Controlo da Condição

5/13/2018 Controlo da Condição - slidepdf.com

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Introdução ao Controlo da Condição

Manutenção é a combinação de todas as acções técnicas, administrativas e de gestão

durante o ciclo de vida de um bem, destinadas a mantê-lo ou repô-lo num estado em que

possa cumprir a função requerida.

Funções fundamentais: planeamento, preparação, programação e execução

Bases do sistema de Gestão da Manutenção: as bases deste sistema são os sistemas de

manutenção planeada e os de recolha e tratamento de dados (histórico). Dentro dos sistemas

de manutenção encontra-se a manutenção preventiva sistemática e a manutenção preventiva

condicionada. Sendo que dentro desta é onde se encontra o controlo de condição.

Controlo da condição é o processo de determinação da condição das máquinas e estruturas,

enquanto em funcionamento, para prever e programar a reparação mais eficiente antes da

ocorrência da falha catastrófica.

Vantagens do controlo da condição:

- Evita trabalhos não programados e prejuízos elevados de paragens imprevistas.

- Ajuda a encomenda de sobressalentes e a uma gestão mais eficaz do pessoal e do

planeamento das operações de reparação;

Aplicação do controlo da condição é efectuada através de testes e medições não destrutivas.

Estas avaliações são efectuadas periodicamente, como forma de saber o estado dos

equipamentos. Assim sendo, as reparações, são condicionadas pelo conhecimento real do

equipamento, ou seja, pela avaliação e periocidade da mesma.

O controlo da condição pode ser dividido em avaliação permanente do estado, ou

identificação do dano.

Na avaliação permanente do estado, englobam as medições periódicas (extracção de

parâmetros/indicadores sensíveis ao dano), as análises estatísticas dos indicadores (fiabilidade

dos indicadores), e comparação (medição efectuada com as medições de referência,

anteriores ou de outros equipamentos).

A identificação do dano pode ser através da detecção ou de diagnóstico.

Medição de vibrações baseia-se na medição de acelerações, velocidades, ou deslocamento,

através da utilização de transdutores do tipo piezoeléctricos.

O diagnóstico além de ser um processo mais complexo, baseia-se na relação entre o valor de

frequência medido e os tipos de avarias. Para este processo são necessárias técnicas de

processamento, como a FFT, cuja finalidade é mostrar o conteúdo de frequência do sinal

medido.



Técnicas de Controlo de Condição Vibração

A prevenção das avarias das máquinas/equipamentos é efectuado segundo 5 parâmetros:

equilibragem, alinhamento, ponto de funcionamento longe das frequências naturais,

lubrificação e limpeza.

A vibração mede o afastamento do ponto ou sistema relativamente à posição de referência e acada instante. O gráfico que apresenta as vibrações é designado de sinal do tempo.

As vibrações, por outro lado, podem ser medidas em deslocamento, velocidade ou aceleração.

Também é comum apresentar as vibrações em decibéis.

Tipos de Vibração

Vibração forçada é a vibração manifestada por um sistema quando é sujeito a uma excitação

que se prolonga no tempo.

Vibração não-amortecida é a vibração que não tem dissipação de energia. É uma vibração

teórica uma vez que não existem sistemas reais que não apresentam dissipação de energia.Um sistema sem amortecimento, uma vez excitado, nunca mais pára.

Vibração amortecida é a vibração manifestada por um sistema que tem dissipação de

energia. Em vibrações livres tende a para, uma vez que a energia dissipada não é introduzida

no sistema.

Vibração não linear é a vibração manifestada por um sistema cujo princípio da sobreposição

não se aplica. Estes sistemas exibem grandes amplitudes e normalmente são não lineares.

Vibração linear é a vibração manifestada por um sistema cujo princípio da sobreposição se

aplica. Estes sistemas exibem pequenas amplitudes, pelo que podem ser, na maioria dos casos,

ser considerados lineares.

Vibração periódica são as mais importantes quando se trata da caracterização das máquinas.

A cada ciclo de rotação dá-se uma repetição da ocorrência dos fenómenos da máquina.

Vibração estacionária é a vibração que dura mais que o intervalo de aquisição.

Vibração transiente ocorre normalmente nos arranques, nas paragens, ou quando se muda a

condição de funcionamento. Tem especial interesse para a identificação de frequências de

ressonâncias, velocidades críticas, choques em rolamentos e engrenagens.

Vibração harmónica é a forma mais simples de vibração. Todas as outras não são mais que a

soma de vibrações.

