medida no eixo vertical, como visto abaixo. Há três maneiras de relatar a amplitude da forma de onda, como visto na Figura 2. 

1. Pico: a amplitude da linha central até o topo de um pico (ou a base) 

2. Pico a Pico: a amplitude do topo de um pico até a base de um pico (Pico-Pico = 2 X Pico) 

3. RMS: a raiz quadrada média dos picos (RMS = 0.707 X pico) 

A forma de onda da vibração pode ser expressa usando três métodos diferentes. 

1. Cilindrada: A distância que um objeto se move a partir de um ponto de referência. Em uma máquina rotativa, pode ser medida usando uma sonda de proximidade. Isso requer a perfuração de furos nos rolamentos, portanto, sondas de proximidade não são comuns. O deslocamento é mais adequado para medir baixas frequências e em unidades de milésimos por polegada (pico a pico). 
2. Velocidade: A distância que o objeto percorre em um determinado tempo. Em uma máquina rotativa, ela pode ser medida usando uma sonda de velocidade. Sondas de velocidade possuem peças móveis que quebram, por isso não são comuns. A velocidade é mais indicada para medir frequências médias e em unidades de pico de pol/s (mm/s). 
3. Matematicamente: Velocidade = deslocamento/tempo (V=d/t) 
4. aceleração: A taxa de variação da velocidade ao longo do tempo. Em uma máquina rotativa, ela pode ser medida usando um acelerômetro. Acelerômetros não possuem partes móveis, são estáveis ​​por 12 a 15 anos e são muito utilizados. A aceleração é mais indicada para medir frequências muito altas e em unidades de g (pol./s²) RMS. 
5. Matematicamente: Aceleração = Velocidade/tempo (A=V/t) 

Qual método é melhor? 

Para máquinas rotativas, a velocidade é boa para uma ampla faixa de frequências e também é muito eficaz no diagnóstico de forças de fadiga que causam desgaste e, por fim, falha. O acelerômetro é o sensor típico de escolha e é fácil converter a aceleração em velocidade (Aceleração = Velocidade/tempo). 

Analogia

Ao avaliar os danos de um acidente de carro, não é a distância percorrida ou a velocidade da sua aceleração que causam todos os danos; é a velocidade com que você está dirigindo o carro antes de bater no muro. Da mesma forma, a velocidade calculada por um acelerômetro é a melhor indicação dos danos causados ​​pela vibração. 

📖 Leia a Parte 2 → Lendo o espectro de frequência para encontrar falhas

Bio Autor: John Bernet é Especialista em Aplicações Mecânicas e Produtos na Fluke Corporation. Com mais de 30 anos de experiência em manutenção e operação de usinas nucleares e máquinas em usinas comerciais, John trabalhou com clientes de todos os setores na implementação de programas de confiabilidade. Ele é Analista de Vibração Certificado Categoria II e Profissional Certificado em Confiabilidade de Manutenção (CMRP), com mais de 20 anos de experiência no diagnóstico de falhas em máquinas.