Monitoramento Inteligente de Rolamentos: Como Detectar Falhas Antes que Elas Custem Caro Seu Dinheiro

A integridade dos rolamentos pode ser a diferença entre operações tranquilas e uma paralisação repentina. Mesmo uma única falha em um rolamento pode interromper a produção, resultando em tempo de inatividade dispendioso e perda de produção.

Mas, ao saber quais sinais de alerta procurar, você pode detectar falhas em rolamentos em seus estágios iniciais e agir antes que problemas menores se transformem em grandes avarias. A chave é o monitoramento proativo, baseado em uma compreensão clara das causas e padrões de falha mais comuns.

Este artigo explora as causas principais e os sintomas de alerta de falhas em rolamentos e tem como objetivo fornecer o conhecimento necessário para fortalecer seu programa de monitoramento.

Causas comuns de falha de rolamento

Bilhões de rolamentos são fabricados anualmente em todo o mundo. Em geral, eles operam durante sua vida útil prevista sem problemas, desde que os técnicos sigam as diretrizes adequadas de uso e manutenção. Muitos rolamentos são substituídos preventivamente por meio de manutenção baseada em condição, e apenas uma pequena fração deles falha devido a danos irreparáveis.

Compreender por que ocorrem falhas em rolamentos — e como detectá-las precocemente — é fundamental para projetar um programa de monitoramento de rolamentos que proteja seus ativos críticos e evite paradas dispendiosas. As principais causas de falha em rolamentos incluem:

• Fadiga devido a estresse mecânico repetido, desalinhamento, sobrecarga ou contaminação.
• Falhas de lubrificação, quando os técnicos usam o tipo errado, a quantidade errada ou um lubrificante degradado.
• Contaminação de sujeira, detritos ou umidade.
• Outras causas, como manuseio incorreto, erros de instalação, cargas excessivas e encaixes inadequados, que não são comuns, mas ainda assim desempenham um papel na falha de rolamentos.

Problemas de fadiga e lubrificação são as causas mais comuns de falha em rolamentos e devem ser o foco de qualquer estratégia de monitoramento.

Causas detalhadas de falha de rolamento

Segue uma análise detalhada de cada causa comum:

Fadiga

A fadiga ocorre quando os rolamentos são submetidos a tensão excessiva. Desalinhamento, lubrificação insuficiente e contaminação podem contribuir para a fadiga dos rolamentos, sendo essa uma causa comum de falha. Todos esses fatores exercem força e tensão repetidas sobre o material do rolamento, causando descamação, lascamento e formação de microfissuras. Com o tempo, as fissuras aumentam e o rolamento acaba falhando.

Problemas de lubrificação

A lubrificação inadequada também é uma das principais causas de falha de rolamentos. Isso pode significar lubrificação insuficiente, mas também pode significar que você está usando o lubrificante errado. Em alguns casos, altas temperaturas podem degradar o lubrificante. Os primeiros sinais de alerta de lubrificação inadequada incluem descoloração nos elementos rolantes e nas pistas, bem como superaquecimento dos rolamentos.

Desalinhamento

Outra causa frequente é o desalinhamento. A melhor prática é alinhar os componentes na fase de instalação e verificar novamente em intervalos regulares, visto que fatores como expansão térmica e vibração podem causar desalinhamento ao longo do tempo. As ferramentas a laser são o padrão ouro para verificar o alinhamento.

Instalação imprópria

A instalação e montagem incorretas podem causar falhas nos rolamentos. Certifique-se de instalar os rolamentos usando as ferramentas corretas, incluindo calor quando apropriado, para que se encaixem corretamente sem serem forçados. Os operadores também devem verificar o alinhamento correto durante a instalação. Por fim, os rolamentos e a caixa devem ser completamente limpos e lubrificados durante a instalação.

Excesso de Cargas

Cargas excessivas levam ao desgaste indevido dos rolamentos devido ao aumento do atrito entre o elemento rolante e a pista de rolamento. Cargas excessivas causam desgaste acentuado, superaquecimento e fadiga geral da máquina, resultando na falha do rolamento.