Vibração harmónica

Amplitude a amplitude de vibração harmónica é a amplitude máxima.



Frequência é o número de movimentos completos, ou repetições do movimento, por

unidade de tempo.

Fase é a posição inicial do ponto, no instante inicial, t=0, em que se começou a medir.

Usualmente á medida em graus ou radianos.

Propriedades da vibração periódica harmónica está no formulário e nos apontamentos, naparte da vista do sinal do tempo e na visto do sinal da frequência.

A vibração mecânica tem 3 propriedades físicas importantes: massa ou inércia,

amortecimento, rigidez.

A vibração dos sistemas mecânicos efectua-se através da transferência de forma alternada da

energia cinética em energia potencial.

Frequencias naturais são vibrações manifestadas pelos sistemas mecânicos sempre às

mesmas frequências, mas variam de sistema para sistema.

mx(t)=-Cx(t)-Kx(t)+f(t)

Assim sendo, se por ventura tivermos um corpo com uma vibração livre, temos que f(t)=0, por

outro lado se tivermos um sistema livre e sem amortecimento, então além de f(t)=0, também

temos C=0, logo:

f=(1/2)*((k/m), ou =)*((k/m) , sendo estas as expressões para a frequência natural

Ressonância é quando um sistema mecânico é forcado a vibrar numa das suas frequências

naturais. Assim sendo a sua amplitude é máxima, o que pode levar ao colapso do sistema. Se

for considerado um modelo com vibração forçada temos:

mx(t)=-Cx(t)-Kx(t)+fcos(t), passando assim a obter a 1ª equação da 2ªpagina do formulário.

Modo de vibração é uma deformação característica que o sistema mecânico exibe, quando é

forçado a vibrar à frequência natural. Quando o sistema tem apenas um grau de liberdade e

esse modelo são insuficientes para o caracterizar dinamicamente, é necessário discretizar o

sistema em N graus de liberdade.

Assim as vibrações que os sistemas mecânicos exibem dependem das condições iniciais, das

condições de fronteira, das propriedades físicas e dinâmicas e da excitação, quer seja interna

ou externa.

A medição da vibração livre permite a detecção e o diagnostico de alterações estruturais, isto

é, massa, amortecimento e rigidez.

A medição forçada permite a detecção e o diagnostico de alterações na excitação, quer

interna, quer externa.



Parametros sensíveis ao dano

Nivel global consiste na medição da velocidade eficaz (RMS), numa banda entre os 10 e os

1kHz. O nível global também pode ser calculado em unidades de deslocamentos ou

aceleração, em pico, pico-pico ou RMS, numa banda de frequências ou numa frequência

específica. Outros níveis globais podem ser utilizados, como a fase e o pico ou RMS a uma

frequência múltipla de 1xRPM. Os valores obtidos são comparados com os valores de

referência ou com tabelas de severidade de vibração, isto para determinar a condição relativa

da máquina.

O nível global não permite identificar as componentes em frequência dinâmicas, nem tem

grande sensibilidade a determinar alterações dinâmicas.

Vantagens: simples e com um investimento reduzido.

Desvantagens: sensibilidade limitade e pouca capacidade para o diagnostico das causas das

avarias.

Espectro FFT é uma técnica aplicada para efectuar um diagnóstico, pois permite grandes

resoluções de amplitude. Cada linha do espectro representa uma frequência, sendo que as

linhas são espaçadas de 1/Ta Hz, pelo que Ta é o tempo de amostra, a ultima é (N/2)(1/Ta).

O espectro FFT permite a visualização de amplitudes tanto grandes, como pequenas, pois tem

a opção de visualização numa escala logarítmica e linear.

Antes do aparecimento da FFT é necessário que o sinal passe por filtros analógicos, com

espaçamentos das frequências constantes, (largura de banda do filtro) ao longo da escala de

frequência (escala linear). Usualmente este tipo de filtro designa-se por filtro passa bandaconstante (EF FFT).

Para melhor se entender, convêm perceber que a frequência é relacionada com a frequência

imediatamente anterior e posterior.

Vantagens: diagnostica a maior parte das casas das avarias e tem uma grande resolução em

frequência.

Desvantagens: não +e uma técnica de detecção; é mais cara que o nível global e exige mais

conhecimentos.

