A análise de vibração é essencial ao fazer o monitoramento de equipamentos. A vibração está relacionada com fenômenos físicos, tais como variações de frequência, amplitude e intensidade de movimento. Alguns usos bem comuns são em máquinas de produção, de ferramentas e em transportes por meio da manutenção preditiva.
Veja a seguir um resumo sobre o assunto, por que ele é importante e caminhos para se aprofundar nos estudos da análise da vibração.
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A importância da análise da vibração na manutenção preditiva
Toda máquina possui um determinado nível de vibração e qualquer mudança é um primeiro sinal de defeito.
Por conta disso, a vibração é uma das principais medições realizadas dentro da manutenção preditiva. Com ela, é possível identificar anormalidades enquanto a máquina ou equipamento ainda está em funcionamento, antes mesmo de qualquer parada ou problema.
A partir da comparação entre os dados coletados e os valores de referência, é possível prever se o equipamento tem alguma probabilidade de dar problema em um momento futuro. Portanto, a análise da vibração como medida preditiva contribui para a confiabilidade e disponibilidade dos equipamentos. Quer saber como isso funciona? Confira, a seguir!
O que é análise de vibração?
Na física, a vibração ou oscilação corresponde a qualquer movimento que se repete de forma regular ou irregular dentro de um intervalo de tempo. Além disso, ela pode ser dividida em várias categorias, como:
- Livres: a vibração é considerada livre quanto o movimento é mantido apenas por forças de restituição
- Forçadas: quando uma força periódica é aplicada ao sistema
- Não amortecidas: quando se pode desprezar o atrito e mesmo assim o movimento continua indefinidamente
- Amortecidas: quando a amplitude decresce lentamente até que, passado um certo tempo, o movimento é interrompido.
Como funciona a análise de vibração?
A análise da vibração inicia com uma coleta de dados por meio de ferramentas específicas como os acelerômetros. Agora com a tecnologia, já é possível também coletar esses dados automaticamente por meio de sensores a laser de alta velocidade.Depois dessa coleta de dados, é gerado um relatório sobre as falhas detectadas no equipamento e em seguida, é elaborada uma ficha de ocorrência do diagnóstico e a recomendação para a solução do problema.
Vamos te mostrar em breve quais são esses equipamentos. Mas, antes, vamos ver quais são os tipos de sinais de vibração?
Tipos de sinais de vibração
Domínio do tempo
Quando um sinal de vibração é captado e exibido na tela de um osciloscópio (equipamento comum para analisar ondas elétricas), é chamado de onda. Este sinal está no domínio do tempo que consiste na amplitude traçada contra o período. Enquanto a maioria dos problemas de vibração da máquina são detectados usando a análise de espectro, alguns tipos são mais facilmente vistos na forma de onda.
Referência: Rodrigo Laurindo, Instituto Federal do Espírito Santo
Domínio da frequência
O domínio de frequência é apenas uma forma diferente de ver os sinais. Quando a forma de onda discutida anteriormente é submetida à análise de espectro, o resultado é uma imagem de frequência vs amplitude, conhecida como espectro. O espectro está no domínio da frequência, assim como a vibração está no domínio do tempo. A partir disso, é possível obter uma análise mais aprofundada da vibração das máquinas.
Referência: Rodrigo Laurindo, Instituto Federal do Espírito Santo
Domínio comum
Como os sinais de vibração variam com o tempo, o cálculo de mais de um espectro de uma vez pode ser útil. Para fazer isso, uma técnica de tempo conjunta chamada Gabor-Wigner-Wavelet pode ser utilizada. Essa técnica é aplicada para calcular variações de Fourier, que permite a conversão de um sinal do seu domínio original para uma representação no domínio da frequência e vice-versa.
Saiba mais sobre o domínio de frequência e tempo aqui
Análise modal
A análise modal pega funções de resposta de frequência medidas de uma peça da máquina e as coloca em um modelo de computador. Este modelo pode ser exibido com simulações de todos os diferentes modos de vibração. O modelo pode ser ajustado e estudado adicionando ou removendo coisas como massa ou rigidez, para ver os efeitos e saber qual é a melhor opção.
Além disso, um fator que também deve ser considerado na análise é o valor RMS. Podendo ser considerado o mais útil, tendo em vista que está diretamente relacionado ao conteúdo de energia do perfil de vibração e, portanto, à capacidade destrutiva da vibração. O RMS também considera o histórico de tempo que a onda levou para ser formada.
Equipamento para análise de vibração
Acelerômetro
Para medir a vibração, são necessários alguns equipamentos. É comumente medida usando um acelerômetro, um sensor que mede a aceleração dinâmica de um dispositivo físico como uma voltagem.
Os acelerômetros são transdutores de contato total. Normalmente, são montados diretamente em elementos de alta frequência, como rolamentos, caixas de engrenagens ou lâminas giratórias.
Esses sensores versáteis também podem ser usados em medições de choque e de vibração de baixa frequência. Os benefícios de um acelerômetro incluem linearidade em uma ampla faixa de frequência e uma grande faixa dinâmica.
Sonda de proximidade
Ao contrário dos acelerômetros, que medem a aceleração para determinar a vibração, as sondas são transdutores sem contato que medem a distância até um alvo. Esses sensores são usados em máquinas rotativas para medir a vibração de um eixo.
Um exemplo de aplicação comum é o monitoramento de máquinas e medições de proteção para sistemas mecânicos, como o turbo. Por conta dos rolamentos de filme fluido flexível e alojamento pesado, as vibrações não são transmitidas para o revestimento externo. Por isso, as sondas podem ser usadas para medir o movimento do eixo com mais precisão.
Para fechar, vale destacar que a análise de vibração é um ótimo investimento e um diferencial necessário para as empresas. A partir das medições periódicas e contínuas das vibrações, é possível evitar paradas inesperadas e descartar a substituição de peças desnecessárias. Essa é uma ótima forma de prezar pelo bom desempenho das máquinas e, consequentemente, do seu negócio.
Para avançar mais no assunto, sugerimos os seguintes materiais:
- Fundamentos da análise da vibração
- Análise de Vibração – Tipos de Sinais, Transformada de Fourier e PSD