Contaminação

Sujeira, detritos e produtos químicos podem contaminar os rolamentos e causar deterioração. Com o tempo, isso leva à corrosão e à falha do rolamento. A falha da vedação, que leva à contaminação, pode ser resultado de uma instalação inadequada. O desalinhamento também pode contribuir para a falha da vedação e contaminação.

Rolamentos contaminados com sujeira e detritos geralmente apresentam elementos rolantes amassados ​​e níveis de vibração mais altos que o normal.

Ajuste incorreto

Instalar rolamentos com o ajuste correto é muito importante. Um ajuste excessivamente apertado pode causar tensão e atrito; geralmente, causa um desgaste visivelmente intenso do elemento rolante. Um ajuste excessivamente frouxo, por outro lado, resulta em vibração e ruído, o que também pode levar à falha do rolamento e a defeitos graves ao longo do tempo.

Tipos de falha de rolamentos

Aqui estão os modos de falha mais comuns em rolamentos e suas causas típicas:

• Descascamento (lascamento): Isso ocorre quando a fadiga subsuperficial causa o desprendimento de pequenas lascas ou cavidades da pista de rolamento ou dos elementos rolantes. O lascamento geralmente resulta de carga excessiva, desalinhamento ou contaminação que reduzem a vida útil do material do rolamento.
• Brinel: O fenômeno de brinelling ocorre quando um rolamento fica permanentemente amassado. Existem dois tipos principais de brinelling: brinelling verdadeiro e brinelling falso. O brinelling verdadeiro é uma indentação permanente causada por cargas que excedem a resistência do material, geralmente devido a impactos fortes ou sobrecarga estática com o equipamento parado. O brinelling falso é causado pela vibração de outras peças da máquina, que provoca marcas irregulares na pista do rolamento, semelhantes ao brinelling verdadeiro.
• Mancha: O espalhamento é causado por danos na superfície devido ao atrito de deslizamento sob lubrificação inadequada ou carga pesada, especialmente durante ciclos de partida/parada ou desalinhamento. As superfícies espalham em vez de rolar, muitas vezes levando à transferência de material de uma superfície para a outra.
• Preocupação: Vibrações sutis entre as peças do rolamento resultam em desgaste e corrosão em pontos localizados. Isso é chamado de desgaste por atrito e pode levar ao aparecimento de padrões de brinelling falsos ao longo do tempo.
• Canelura: A formação de sulcos, também conhecida como erosão elétrica, ocorre quando uma corrente não aterrada passa pelo rolamento e causa pequenas marcas de queimadura ou crateras alinhadas ao longo da pista de rolamento. Isso geralmente acontece devido a correntes elétricas parasitas em motores ou inversores de frequência.

É importante monitorar regularmente a saúde dos rolamentos para identificar qualquer um desses problemas comuns. Conhecer os sintomas de falha pode ajudar a detectar problemas precocemente e evitar a falha total da máquina.

Sintomas e identificação de falhas em rolamentos

Monitoramento de condição Os sistemas geralmente detectam falhas nos rolamentos em seus estágios iniciais.

As falhas iniciais geralmente se manifestam como altos níveis de vibração, detectável por sensores de vibração antes que o rolamento apresente falhas visíveis. À medida que as falhas progridem, o atrito causa calor e ruído. Os sensores podem detectar temperaturas elevadas juntamente com mudanças audíveis no desempenho dos rolamentos.

Ferramentas de monitoramento de condição, incluindo analisadores de vibração portáteis e sensores instalados permanentemente, podem detectar sinais de alerta precoce de forma confiável. Com os dados de vibração, os analistas utilizam diversas técnicas de análise para inferir que tipo de falhas estão ocorrendo dentro de uma máquina.