Especto de frequências PBC são também designados de EFPBC, consistem na apresentação

de uma vibração decomposta nas suas frequências após a aplicação de filtros. Neste tipo de

espectro de frequências (EF), o espaçamento entre linhas ed frequências não é constante,

sendo que o constante é a percentagem desse espaçamento relativamente à frequência

inferior da banda. Assim sendo obtem-se através de dedução matemática:

fc=(fs*fi) e fs=fc*2^()



Assim a escolha do filtro define a resolução da análise obtida, ou seja, quanto menor a

percentagem, maior a resolução e maior o tempo de aquisição.

Vantagem: permite a detecção precoce da maior parte das avarias; a discriminação em

frequências é adequada nas baixas e nas altas frequências; não origina alarmes falsos; é

adequada como técnica de rotina para a detecção; é adequada para a detecção de avarias em

rolamentos.

Fase e deformadas operacionais

Vibrações em fase são vibrações que se movem na mesma direcção ao mesmo tempo, sendo

que neste caso apenas existe translação. Quando a vibração é desfasada implica que não

existe translação pura, logo existe alguma rotação ou flexão.

Análise de tendência

A utilização de uma análise de tendência no controlo da condição é algo extremamente

aconselhável. Pelo que os valores seguidos podem ser referentes ao nível global, à frequência

do FFT ou à banda do EF PBC.

Média no tempo consiste na realização de medições sincronizadas com a rotação do veio.

Deste modo as vibrações resultantes de eventos assíncronos com a rotação do veio irão tender

para zero. As vibrações síncronas, pelo contrário, vão ficando cada vez mais visíveis.

Esta análise é efectuada pois equipamentos com muitos componentes produzem espectros de

frequência muito complexos, com componentes vibratórias a encobrirem-se umas às outras,

ou com frequências muito próximas.

Outro tipo de média que se efectua é a média de frequências, que serve para atenuar ou

eliminar as componentes aleatórias ou ruído presente no sinal medido e assim realçar asfrequências que realmente interessam. Para este tipo de média existem: média linear e a

média exponencial.

A média linear consiste na adição de cada espectro aos anteriormente medidos, sendo que o

total é dividido pelo nº de espectros. Este tipo de média é útil para obter dados como a

repetibilidade.

A média exponencial difere da anterior, pois dá uma maior relevância às amostras mais

recentes, esquecendo as mais antigas. Esta função é útil quando se quer observar condições

que se alteram a uma velocidade relativamente lenta.

Resumo:

Média no tempo: reforça componentes síncronas; elimina ruído; elimina componentes não-

síncronas; torna visíveis componentes síncronas submergidas na restante vibração.

Média na frequência: reforça a estatística do sinal; reforça a confiança no sinal medido.



Análise de envelope o envolvente consiste na filtragem do sinal com um filtro passa alta,

seguido da desmodelação em amplitude e apresentação em frequência da onda modeladora.

Este tipo de análise é usado em rolamentos.

Análise Cepstrum consiste na FFT da FFT em escala logarítmica, sendo que esta técnica

identifica famílias de harmónicas e bandas laterais, agrupando-as numa só componente.

Usualmente é aplicada a engrenagens, visto que estas geram bastantes frequências.

Testes de ressonância

A determinação da(s) frequência(s) de ressonância(s) pode(m) ser identificada(s) por: teste de

run-up, coast-down, por observação do sinal temporal ou frequencial. Alem destes tipos de

detecção existe também a possibilidade de efectuar o teste de impacto ou o método do

Shaker.

Método do martelo/impacto sujeita-se o equipamento a impactos sucessivos e mede-se a

vibração resultante, ou seja, as frequências naturais.

Método Shaker o sistema é forçado a vibrar a diferentes frequências. As frequências naturais

no intervalo de frequências de excitação salientar-se-ão com as amplitudes mais elevadas pois

entram em ressonância.

Implementação

A determinação da condição actual da máquina é baseada na interpretação dos parâmetros

sensíveis ao dano, considerando: direcção da vibração; amplitude, frequência e fase das

diferentes componentes; identificação das frequências estruturais (ressonância e velocidade

critica); identificação das frequências de origem mecânica e/ou hidráulica; identificação dos

modos de vibração.

Procedimento de medição

1 Verificação da repetibilidade e rigor da medição medição no mesmo ponto em diferentes

tempos; medir com colectores diferentes; calibrar o colector antes e após a medição.

2 Localização da fonte de vibração identificação do problema pela frequência e verificação

da sua gravidade pela amplitude; o mapeamento da amplitude permite identificar o caminho

de transmissão da vibração.

3 Cálculo de parâmetros normalizados em condições de funcionamento de referência, para

a comparação com normas ou valores do histórico.

