A análise de vibrações é o processo de medição e análise dos padrões de vibração dos seus activos. É uma das formas mais eficazes de manter o seu equipamento a funcionar durante mais tempo e, ao mesmo tempo, reduzir as despesas gerais de manutenção.
As alterações nos padrões de vibração podem indicar que um activo está desequilibrado, desalinhado ou tem uma avaria no rolamento. Os sensores de vibração modernos são suficientemente sensíveis para detectar alterações subtis nas vibrações, de modo a que os técnicos possam detectar problemas atempadamente e repará-los antes que causem avarias.
Iremos analisar como funciona a análise de vibrações e iremos abordar algumas das abordagens mais comuns.
O que é a vibração?
A vibração é o movimento para a frente e para trás, ou oscilação, de um objecto em torno da sua posição de equilíbrio. Uma corda de guitarra vibra quando a tocamos; um motor também vibra quando está a funcionar.
É normal que os activos motorizados vibrem durante o funcionamento - até certo ponto. No entanto, a vibração excessiva pode indicar a existência de um problema no seu equipamento. Veios dobrados, peças desalinhadas e activos desequilibrados podem causar vibrações anormais. Os engenheiros de fiabilidade diagnosticam estes problemas através da análise dos padrões de vibração.
Quais são as características da vibração?
A vibração tem três características importantes:
- Amplitude
- Frequência
- Direcção
Cada característica fornece informações importantes sobre a saúde dos activos.
Amplitude (também designada por deslocamento) refere-se à magnitude da vibração. Quanto maior for a amplitude, maiores são as oscilações. Numa forma de onda, a amplitude é normalmente medida pico a pico.
A amplitude é uma boa forma de medir a gravidade; uma amplitude mais elevada pode indicar um problema mais grave.
Frequência refere-se ao número de ciclos que um objecto vibratório completa por segundo. A frequência é medida em hertz.
Direcção refere-se ao movimento do objecto vibratório. A direcção pode ser axial ou radial, por exemplo.
Como é que a vibração é medida?
Os analistas de vibrações utilizam normalmente analisadores de vibrações portáteis e sensores de vibrações sem fios em conjunto com o softwaremonitoramento de condição para medir os níveis e frequências de vibração. Os programas de análise de vibrações mais avançados também utilizam inteligência artificial.
O tipo mais comum de acelerómetro é o sensor piezoeléctrico, que converte as vibrações físicas em sinais eléctricos. Esses sinais são registados como dados de vibração. O software organiza e analisa os dados, quer como forma de onda quer como Transformada Rápida de Fourier, ou FFT.
Dependendo da fábrica, os técnicos podem querer instalar sensores de vibração sem fios que medem os dados de vibração em tempo real. Algumas operações preferem efectuar a medição de vibrações com base no percurso utilizando um analisador de vibrações portátil, como o VibXpert II da Pruftechnik.
Após a recolha dos dados de vibração, o passo seguinte é a análise.
Como funciona a análise de vibrações?
A análise de vibrações pega nos dados de vibração e dá-lhes sentido para que as equipas de manutenção possam tomar medidas e fazer as reparações necessárias. Existem algumas formas diferentes de analisar dados de vibrações: análise de espectro e análise de forma de onda.
O que é a Análise de Vibrações de Espectro?
A análise do espectro pega nos dados de vibração e "decompõe-os", permitindo aos técnicos estudar cada componente separadamente. Em vez de olhar para os níveis globais de vibração, a análise do espectro apresenta os sinais de vibração no domínio da frequência.
A análise do espectro é uma óptima forma de identificar a localização de uma avaria numa máquina. Os componentes da máquina vibram a diferentes frequências quando estão a avariar. Os rolamentos, por exemplo, tendem a vibrar a frequências mais elevadas quando estão avariados.
Análise modal utiliza software para criar uma apresentação visual das respostas de frequência de um activo. Algumas equipas utilizam animações para criar um mapa visual de todos os diferentes modos de vibração.
O que é a Análise de Vibrações em Forma de Onda?
A análise da forma de onda apresenta os sinais de vibração no domínio do tempo. Uma simples onda sinusoidal, por exemplo, mapeia os níveis de vibração ao longo do tempo. Esta é uma óptima maneira de obter uma imagem global dos eventos de vibração e de detectar quaisquer anomalias alarmantes.
A análise da forma de onda pode indicar a gravidade das vibrações. Também pode identificar exactamente quando a vibração mais extrema está a ocorrer. Os "picos" de uma forma de onda apontam para eventos de choque. O estudo de uma forma de onda pode indicar em que ponto do ciclo de funcionamento estão a ocorrer estes eventos de choque.
Os técnicos também analisam RMS (Root Mean Square) para determinar a intensidade das vibrações. O RMS mede a energia global causada pelas vibrações do seu activo. É uma métrica útil para avaliar a gravidade do problema.
Métodos de Análise de Vibrações de Máquinas
A análise de vibrações é uma das técnicas mais eficazes para detectar defeitos em máquinas rotativas. Se for feita correctamente, a análise de vibrações pode ajudar as equipas a identificar precocemente as falhas das máquinas, para que as equipas de manutenção possam fazer reparações de imediato.
Há muito tempo que as fábricas têm vindo a utilizar a análise de vibrações como parte de uma estratégia de manutenção preventiva. Actualmente, cada vez mais operações estão a utilizar a análise de vibrações como parte fundamental de uma abordagem de manutenção preditiva e monitoramento de condição .