H3: Diagnóstico de falhas em rolamentos com base em padrões de vibração

Existem três tipos principais de análise que monitoramento de vibração especialistas usam para determinar falhas:

• Análise da Transformada Rápida de Fourier (FFT): Este método converte dados temporais em um espectro de frequência. Os dados da FFT permitem que os especialistas identifiquem se uma falha se origina em um rolamento ou eixo e onde as falhas podem estar localizadas.Para uma análise detalhada da FFT, leia nosso blog.)
• Análise da forma de onda no domínio do tempo: Especialistas examinam dados brutos de vibração no domínio do tempo para detectar alterações na frequência e amplitude da vibração. Isso pode indicar falhas intermitentes no desempenho da máquina, bem como problemas como folga em rolamentos e engrenagens.
• Detecção de envelope (desmodulação): Este método é ideal para detectar falhas precoces ocultas em sinais complexos. Ele utiliza um algoritmo para extrair sinais da forma de onda original que poderiam passar despercebidos. Isso permite que os especialistas identifiquem falhas em rolamentos antes mesmo que elas apareçam no espectro da FFT.

Usadas em conjunto, essas técnicas fornecem aos analistas um conjunto de diagnósticos práticos para equipamento de rotação saúde. Mas antes

Medidas preventivas para evitar falhas em rolamentos

Na maioria das vezes, os rolamentos são confiáveis ​​e têm uma longa vida útil. Por esse motivo, uma das tarefas de manutenção preventiva mais importantes é remover e substituir os rolamentos regularmente. Manter essas tarefas em um cronograma pode evitar paradas não planejadas e reparos dispendiosos.

Existem também algumas medidas preventivas simples que podem impedir o desgaste prematuro dos rolamentos.

Na fase de instalação, certifique-se de ter montado corretamente cada rolamento. Verifique as tolerâncias do eixo e do alojamento e mantenha a folga interna radial definida no projeto original. Certifique-se de ter vedado corretamente os rolamentos para que permaneçam protegidos contra sujeira, detritos ou água. Além disso, lembre-se de lubrificar adequadamente cada rolamento.

É importante verificar alinhamento da máquina durante a fase de instalação e verifique-o regularmente. Com o tempo, o desalinhamento ocorre gradualmente e pode destruir os rolamentos se não for supervisionado. Para obter melhores resultados, verifique o alinhamento usando um laser único. ferramenta de alinhamento, que identifica rapidamente até mesmo pequenas falhas de alinhamento que danificam os rolamentos.

Mantenha a lubrificação adequada ao longo de toda a vida útil do rolamento. Este é um ato de equilíbrio cuidadoso. O excesso de lubrificação faz com que os rolamentos grudem, mas a falta de lubrificação leva a altos níveis de atrito, danificando os componentes. Também é fundamental usar o lubrificante e o cronograma de lubrificação recomendados pelo fabricante.

O que acontece se um rolamento falhar?

Quando um rolamento falha – seja devido à fadiga, lubrificação inadequada, vedações danificadas ou outra coisa – isso não significa apenas que o rolamento precisa ser substituído. Uma única falha de rolamento pode causar uma reação em cadeia em cascata que pode dobrar eixos e causar grandes danos a outros equipamentos acoplados. Falhas de rolamento podem até mesmo colocar os trabalhadores em risco de danos.

Felizmente, muitos problemas comuns em rolamentos podem ser identificados muito antes de se tornarem problemas graves. Isso se deve, em grande parte, aos padrões distintos de vibração que eles produzem durante a operação normal. Quando essa vibração muda, é o primeiro sinal de um problema. Contanto que você tenha as ferramentas necessárias para detectar a variação em relação aos níveis normais de vibração, você pode facilmente se antecipar à falha do rolamento.

Técnicas tradicionais de monitoramento de rolamentos

Historicamente, a condição dos rolamentos era avaliada utilizando os sentidos humanos:

• Inspeção visual (visão)
• Monitoramento audível (som)
• Verificações manuais de vibração (por toque)

No passado, os técnicos de manutenção e reparo procuravam, ouviam e sentiam sinais de alerta precoce de falha de rolamento. No entanto, os métodos manuais são sempre propensos a erros. Felizmente, com a sensibilidade avançada dos sensores modernos de monitoramento de condições, você pode detectar mais facilmente sinais de alerta extremamente precoces de falha potencial de rolamento que os sentidos humanos podem não perceber.

Os sensores digitais modernos captam sinais precoces de falhas com muito mais sensibilidade. Os sistemas de monitoramento online registram dados em tempo real e emitem alertas de tendências automaticamente, eliminando erros humanos e atrasos na reação.