4 Interpretação dos espectros feita por bandas de frequências características.

5 Interpretação das harmónicas e r harmónicas (conteúdo e distribuição).

6 Análise das diferentes amplitudes em termos absolutos ou relativos, por relação de fases,

direcções de medida, por taxa de variação no tempo e por alterações em função da velocidade

ou outro parâmetro de funcionamento.



Técnicas de Controlo de Condição Regressão e Correlações

Métodos dos mínimos quadrados apesar de uma relação entre variáveis dependente e

variável (is) independente (s) poder ser não linear, como no do caso de y=a0+a1x+a2x^2, isso

não significa que o modelo de regressão não seja linear. Diz-se regressão linear quando se

assume uma relação linear entre a variável dependente e os parâmetros do modelo. Sabendo

qual o tipo de curva é importante saber como calcular os coeficientes que melhor se ajustam

aos dados.

Coeficiente de correlação de Pearson é calculado um parâmetro que varia entre -1 e 1, que

reflecte a relação entre as variáveis dependentes e independentes. Os extremos significam

total relação entre as variáveis e o zero significa a ausência de qualquer relação de causa-

efeito entre as varáveis.

Tecnologias Correctivas

Na maior parte das situações a vibração é indesejável tanto por razões de incomodidade com

por razões de avaria de estruturas, máquinas e aparelhos de precisão.

A vibração até aos 100Hz é m problema de vibração mecânica de todo o corpo humano, acima

desta frequência torna-se um problema de ruido. Actualmente não é possível reconhecer

alterações orgânicas devido à vibração de todo o corpo. Quanto ao problema de fragilidade e

da vibração que os sistemas podem suportar existem normas nacionais e internacionais.

Quanto ao ruido as alterações reconhecidas após uma exposição prolongada a níveis elevados

são: surdez, dores abdominais, entre outras.

A solução para um problema de vibração deverá seguir o seguinte procedimento:

1 Projecto um projecto adequado é a melhor forma para evitar a vibração. Sendo assim na

instalação de um equipamento é importante: caracterizar a dinamicamente o sistema,

experimental e através do fabricante; obter um modelo simplificado do sistema para

identificar modos de vibração e possíveis consequências com a frequência de excitação; usar

um modelo para testar diferentes soluções.

2 Fonte neste caso existem dois tipos de problemas: A vibração devido a uma avaria da

máquina, pelo que a solução passa pelo diagnostico correcto e posterior separação; a vibração

é devido a um projecto de instalação desadequado, sendo que a solução passa por: reinstalar amáquina noutra posição/local; substituir a máquina por outra mais silenciosa; montar na

máquina um absorsor dinâmico.

3 Caminho A solução passa por caracterizar dinamicamente a fonte e apoios, modelar e

testar soluções: reduzir o mais possível, abaixo de frequência de excitação, a frequência

natural da máquina nos seus apoios; alterar a frequência de excitação.



4 Receptor a solução passa por caracterizar dinamicamente o receptor e respectivos

apoios, modelar e testar soluções como: alterar a frequência natural do receptor, alterando a

massa e/ou rigidez dos seus apoios; aumentar o amortecimento dos apoios do receptor;

montar no receptor um ou mais absorsores dinâmicos.

O nível aceitável de vibração pode ser especificado relativamente a 4 areas:

1 Severidade das vibrações no corpo humano;

2 Severidade das vibrações em equipamentos sensíveis;

3 Severidade das vibrações em máquinas;

4 Severidade das vibrações em estruturas.

Normalmente para indicação de potencial dano estrutural, é aceite como sendo uma

amplitude em velocidade (mm/s), seja em RMS ou pico.

Para o critério de conforto é usual a utilização os valores de RMS ou pico em unidades de

aceleração, visto que o ser humano é mais sensível à mesma.

Uma força ou perturbação é considerada um choque quando é repentina, aperiódica e dura

pouco tempo. Em contraste, uma vibração apresenta algumas características oscilatórias e

dura mais tempo.

Equilibragem

Desequilíbrio é o fenómeno que resulta de uma distribuição assimétrica de massa e que se

traduz em vibração excessiva do rotor.

A vibração é produzida pela força centrífuga que resulta da interacção da componente da

massa desequilibrada com a aceleração radial devido à rotação. No caso de um rotor, de

massa M, com distribuição perfeita, o centro de gravidade coincide com o centro geométrico,

logo a força centrífuga é nula, logo a excentricidade (e) é nula.

