Sensor Piezo: Definição, Benefícios, Como Funcionam

Milhares de fabricantes de eletrônicos modernos recorrem à tecnologia piezo em seus produtos todos os dias, de celulares a cartões musicais e sensores de vibração. E embora os dispositivos piezoelétricos tenham sido amplamente usados ​​por muitos anos, a infusão de recursos da Internet Industrial das Coisas (IIoT) também tornou o sensor piezo uma ferramenta poderosa que as equipes de manutenção podem usar para monitoramento de condição.

Um sensor piezoelétrico fica em uma máquina e mede coisas como vibração, pressão, aceleração ou temperatura. Com um desses sensores de monitoramento de condições instalados, as equipes de manutenção podem detectar falhas na máquina e executar análises de dados.

O que é piezoeletricidade?

Sensores piezo funcionam usando um princípio da física chamado efeito piezoelétrico. O termo piezoelétrico vem da palavra grega “piezein”, que significa apertar ou pressionar, e piezo, grego para “empurrar”. Piezoeletricidade, também chamada de efeito piezo, pode ser entendida simplesmente por meio de um acendedor de chama usado para iniciar um fogo em uma churrasqueira a gás ou carvão.

Quando você puxa o gatilho e ouve o estalo forte, esse som é criado por um martelo com mola batendo em um cristal de quartzo ou material piezoelétrico artificial. A pressão no cristal gera uma carga elétrica, causando uma faísca que acende o gás, criando a chama.

Como funciona um sensor piezoelétrico

Um sensor piezo produz o mesmo efeito piezo que o acendedor de chama, mas, em vez disso, o sinal elétrico é processado por um sistema de aquisição de dados. Por exemplo, o Fluke 3563 Analysis Sensor de vibração alimenta dados no Portal LIVE-Asset, uma espécie de centro de comando para monitoramento de condições.

Em geral, um sensor piezoelétrico usa o efeito piezoelétrico para medir coisas como vibração, pressão, aceleração, temperatura, tensão ou mudanças de força, convertendo-as em carga elétrica.

O sensor de vibração Fluke 3563 combina um sensor piezoelétrico de alta frequência e análises de software perspicazes para permitir que as equipes de manutenção usem monitoramento de vibração em ativos críticos de produção e analisar continuamente as medições de vibração.  

O martelo/excitador do sensor piezoelétrico Fluke 3563 é substituído por formas de onda de vibração, que podem ser separadas, medidas e analisadas. Todas as máquinas vibram e têm uma assinatura de vibração específica que permanece constante até que haja um problema. Análise de vibração é usado para monitorar os níveis de vibração da máquina e examinar os padrões nos sinais para detectar problemas precocemente.

O Fluke 3563 sensor de vibração coleta dados e ajuda as equipes de manutenção a detectar falhas na máquina com base na análise de vibração, incluindo as quatro grandes falhas da máquina, que são desequilíbrio, desalinhamento, folga e danos ao rolamento. Este aviso antecipado permite que as equipes de manutenção identifiquem e avaliem a gravidade das falhas e ajam rapidamente para evitar falhas e tempo de inatividade da máquina.

Em poucas palavras, o Fluke 3563 Analysis Vibration Sensor:

• Monitora a condição da máquina constantemente em intervalos fixos
• Identifica uma falha específica e o elemento que a causa
• Determina a extensão das falhas da máquina
• Permite análise de dados e sugere próximas etapas

Quais indústrias usam sensores de vibração piezoelétricos?

Existem vários tipos de sensores de vibração. No entanto, muitas indústrias empregam sensores de vibração piezoelétricos, incluindo operações aeroespaciais, de dispositivos médicos, automotivas e de alimentos e bebidas. Aqui estão alguns exemplos de como diferentes setores aplicam sensores piezoelétricos.

Sensores de vibração para fabricação

Os fabricantes de produtos dependem de suas máquinas para continuarem funcionando para produzir produtos de qualidade. Sensores piezoelétricos medem a vibração causada por problemas comuns de máquinas, como desequilíbrio ou falha de rolamento. Se esses problemas persistirem, eles podem, em última análise, resultar em um defeito do produto. Com a detecção precoce de falhas usando um sistema de sensor de monitoramento de vibração contínua, é possível evitar defeitos do produto. 

