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6 de abr. de 2011

ANÁLISE DE VIBRAÇÃO

Através de perguntas e respostas e da apresentação de exemplos reais de aplicação, este capítulo revisa o conteúdo dos capítulos anteriores, com o objetivo de fixar os conhecimentos básicos necessários para capacitar o analista de vibração iniciante a realizar registros de vibração de forma adequada e confiável e, aplicando algumas regras de observação, extrair desses registros as informações necessárias para detectar e distinguir problemas de funcionamento nos equipamentos de sua empresa, gerando assim economias de milhares de reais a cada mês.


INTRODUÇÃO À VIBRAÇÃO

O que é vibração ?

• O movimento de oscilação de um corpo ao redor de uma posição de referência,
• Por exemplo, o movimento de um eixo ao redor da linha de centro dos mancais.

O que é período ?

• O tempo necessário para completar um ciclo desse movimento.

O que é freqüência ?

• A taxa de repetição do movimento vibratório.
• Freqüência (ciclos pr segundo) = 1 / Período (segundos)

Quais são as unidades de medida de freqüência ?

• Hz = ciclos por segundo
• cpm = ciclos por minuto
• ordens = freqüência / freqüência de rotação
• Frequência (cpm) = 60 X Frequência (Hz)

Quais são as grandezas usadas para medir a intensidade da vibração ?

• Deslocamento = distância total percorrida no movimento vibratório
(relacionada com a tensão)

• Velocidade = taxa de variação do deslocamento
(relacionada com a energia)

• Aceleração = taxa de variação da velocidade
(relacionada com a energia)

Quais são as unidades de amplitude mais usadas para medir essas grandezas?

Métricas Inglesas
Deslocamento
• m p-p = Microns Pico a Pico mil p-p = Mils Pico a Pico
• 1 Micron = 0,001 mm 1 Mil = 0,001 in (polegada)
1 Mil = 25,4 m

Velocidade
• mm/s RMS = milimetros por segundo RMS in/sec p = polegadas por segundo Pico
1 in/sec p = 25,4 mm/s p = 25,4 2 mm/s rms

Aceleração
Métricas = Inglesas
• g p = aceleração da gravidade  9,8 m/s2 Pico  385,827 in/sec2

O que é uma forma de onda ?

• Um gráfico que representa a variação de uma grandeza de medida da vibração (deslocamento, velocidade ou aceleração) em função do tempo.

O que é um espectro ?

• Um gráfico que representa as amplitude das diversas componentes da vibração em função da sua freqüência.

O que causa vibração ?

• Uma força de excitação alternada gerada por um defeito ou imperfeição

O que é análise de vibração ?

• Caminho sistemático para definir a força de excitação ou defeito que causa a vibração.

Cite os defeitos mais comuns que causam vibração em equipamentos rotativos :


• Desbalanceamento
• Desalinhamento
• Folgas em componentes rotativos
• Falhas em rolamentos
• Folgas em estruturas
• Defeitos em engrenagens
• Defeitos em mancais
• Correias ruins
• Eixo empenado
• Problemas de fluxo
• Turbulência
• Cavitação
• Ressonância
• Problemas elétricos





O que é fase?

• A relação temporal (de sincronia) entre duas oscilações de mesma frequência.
• Os mesmos eventos (p.ex: máximos e mínimos) ocorrem ao mesmo tempo >>> Em fase.
• Os mesmos eventos ocorrem em tempos diferentes >>> Fora de fase.

Porque usar análise de fase como uma ferramenta de diagnóstico ?

• A análise de fase pode confirmar diagnósticos de problemas.
• Problemas que geram vibrações com espectros e formas de onda semelhantes, podem ter características de fase bem distintas.

Quais são os três principais tipos de componentes espectrais ?

• Subsíncronas - suas frequências são menores do que a de rotação do eixo.
• Síncronas - suas frequências são múltiplas inteiras da velocidade de rotação, 1x, 2x, 3x, etc.
• Não síncronas - suas frequências não são múltiplas inteiras da velocidade de rotação


DESBALANCEAMENTO

O que é desbalanceamento?

• Não coincidência do centro de massa com o centro de rotação.

Quais são as causas mais comuns de desbalanceamento?

• Incrustação de material em pás/rotores (causa número um)
• Desgaste das partes - como em pás de rotores
• Partes quebradas ou perdidas
• Montagem imprópria

Nomeie quatro (04) características de desbalanceamento:

• Forma de onda quase senoidal, 1 ciclo por revolução do eixo
• O pico em 1xRPM é dominante no espectro: harmônicos com amplitude de muito baixa
• Vibração axial muito pequena (com exceção de máquinas em balanço)
• A amplitude aumenta com a velocidade

Qual o significado de harmônicos da velocidade de rotação com amplitude elevada ?

• Outras falhas diferentes de desbalanceamento, como: desalinhamento, folgas, etc.


O que fazer neste caso ?

• Corrigir os outros problemas antes de balancear o rotor

Se o único defeito é desbalanceamento, em que direção a vibração é normalmente mais forte?