O que é que a análise de vibrações pode descobrir?
A análise de vibrações é como um sistema de alerta precoce para a sua fábrica. Os sensores de vibração actuais estão bem afinados; detectam as pequenas alterações na vibração que apontam para um defeito na máquina.
As quatro falhas de máquina mais comuns em máquinas rotativas são
- Desequilíbrio
- Desalinhamento
- Defeitos de rolamentos
- Folga
Se não forem controlados, estes problemas podem transformar-se em grandes dores de cabeça, causando paragens ou quebras de produtividade. É aí que entra a análise de vibrações.
A análise de vibrações identifica os primeiros sinais de desequilíbrio, desalinhamento, falhas nas chumaceiras ou folgas. Isto significa que as equipas de manutenção podem agendar reparações quando for conveniente. Significa também que os problemas não ficam fora de controlo.
Exemplos de análise de vibrações
Praticamente qualquer operação pode beneficiar da análise de vibrações. O sector automóvel, a indústria transformadora e o sector do petróleo e gás utilizam a análise de vibrações para manter as suas operações em funcionamento.
O que é a Análise de Vibrações na Manutenção?
As equipas de manutenção utilizam a análise de vibrações para identificar sinais precoces de desequilíbrio, folga, falhas nos rolamentos ou desalinhamento.
Actualmente, a maioria das operações funciona com um calendário de produção apertado, sem margem para tempos de inactividade ou quebras de produção. A fábrica típica também tem muito mais activos críticos do que no passado. Ao mesmo tempo, a maioria das equipas enfrenta escassez de mão-de-obra.
Tudo isto significa que é mais importante do que nunca manter os activos a funcionar sem problemas. A análise de vibrações ajuda as equipas a manterem-se a par das falhas novas e em desenvolvimento das máquinas. É também uma boa forma de criar alguma margem no seu calendário de manutenção, identificando as avarias suficientemente cedo para as resolver quando for mais conveniente.
Muitas vezes, os técnicos de manutenção recolhem dados durante os seus percursos utilizando analisadores de vibrações portáteis. Depois, essas medições de vibrações serão analisadas por engenheiros de fiabilidade internos ou por serviços externos monitoramento de condição , como os oferecidos pela Fluke Reliability.
Exemplos comuns de análise de vibrações
Todos os activos rotativos têm uma "assinatura" de vibração padrão. Quando essa assinatura muda, é um sinal de que algo está errado.
Os activos accionados por motor, como bombas e compressores de ar, são grandes candidatos à análise de vibrações. A colocação de um sensor de vibrações nas suas bombas e compressores ajudá-lo-á a detectar sinais precoces de problemas para que possa cortá-los pela raiz.
Ferramentas de análise de vibrações
As ferramentas de análise de vibrações são suficientemente sensíveis para detectar sinais subtis de problemas. A maior parte delas são de utilização intuitiva, mesmo para pessoas que não têm formação técnica.
O que é um sensor de vibrações?
Os sensores medem e registam a aceleração, a velocidade e a frequência das vibrações. Os seus técnicos podem instalar sensores de vibração em praticamente qualquer activo ou componente que pretenda monitorizar.
Os sensores sem fios podem recolher dados de vibração continuamente e transmiti-los em tempo real, para que nunca se perca nada. Também é possível programar a maioria dos sensores para o alertar quando os níveis de vibração ultrapassam um determinado limiar.
O que é um Analisador de Vibrações?
Os analisadores de vibrações são tipicamente instrumentos compostos: são parte sensores, parte computadores. Os analisadores de vibrações estão equipados com acelerómetros piezoeléctricos para medir os níveis de vibração. Também analisam esses dados e apresentam-nos. Alguns analisadores de vibrações podem diagnosticar avarias nas máquinas e orientar os utilizadores nas reparações.
O que é a Monitorização de Vibrações?
A monitorização de vibrações utiliza sensores e análises de dados para manter um controlo constante dos seus activos mais críticos. A maioria das fábricas não tem pessoal para monitorizar manualmente todo o seu equipamento. A utilização de uma rede de sensores e analisadores de vibrações garante que se mantém a par dos problemas e tira o máximo partido dos seus recursos limitados.
monitoramento de condição Análise de vibrações
monitoramento de condição monitoriza o estado geral do seu equipamento utilizando sensores e análises de dados. O seu objetivo é detetar novas falhas nas máquinas enquanto estas ainda são pequenas e controláveis. Se for feito corretamente, o monitoramento de condição pode alertá-lo para sinais de um problema semanas, ou mesmo meses, antes de se transformarem num problema.
A análise de vibrações é uma parte fundamental de qualquer estratégia monitoramento de condição . Ao identificar pequenas alterações nos níveis de vibração, a análise de vibrações ajuda as equipas a manterem-se à frente dos problemas.
monitoramento de condição depende de sensores, software e ferramentas IIoT para capturar e analisar dados. A maioria das equipas precisará de alguma formação para implementar um programa monitoramento de condição , mas as ferramentas continuam a ser de utilização intuitiva.
É uma abordagem sólida para equipas com limitações de conhecimentos ou para fábricas que operam com um orçamento reduzido. E, claro, é uma excelente forma de qualquer pessoa ver mais resultados em termos de tempo de actividade e maior fiabilidade.