Fc=M*e*^2

Se a excentricidade não for nula, quer dizer que existe uma distribuição assimétrica das

massas, pelo que a força centrífuga pode ser expressa em função de uma massa dedesequilíbrio residual (m) e a sua distância ao centro geométrico.

Fc=m*r*^2

Causas de desequilíbrio residual: Processo de fabrico; Heterogeneidade de material; Chavetas;

Montagens incorrectas; Equilibragem incorrectas.



Tipos de desequilíbrios: estático; acoplamento/momento; dinâmico.

Desequilíbrio estático pode ser definido como a excentricidade do centro de gravidade do

rotor causada por um ponto de massa a um certo raio do centro de rotação, pelo que a

solução passaria por ser a colocação de uma massa igual a 180º da primeira.

e=m*r/M

Desequilíbrio de momento/acoplamento pode ser definido pela existência de duas massas

iguais situadas simetricamente (planos perpendiculares à linha de centro) relativamente ao

centro de gravidade mas a 180º uma da outra.

Desequilíbrio dinâmico é a forma mais vulgar de desequilíbrio e resulta da combinação dodesequilíbrio estático com o de momento.

Tipos de rotores: rígidos; flexíveis.

Nos rotores do tipo rígidos a equilibragem pode ser efectuada a qualquer velocidade igual ou

abaixo da de serviço e com ou sem carga.

Nos rotores do tipo flexível a equilibragem deverá ser efectuada à velocidade de serviço.

Na impossibilidade de montar a massa de correcção no ângulo, deve-se proceder à

decomposição do vector correcção nas suas componentes segundo as direcções de possíveis

montagens.

Método de cálculo para um plano

1 marcar a amplitude e fase (marcação do vector V0 e o seu correspondente a 180º, V1);

2 marcar a amplitude e fase após a montagem da massa de ensaio (Vector V1);

3 o vector Ve representa o efeito da massa de ensaio (ligação entre V0 e V1);

4 o vector Vc representa o efeito desejado para a massa de correcção;

5 deslocar o vector Ve para a oreigem.

me/Ve = mc/Vc = mdes/V0 , Vc=V0 , ver as restantes formulas na página 4 do form.



Equilibragem método gráfico

Mdes=Vdes*me/Ve

Ve vibração de ensaio e é a altura desde do 0 ate ao ponto de vibração com fase 0

Vdes vibração de desequilíbrio é a diferença entre a vibração máxima e a vibração na fase 0

Isolamento de Vibrações e Choques

Condicionantes na localização da máquina:

1 o mais longe possível da zonas sensíveis;

2 numa fundação o mais rígida possível;

3 num edifício, o mais próximo possível do rés-do-chão ou cave;

4 Num piso, o mais próximo possível de uma viga e longe do centro do piso.

Tipo de excitação a isolar: periódica; transiente ou choque; aleatória.

ISOLAMENTO

O objectivo do isolamento de choques é limitar as forças, normalmente elevadas, que num

período de tempo curto são transmitidas ao sistema. Essa redução é efectuada com o recurso

a isoladores com a capacidade de armazenar grandes capacidades de energia num curto

espaço de tempo e liberta-las durante um longo período e tempo.

Assim é necessário garantir:

1 que exista a capacidade de deflexão suficiente do isolador para acomodar as máximas

amplitudes esperadas;

2 que a capacidade de carga do isolador não é excedida pelas máximas cargas resultantes;

3 que não haverá problema resultante de sobreaquecimento ou fadiga devido ao

carregamento de cargas elevadas durante muito tempo.

A resposta máxima permitida pode ser expressa como:

1 máxima aceleração durante o choque;

2 máximo deslocamento durante um choque;

3 frequência natural especifica e máxima transmissibilidade a essa frequência;



4 máxima aceleração, velocidade e deslocamento num intervalo de frequências;

5 nível de vibração permitido a determinadas frequências.

Como regra de boas práticas é aconselhável que a distância entre o plano dos isoladores e o

centro de gravidade seja igual ou menor que 1/3 do espaço mínimo entre isoladores.

Para evitar instabilidades o diâmetro da mola devera ser superior à sua altura quando

comprimido.

Ter cuidado com o meio onde se aplicam os isoladores, pois, por exemplo, os isoladores de

borracha altera significativamente a sua rigidez com a temperatura.

Assim a escolha do material depende muito do ambiente e das propriedades dinâmicas

requeridas, como a frequência natural, rigidez e amortecimento.

Materiais:

Cortiça: Aplicavel para frequências de excitação relativamente elevadas; evitar que as ranhurasse colem umas às outras, uma vez que diminui a capacidade de isolamento.