• Na direção horizontal

Por que a amplitude de vibração seria maior na direção horizontal ?

• Porque normalmente a maioria das máquinas é mais rígida na direção vertical

Qual a relação de fase das vibrações radiais dos mancais de uma máquina desbalanceada?

• Em fase, ou com uma diferença de fase muito pequena (de alguns graus)























Espectro e Forma de Onda de Desbalaceamento Puro
Note a predominância da componente na frequência de rotação,
resultando um sinal quase senoidal


DESALINHAMENTO

Quais são os quatro tipos possíveis de desalinhamento ?

• Paralelo (off set)
• Angular
• De mancais
• Combinação de um ou mais tipos anteriores

Quais são as características do desalinhamento ?

• Níveis altos de vibração axial
• Níveis altos de vibração a 1x RPM e/ou 2x RPM
• Diferença de fase de 180º na direção axial ou radial ao longo do acoplamento
• Forma de onda periódica, com um ou dois picos por revolução e um óbvio padrão M ou W

Qual é a característica de desalinhamento angular ?

• Um nível alto de amplitude de vibração a 1x RPM na direção axial

Qual é a característica comum entre o desalinhamento angular e o desbalanceamento ?

• Um nível alto de amplitude de vibração a 1x RPM na direção radial

Como diferenciar os dois ?

• O desalinhamento angular gera também 1x RPM na direção axial
• O desbalanceamento não gera vibração axial elevada (com exceção de rotores em balanço)
• No desalinhamento angular há uma inversão de fase (180º) ao longo do acoplamento
• No desbalanceamento não há inversão de fase ao longo do acoplamento.

Qual é a característica do desalinhamento paralelo ?

• Níveis altos de vibração a 2x RPM na direção radial, horizontal ou vertical

Quais é a característica de desalinhamento entre os mancais de uma máquina ?

• Vibração axial alta a 1x RPM e a 2x RPM,
• Vibrações normais na máquina acoplada

Quais é a conseqüência de mancais desalinhados em uma máquina ?

• Flexão da pontas de eixo, o que gera elevadas cargas axiais nos mancais, conduzindo-os a uma falha acelerada.


Qual é a regra prática para distinguir desalinhamento em um espectro de vibração?

• Se a amplitude em 2 x RPM é igual a 50% ou mais da amplitude em 1x RPM, é uma boa possibilidade de que o problema seja desalinhamento




















Espectro de uma Máquina Desalinhada
Note a amplitude elevada da componente a 2 X RPM



















Forma de Onda de uma Máquina Desalinhada
Note o padrão M / W na forma de onda

FOLGAS

Quais são as duas categorias de folgas mecânicas ?

• Folgas estruturais
• Folgas em elemento giratório (folgas de componente)

Cite quatro exemplos de folgas estruturais ?

• Bases de montagem
• Chumbadores
• Folgas na montagem de mancais
• Trincas em carcaças

Cite quatro exemplos de folgas de elemento giratório ?

• Rotores
• Rolamentos
• Lâminas de ventiladores
• Acoplamentos

Quais são as características de folgas ?

• Grande quantidade de harmônicos da velocidade de rotação
• Direcional em natureza – amplitudes horizontais e verticais podem diferir significativamente
• Em certos casos podem surgir sub-harmônicos, como 1/3 e 1/2 da velocidade de rotação
• O padrão de forma de onda é randômico, não periódico e não repetitivo

Dicas para localizar folgas em uma máquina:

• Uma caminhada ao redor para inspecionar é um dos melhores modos para identificar folgas
• Água com sabão aplicada nas juntas é um bom método de detecção, pois as folgas criarão pequenas bolhas
• Confira as folgas quando a máquina estiver em temperatura operacional, pois elas podem não aparecer em baixa temperatura
• Luz estroboscópica é uma boa ferramenta para ver folgas. Algumas coisas para procurar são:
- Porcas ou parafusos soltos ou faltantes
- Polias ou catracas
- Cubos de rotores
- Rolamentos
- Acoplamentos
• Meça as vibrações e as fases acima e abaixo das várias superfícies de separação das partes da máquina. Havendo folgas as vibrações e fases mudarào bruscamente.




Espectro de motor com um pé solto
Note os harmônicos da velocidade de rotação até 10x RPM.




Forma de onda típica de uma máquina com folgas
Note o padrão não repetitivo de amplitudes.



ROLAMENTOS

Quais são os estágios da progressão de falha em rolamentos ?

Estágio 1
• No primeiro estágio de defeitos ocorre um aumento das amplitudes de vibração em altas freqüências, normalmente em harmônicos altos das freqüências de falha fundamentais do rolamento. As freqüências fundamentais normalmente não aparecem nesta fase.
• Os harmônicos das freqüências de falha calculadas podem não corresponder exatamente aos picos observados, porque a geometria atual do rolamento pode divergir do modelo originalmente cadastrado no banco de dados.

Estágio 2
• Vários harmônicos (4 ou mais) das freqüências de falha são visíveis neste estágio.
• Podem aparecer também bandas laterais com espaçamento igual à velocidade de rotação em um ou em ambos os lados dos harmônicos das freqüências de falha.