Como o monitoramento da condição dos rolamentos pode ajudar?

Embora a fadiga e a lubrificação inadequada sejam duas das causas mais comuns de falha em rolamentos, elas também são relativamente fáceis de identificar antes que se tornem problemas maiores. Mas você precisa de um programa eficaz de monitoramento da condição dos rolamentos para detectar esses problemas antes que ocorra uma falha.

Um programa robusto mede as principais condições dos ativos, como vibração, temperatura, consumo de energia e temperatura, por meio de sensores portáteis ou online. Monitoramento de energia Podem detectar cargas anormais ou ineficiências antes que o desgaste mecânico se torne visível. Juntas, essas ferramentas auxiliam na detecção precoce e na manutenção preditiva.

Monitoramento de rumo baseado em rota versus monitoramento de rumo online

Existem algumas maneiras diferentes de monitorar a saúde dos rolamentos: por meio de inspeções em rotas ou online. O monitoramento de rolamentos por meio de inspeções em rotas envolve técnicos coletando manualmente dados de vibração ou temperatura de forma programada, utilizando ferramentas portáteis. É mais indicado para ativos não críticos que necessitam apenas de verificações periódicas.

No entanto, o monitoramento baseado em rotas não consegue detectar falhas iminentes como o monitoramento online de rolamentos. Os sistemas online dependem de uma rede de sensores que monitoram continuamente a saúde dos rolamentos em tempo real. Eles fornecem alertas antecipados de problemas potenciais, como falhas nos rolamentos, dando à sua equipe tempo para agir antes que uma máquina pare de funcionar. O monitoramento online é uma opção melhor para ativos críticos, pois pode fornecer dados instantâneos e integrar-se a sistemas de alerta que podem enviar um aviso quando as condições da máquina ultrapassarem um determinado limite predefinido.

Ferramentas da Pruftechnik baseadas em rotas, como VibXpert Oferecer diagnósticos periódicos. Para ativos de missão crítica, sistemas como VibGuard Os nós de vibração sem fio garantem monitoramento contínuo e detecção rápida. Escolha com base na criticidade do ativo e nas necessidades de tempo de detecção.

Quais são os benefícios do monitoramento da condição dos rolamentos?

Ao realizar um rolamento monitoramento de condição Com esse programa, você pode garantir que a estratégia de manutenção da sua organização seja preventiva, e não corretiva. Você detectará problemas antes que eles causem falhas nos ativos, reduzindo custos de manutenção e aumentando a produtividade.

Felizmente, a tecnologia moderna atual torna a implementação de um programa eficaz de monitoramento de rolamentos mais fácil e econômica do que nunca. Os avanços em sensores e softwares significam que implantar um programa inovador de monitoramento de condição não é apenas viável, mas também uma decisão financeira inteligente, ajudando você a reduzir custos e aumentar o tempo de atividade.

Em outras palavras, as organizações com um programa robusto de monitoramento da condição dos rolamentos não apenas se anteciparão às falhas, como também se manterão à frente da concorrência. 

5 Melhores Práticas para Criar um Programa de Monitoramento de Rolamentos

1. Priorizar ativos por criticidade e impacto de falhas. Monitorar turbinas importantes, rolamentos em motores críticos para a linha de transmissão, etc.
2. Defina as frequências de monitoramento.Por exemplo, decida se faz sentido para sua equipe realizar inspeções portáteis diárias ou semanais, além do monitoramento contínuo de ativos críticos.
3. Definir limites de alarme Analise cuidadosamente para minimizar alarmes falsos. Utilize dados históricos de referência para ajustar os limites.
4. Evite armadilhas tais como monitoramento inconsistente, baixa qualidade dos dados ou negligência no treinamento.
5. Garantir o sucesso da implementação Com alinhamento interfuncional, responsabilidades claras e revisões periódicas.

A estrutura do seu programa de monitoramento de rolamentos variará dependendo dos tipos de máquinas que você planeja monitorar e da criticidade de cada ativo. Felizmente, a Prüfechnik oferece uma ampla gama de ferramentas e softwares para atender a projetos de monitoramento de condição de qualquer porte. Explore aqui nossas soluções de monitoramento de condições.