Borracha: isolador mais utilizado; elevadas temperaturas danificam a borracha, pelo que a sua

aplicação neste tipo de ambiente é indesejável; excelente elasticidade.

Metal: usadas em ambientes de temperatura elevadas; suporta grandes deflexões estáticas;

tem aplicação em quase todos os equipamentos; tem coeficientes de amortecimento

reduzidos; são bons condutores de ruido, pelo que se pode tornar um inconveniente; são

adequadas para isolamentos de baixas frequências.

Cabos de aço: apresentam grandes deflexões; apresenta um excelente amortecimento; são

adequados para absorver choques.

Fixes e maciços ou bases de inercia: rigidez superior aos isoladores; aumentam o isolamento,

pois diminuem a frequência natural.

Como regra de boa prática aconselha-se que a rigidez do isolador seja 1/10 da rigidez da

estrutura de suporte.

Metodologia de selecção a eficiência dos isoladores devera rondar os 70 a 90 %, as formulas

estão presentes na página 4 do formulário (final)

Transmissibilidade máxima T=1-R

Caso /n ou f/fn seja igual a 3 temos que o factor de amortecimento =0, logo:

TR=1/((/n)^2-1) ou TR=1/((f/fn)^2-1)

A rigidez máxima equivalente (keq) é dada por:

n=(keq/m) , onde =2f



Convêm referir que a rigidez calculada não tem em conta o número de isoladores existentes

nos sistemas.

Deflexão estática:

=m*g/(K*nºisoladores)

Carga de cada isolador:

L=m*g/nºisoladores

ABSORSORES

Onde são aplicados os absorsores de vibração: estruturas altas e longilíneas; escadas, plateias,

pontes pedestrais; estruturas de aço; navios excitados pelas máquinas principais ou pelo

movimento do navio.

O princípio de funcionamento baseia-se na transformação de um sistema de 1 GDL num

sistema de 2 GDL em que as frequências naturais estão longe da frequência de operação do

sistema sistema massa mola massa mola.

É aconselhável que a razão das massas () seja entre 5 a 25% da massa componente a isolar.

Esta gama de valores deve-se ao facto de que abaixo dos 5% o absorsor não faz efeito, e acima

dos 25% altera a dinâmica do sistema.

Assim sendo para se reduzir a amplitude de vibração a zero, o absorsor tem de ter a frequência

natural (a) igual à frequência de excitação (), ou seja:

a= , =0

meq=(33/140)*mviga+(P/g)

Keq=3*E*I/L^3

Para o caso óptimo temos:

Mínimo máximo da amplitude ()

=(2/(2+)

Factor de amortecimento óptimo (opt)

opt=1/(2*(+1)*(+2))

Frequência óptima (fopt)

Fopt=1/(1+)



Avarias Típicas e Respectivas Sintomatologias

Desequilíbrio:

Amplitude varia com o quadrado da rotação;

Amplitude medida na chumaceira é semelhante nas direcções radiais, horizontais e verticais,

sendo que quanto mais parecidas mais provável é o desequilíbrio;

Componente axial muito inferior às radiais;

Amplitude estável;

Fase estável;

Harmónicas n*RPM com amplitudes pequenas.

Desalinhamento

O desalinhamento pode ser paralelo ou angular.

Sintomatologia geral:

Componente elevada e crescente a 1*RPM;

Componente elevada a 2*RPM;

Vibrações axial elevada, eventualmente superior à radial;

Vibração com a temperatura. A medição deve ser efectuada à temperatura ambiente;

A vibração horizontal pode ser muito diferente da vertical;

As maiores amplitudes de vibração verificam-se nas chumaceiras junto ao acoplamento, ou às

chumaceiras desalinhadas;

A vibração não varia com a velocidade;

A amplitude de vibração é estável;

A fase é estável.

Desalinhamento paralelo:

Aparecimento de duas frequências a 1 e a 2*RPM no eixo axial;

No eixo vertical e horizontal aparece duas frequências com amplitudes mais elevadas que na

anterior, sendo a segundo a que apresente maior gravidade. Ambas as frequências são a 1 e a

2*RPM.



Desalinhamento Angular:

Aparecimento de duas frequências a 1 e a 2*RPM, sendo que a amplitude da segunda

frequência é superior, isto no plano axial;

No plano vertical e horizontal existe o aparecimento de duas frequências com a mesma

amplitude, a 1 e a 2*RPM.

Empeno:

Causas: flexão gravítica; distorção térmica.

