Análise de vibração: saiba como funciona e sua implementação

O “fantasma” da vibração em máquinas rotativas é uma ameaça a praticamente todas as empresas, das pequenas até os mais complexos parques industriais.

Isso se torna uma realidade porque as consequências severas das vibrações nas máquinas ou nos conjuntos de equipamentos na produção de uma empresa podem ocasionar a quebra e o desgaste prematuro dos equipamentos.

Levando em conta essa realidade, é importante entender o que significa a análise de vibração, seus benefícios e tipos, bem como a implementação desse tipo de análise. Boa leitura!

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O que é uma análise de vibração?

Toda vibração de um objeto envolve um movimento com variações de amplitude, intensidade e frequência. Essas vibrações são responsáveis pelo desgaste do equipamento e dos componentes que os formam, como:

• Empenamento e ruptura de eixos (dependendo do grau de vibração);
• Falha nas vedações e selagens, podendo causar vazamento de óleo e graxa;
• Afrouxamento ou quebra dos parafusos de fixação da base dos equipamentos;
• Ruído e desgaste prematuro em sistemas engrenados;
• Temperatura elevada nos mancais e acoplamento.

Sendo assim, quando essa vibração ultrapassa um certo limite adequado, isso significa que ela está diretamente relacionada a algum defeito no ativo.

Por isso, a análise de vibração nada mais é do que um processo que busca avaliar as anomalias e mudanças de monitoramento a partir da assinatura de vibração de um sistema. 

Para que serve a análise de vibração?

A análise de vibração tem uma grande utilidade na indústria pois é a partir dela que se pode identificar problemas capazes de prejudicar o desempenho dos equipamentos.

As informações obtidas a parte da análise de vibração também servem para a realização de uma manutenção preditiva. 

A manutenção preditiva diz respeito a todas as manutenções de caráter preventivo e antecipado em relação aos equipamentos utilizados nos processos produtivos.

Benefícios da análise de vibração

A análise de vibração, ao identificar falhas, oferece uma série de benefícios para uma indústria e os processos de manutenção. Vamos elencar alguns deles:

• Redução nos custos de manutenção, a partir da capacidade de previsão da necessidade de manutenção do equipamento em relação a vibração;
• Como consequência, tem-se um aumento do prolongamento da vida útil dos componentes.
• Aumento da eficiência das intervenções de manutenção, pois sabe quais são as falhas em específico;
• Ampliação da disponibilidade dos equipamentos, o que garante uma ampliação da confiabilidade operacional

Quais os tipos de análise de vibração?

Os principais tipos de ferramentas utilizadas para identificar possíveis falhas na vibração são:

• Analisadores de frequência, instrumentos utilizados em casos com a largura do filtro é muito estreita, sendo capaz de executar a Transformada de Fourier em um sinal randômico, periódico ou transitório.
• Medidores de vibração de nível global sem filtro, que representam instrumentos capazes de medir o valor global da vibração em larga frequência;
• Medidores de vibração com análise de frequência com filtro, sendo bastante semelhantes aos primeiros, com exceção do fato do nível medido demonstrar a vibração dos componentes mais importantes para serem monitorados.

Para além dessas ferramentas, também há alguns conceitos importantes que se deve considerar quando o assunto é análise de vibrações.

Alinhamento

O alinhamento envolve o processo pelo qual dois eixos são posicionados de forma que suas linhas de centro fiquem colinerares quando em operação.

Carga dinâmica

A vibração provocada pelo desbalanceamento aumenta a carga dinâmica nos mancais das máquinas. Esse processo aumenta o desgaste e diminui a vida útil do equipamento.

Estresse operacional

Por fim, a vibração descontrolada em máquinas e equipamentos pode causar lesões por esforços repetitivos e aumento de fadiga dos operadores, que por consequência são submetidos a um estresse operacional maior.

Como implementar a análise de vibração?

De forma geral, a implementação da análise de vibração segue um fluxo de atividades importantes a serem destacadas.

Calcule o espectro de vibração esperado

Em primeiro lugar, para implementar a análise de vibração dos equipamentos, é importante calcular o espectro de vibração com base base nas características de um sistema.

Cada recurso rotativo inclui um pico esperado na frequência de rotação fundamental do eixo e picos harmônicos com base em componentes adicionais, como lâminas de ventilação e engrenagens.

Dessa forma, utiliza-se as ferramentas eletrônicas de modo assertivo para entender o comportamento esperado do sistema.

Estabeleça uma linha de base

Outro ponto crucial é o estabelecimento de uma linha de base, pois nem todas vibrações são um problema, ou seja, há aquelas positivas ou até mesmo que não têm impacto na vida útil ou no desempenho das máquinas. 

Ao se estabelecer um espectro de vibração de linha de base, é possível entender esses recursos e como cada vibração interfere nos equipamentos.

Digitalize o sinal

Para implementar a análise de vibração, ressalta-se que os acelerômetros fazem a captura dos dados de vibração. A taxa de amostragem deles, inclusive, precisa ser rápida o suficiente para capturar o comportamento de interesse. 

Logo, é importante que se digitalize o sinal a uma taxa de amostragem adequada para conseguir construir a informação. 

Converter em espaço de frequência

Um passo a frente é utilizar o algoritmo de transformação de Fourier rápida (FFT) para converter a forma de onda do tempo em um espectro de frequência de vibração.

Como a análise de vibração tem como base picos de frequência, o escopo do espectro de frequência depende dos acelerômetros e do conversor analógico-digital (ADC) usado. 

Análise do tempo-onda e de fase

Uma ferramenta complementar é a análise do tempo-onda, pois consegue otimizar esse processo. Ela serve em casos de aplicações de baixa velocidade bem como pode ser usada para avaliar engrenagens.

Já a segunda ferramenta complementar é a análise de fase, que permite determinar onde a vibração do eixo ocorre em relação ao eixo.

Benefícios do monitoramento contínuo de vibração

Cada irregularidade na vibração indica um problema. Sendo assim, fazer manutenção constante da análise de vibração é muito importante para a saúde das máquinas e dos equipamentos, avaliando quantitativamente a condição de desempenho deles.

Vale ressaltar que acoplamentos flexíveis são um dos modelos ideais para absorção de vibração das máquinas.

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