Sensores de vibração para Alimentos e Bebidas

Máquinas usadas para processar alimentos devem ser higienizadas frequentemente para evitar contaminação microbiana e garantir a segurança alimentar. Sensores piezoelétricos são robustos e resistentes à corrosão causada pelo uso repetido de produtos químicos necessários para limpar máquinas.

Sensores de vibração para Indústria aeroespacial

Algumas empresas fabricam sensores piezoelétricos que podem ser incorporados em asas de aeronaves para detectar mudanças de vibração e possíveis danos ao material da asa precocemente, mesmo quando a falha está acontecendo. A diferença na vibração causada pela mudança na asa aciona uma notificação por e-mail enviada a um profissional de manutenção, permitindo que eles tomem decisões baseadas em dados e abordem imediatamente as preocupações de segurança e os problemas da asa.

Sensores de vibração em dispositivos médicos

A sensibilidade e o baixo consumo de energia dos sensores piezo provaram ser úteis para várias empresas que os empregam em aplicações médicas. Por exemplo, algumas empresas usam um sensor de vibração piezo em um marcapasso para monitorar e detectar o nível de atividade física que uma pessoa exerce, permitindo que o marcapasso se ajuste a um aumento ou diminuição no movimento.

Sensores de vibração em carros

Os veículos são carregados com sensores, incluindo uma variedade de sensores piezoelétricos. Um exemplo de seu uso é detectar obstruções elétricas em janelas e portas, como uma mão no caminho de uma janela fechando. O sensor pode reconhecer o estresse no motor automático que a mão causa e reverterá a ação da janela evitando danos pessoais ou ferimentos.

Sensor de vibração piezoelétrico faça você mesmo

Hoje em dia, os sensores piezoelétricos não são apenas para profissionais. É possível criar projetos de sensores piezoelétricos do tipo "faça você mesmo" (DIY) usando plataformas eletrônicas de código aberto. Por exemplo, muitos estudantes e inventores fazem sensores de vibração Arduino. Outra fonte divertida para projetos de sensores de vibração é a Raspberry Pi, uma fundação que fornece computadores baratos e software gratuito para jovens. O equipamento os ajuda a construir coisas que usam o efeito piezoelétrico, como um sismômetro de alerta de terremoto, detector de esquilos ou piano LEGO. 

Os benefícios dos sensores piezoelétricos na manutenção

No mundo da manutenção, os piezoelétricos monitoramento de condição Os sensores são um dos tipos de dispositivos mais amplamente utilizados devido à sua resiliência e versatilidade inerentes, incluindo a capacidade de operar em ambientes adversos.

O monitoramento contínuo da condição da saúde de um ativo permite que as equipes de manutenção reduzam as leituras manuais com instrumentos portáteis de medição de vibração. Além disso, os técnicos podem acessar medição de vibração dados remotamente de onde quer que estejam usando um dispositivo móvel.

Detectar problemas de máquina logo no início ajuda as equipes de manutenção a evitar tempo de inatividade não planejado e aumentar o tempo de atividade. Sensores de monitoramento de condições também permitem que os gerentes de manutenção planejem e programem atividades de manutenção com mais precisão, garantam a disponibilidade de peças de reposição, melhorem a produtividade e estendam a vida útil da máquina. 

Como um sensor piezoelétrico aumenta a segurança?

O tamanho do sensor de vibração piezoelétrico Fluke 3563 é pequeno, então ele pode ser colocado em máquinas industriais em locais de difícil acesso. Os técnicos podem receber dados remotamente do sensor de vibração Wi-Fi, reduzindo viagens para verificar o equipamento e mantendo-os longe de ambientes perigosos. Isso lhes dá mais tempo para se concentrar em outros trabalhos importantes de manutenção de ativos.

Sensor Piezo para Monitoramento de Vibração

A Fluke 3563 Analysis Vibration Sensor é uma das muitas ferramentas de monitoramento de vibração sem fio da Fluke Reliability. A configuração do sensor é rápida. Leva apenas alguns minutos para inserir as informações do equipamento e começar a receber dados de vibração em tempo real.

O sensor Fluke 3563 transmite dados para o Portal LIVE-Asset™. O software de gerenciamento de ativos fornece gráficos de tendências e visualizações detalhadas de todas as suas máquinas em um único painel. Com medições de vibração ricas, sua equipe pode tomar decisões baseadas em dados.

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