Sintomatologia:

Componente axial elevada e crescente a 1*RPM;

Componente axial a 2*RPM, que poderá dominar se o empeno for afastado do cento do veio;

A vibração não aumenta com a velocidade da máquina.

Desapertos:

Tipos: estrutural (implica demasiada folga entre os elementos estáticos); elementos rotativos

(implica demasiada folga entre os elementos estáticos e rotativos da máquina).

Sintomatologia rotativo:

Componente radial elevada e crescente a 1*RPM;

Componente axial pequena;

Elevado ruido de chão;

Harmónica de 1 a 10*RPM;

Possível aparecimento de sub-harmonicas e inter-harmonicas;

Relação das fases aleatória.

Sintomatologia estrutural:

Componente elevada e crescente a 1*RPM na direcção da menor rigidez da chumaceira;

Desaperto grave provoca o aparecimento de harmónicas de 1*RPM;

Normalmente as componentes radiais têm amplitudes muito diferentes;

Elevado ruído do chão;

Podem aparecer componentes a 0.5, 2 e 3*RPM;



A amplitude de 2*RPM pode ser superior à de 1*RPM;

Amplitude varia com a posição dos transdutores;

Amplitude de vibração não é estável;

Piora com a carga;

Aparecimento de sub-harmónicas a 0.38-0.48*RPM implica folgas por oil whirl (surfar no

óleo). Isto no plano vertical e horizontal.

Ressonância:

Causas: excitação pelo desequilíbrio residual do veio; excitação por choque; desapertos;

deficientes montagens.

A ressonância pode ser de dois tipos: estrutural; velocidade critica.

Sintomatologia estrutural:

Amplitude anormalmente elevada e direccional a uma frequência de 1*RPM;

A amplitude reduz substancialmente quando varia a frequência de excitação;

A fase varia acentuadamente ao variar a velocidade, aproximadamente 180º;

A diferença de fase entre a excitação e o componente em ressonância é de 90º.

Sintomatologia velocidade critica:

Amplitude radial anormalmente elevada a uma frequência independente de 1*RPM;

Amplitude reduz bastante quando se varia a frequência de excitação;

Nos testes de run-up ou coast-down, a amplitude do equipamento aumenta bastante com a

velocidade de rotação;

A fase varia +-180º com a variação da velocidade.

Correias:

Sintimatologia desgaste, desaperto, ou correias desacuadas:

Normalmente 2*RPM é dominante;

Amplitudes são instáveis;



Amplitudes elevadas à frequência da correia e na direcção da mesma;

Aparecimento de harmónicas de frequência da correia e na direcção da mesma.

Sintomatologia Ressonância

Podem aparecer grandes amplitudes se a frequência natural da correia coincidir com a

frequência do accionador ou do accionado.

Sintomatologia desequilibradas ou polias excêntricas:

Amplitude elevada da componente com a frequência da polia;

Amplitude será maior na direcção da correia.

Rolamentos

O tempo de vida do rolamento é definido como o número de rotações que pode fazer antes

dos primeiros sinais de fadiga na forma de fendas. Estas fendas desenvolvem-se gradualmente

até à superfície. Com a passagem dos elementos rolantes desprendem-se pequenos

fragmentos, conhecidos como flaking ou spalling. O dano continuará a aumentar em extensão

e eventualmente levará ao colapso do rolamento.

Acontece muitas vezes que o tempo de vida de um rolamento não coincide com o previsto. Há

muitas razões para tal: carga inadequada, deficiente lubrificação, armazenamento incorrecto,

folgas demasiado apertadas, entre outros.

Análise das marcas marcas normais que em nada alteram a vida útil:

1 Carga radial unidireccional, pista interior móvel e exterior fixa;

2 Carga radial unidireccional, pista interior fixa e exterior móvel;

3 Carga radial em fase com o anel interior, pista exterior fixa;

4 Carga radial em fase com anel exterior, pista interior fixa;

5 Carga axial unidireccional, pista interior ou exterior fixa.

6 Combinação de cargas radial e axial unidireccionais, pista interior móvel e exterior fixa;

7 Carga axial unidireccional.

Análise das marcas anormais indicam avarias:

1 Carga radial unidireccional + desequilíbrio, pista interior móvel;



2 Folgas demasiado apertadas, pré-carga radial unidireccional, pista interior móvel e exterior

fixa;

3 Compressão oval da pista exterior, pisa interior móvel e exterior fixa;

4 Pista exterior desalinhada, pista interior móvel e exterior fixa;

5 Pista exterior desalinhada. Pista interior móvel e exterior fixa;

6 Pista interior desalinhada, pista interior móvel e exterior fixa.

Fase de detecção

1ª a detecção deverá ser feita com equipamentos que meçam ultra-sons;

2ª os impactos excitam a ressonância da caixa do rolamento;

3ª a frequência de falha aparece no especto. Usar escala logarítmica pois a amplitude podeser muito pequena;

4ª surgem harmónicas da frequência de falha. Também acontece aparecerem harmónicas e a

fundamental desaparecer. No sinal do tempo em aceleração veem-se os impactos;

5ª as amplitudes aumentam e surgem bandas laterais da frequência de falha espaçadas por

1*RPM ou por FT. Aconselhável a substituição do rolamento.

6ª a amplitude de 1*RPM aumenta e surgem harmónicas devido ao aumento da folga no

rolamento;

7ª surgem montes no espectro onde antes estavam a frequência de falha e harmónicas.Ouve-se o rolamento. As amplitudes de ressonância e ultra-sons diminuem;

8ª a relva aumenta e ouve-se perfeitamente o rolamento;

9ª o rolamento gripou e a máquina parou.

Metodologia

Frequência de falha (FT)

FT=0.5*N/60*(1+-(d*cos/D))

Frequência de falha na pista exterior (BPO)

FT=(n/2)*N/60*(1-(d*cos/D))

Frequência de falha na pista interior (BPI)

FT=(n/2)*N/60*(1+(d*cos/D))

Frequência de falha no elemento rolante (BS)



+-(D/d)*(N/60) *(1-(d/D)^2*cos^2())

BPO+BPI=nN/60

Angulo de contacto;

d diâmetro do elemento rolante;

n nª de elementos rolantes;

N nº de rotações do veio (RPM);

D Diâmetro médio do rolamento.

Sintomatologia

Componentes da frequência não-assincronas de 1*RPM;

É usual aparecimento de bandas laterais na frequência de falha e espaçadas de 1*RPM ou FT.

Isto é válido para máquinas horizontais;

Podem aparecer harmónicas da frequência de falha;

Nas altas frequências a ressonância da caixa do rolamento é excitada e apresenta bandas

laterais e espaçadas da frequência de falha;

A componente a 1*RPM pode aumentar;

Podem aparecer harmónicas de 1*RPM

Aparecem montes na zona da frequência de falha e da frequência de ressonância da caixa do

rolamento;

Hidráulicas e aerodinâmicas

Cavitação:

A amplitude à frequência de passagem das pás aumenta;

Podem aparecer bandas laterais espaçadas de 1*RPM;

Podem aparecer harmónicas desta frequência;

Aparecimento de baixas frequências de natureza aleatória entre 1 e 35 Hz;

Aparecimento de altas frequências de natureza aleatória acima dos 1000 Hz;



Podem ser excitadas ressonâncias devido aos impactos de natureza hidráulica.

Geral:

Componente a 1*RPM;

Componente à frequência de passagem das pás.

Engrenagens

Componente à frequência de desequilíbrio de 1*RPM do veio de entrada

Componente à frequência de desequilíbrio de 1*RPM do veio de saída

Componente à frequência de engrenamento FE=d1*1*RPM=d2*2*RPM

Bandas laterais assimétricas da frequência de engrenamento espaçadas da rotação do veio de

entrada

A amplitude da componente à frequência de engrenamento é muito sensível à carga e,

portanto, a sua variação não implica necessariamente uma avaria

Aumenta o nº de bandas laterais da frequência de engrenamento espaçadas da rotação do

veio com dentes defeituosos

Aparecimento da frequência de ressonância da roda defeituosa acompanhada de bandas

laterias

Motores eléctricos

Estator

Componente a 2*LF direccional

Componente a SFP a respectivas harmónicas

Desequilíbrio de fases ou cc

Vibrações não variam com a carga

Componente a 1*LF direccional

Isolamento diminui



Tecnicas aconselhadas

Deteção NG e EF PBC com médias de espectros

Monitorar as frequências da rede, de passagem de polos, de passagem de cavas e de

escorregamento

Monitorar a frequência da rede e respectivas harmónicas

Diagnostico: EF FFT com elevada resolução, medição da fase e sinal do tempo

Medir vibrações com motor em plena carga

Efectuar um teste de corte de corrente

Medir com o motor desacolodo

Medir nas direcções radial e axial

Termografia

Consumo de corrente e medição de fase

Documents

Controlo da Condição