Estágio 3
• As freqüências de falha fundamentais do rolamento geralmente aparecem claramente neste estágio.
• Ao redor das freqüências de passagem de esferas pelas pistas externa (BPFO) e/ou interna (BPFI) podem aparecer também bandas laterais espaçadas por outras freqüências de falha como a freqüência de gaiola (FTF) e/ou a freqüência de giro de esfera (BSF).

Estágio 4
• Desgastes internos começam a aumentar (mais folgas aparecem)
• Ocorre mais impacto. O aumento dos impactos causa um alargamento das bandas ao redor das freqüências de falha.
• Neste estágio a falha ou travamento do rolamento é eminente e a sua substituição passa a ser mandatória para evitar a destruição do equipamento ou danos muito extensos, cujos reparos seriam mais difíceis e muito mais caros do que a simples substituição do rolamento.

O que são bandas laterais?

• Bandas laterais são resultado de uma modulação de amplitude ou de freqüência.
• São componentes igualmente espaçadas, muito perto uma da outra, e dispostas no espectro ao redor de uma freqüência central.

Como se pode usar bandas laterais para análise de rolamentos?

• O número de bandas laterais e as suas amplitudes podem ser um indicador de quão severo é o problema com o rolamento.
• A passagem do 2º para o 3º estágio de falha de rolamento é caracterizada por um aumento na quantidade e na amplitude das bandas laterais.


Que tipo de componentes espectrais são gerados por falhas de rolamento ?

• Falhas em rolamentos geram componentes não síncronos, isto é, cujas frequências não são múltiplos inteiros da velocidade de rotação.
• Entretanto, devido à sua geometria, certos tipos muito comuns de rolamentos (como 62xx) podem gerar frequências de defeito próximas de múltiplos inteiros da velocidade de rotação.

Como uma falha de lubrificação de rolamento apareceria no espectro ?

• Um aumento de energia na banda de 800 a 1600 Hz é um sintoma de falta de lubrificação.

Qual é a regra geral para calcular Fmáx para detectar defeito de rolamentos ?

• O espectro deve incluir pelo menos 5 harmônicos da frequência de falha de pista interna.

Qual é um bom parâmetro básico para acompanhamento do estado de rolamentos ?

• Fmáx a 65x RPM com 800 linhas de resolução

Por que se deve ter muito mais cuidado com problemas na pista interna ?

• Sinais gerados por defeitos na pista interna tem amplitudes mais baixas do que os gerados por defeitos na pista externa, devido ao caminho de transmissão mais longo.
• Falha da pista interna gera danos mais extensos na máquina. Podendo afetar mais seriamente componentes como eixos e rotores, acarreta mais riscos à segurança e, geralmente, reparos mais caros e demorados.

A forma de onda é importante para analisar um problema de rolamento ?

• Sim! Pode-se afirmar sem exagero que a forma de onda contém a metade dos dados necessários para um diagnóstico completo e seguro de falhas em rolamentos. Os impactos característicos, que permitem distinguir esse defeito de outros que poderiam ocorrer na mesma frequência, só são visíveis na forma de onda.

Quais são as características que você esperaria ver na forma de onda no tempo de um rolamento com defeitos ?

• Um padrão repetitivo, possivelmente como um “cardume de peixes”.
• Aparecimento de impactos repetitivos.
• Altos valores de aceleração, de 2 a 10 g pico a pico, ou até mais.

Qual é uma regra prática para monitorar a forma de onda de aceleração visando detectar problemas de rolamentos ?

• Em máquinas de 900 a 3600 rpm, um valor pico a pico de 2 g ou mais é indício de defeito no rolamento.

Como se deve armazenar a forma de onda - em que grandeza e por que ?

• Em aceleração.
• A aceleração mostrará os impactos melhor do que a velocidade ou o deslocamento
• Em analisadores CSI, o modo de integração digital automaticamente armazena a forma de onda em aceleração, quando o sensor selecionado for um acelerômetro.

Quais são as causas raiz de falhas de rolamento e sua porcentagem de ocorrência ?

• 43%--- lubrificação imprópria (muita ou pouca)
• 27%--- montagem imprópria (martelo ou solda)
• 21%--- outras fontes (por exemplo, seleção imprópria, defeitos de fabricação, vibração excessiva antes e/ou depois da instalação).
• 9%--- expectativa normal de vida útil

Como avaliar o estágio de progressão de falha em um rolamento, de modo a decidir quando efetuar a sua substituição ?

1. A menos que o rolamento estivesse defeituoso quando instalado, geralmente os defeitos ocorrem na seguinte ordem: pistas, esferas ou rolos, e gaiola.

2. Geralmente falhas em estado inicial geram freqüências de defeito de apenas uma das pistas.

3. Lembre sempre que defeitos de pista interna geram vibrações com amplitude muitos mais baixa do que defeitos na pista externa, por causa do caminho de transmissão.

4. O aparecimento de freqüências geradas por outros componentes indica dano em progresso. A gaiola normalmente é o último componente a falhar e pode resultar em alterações de freqüência e/ou ruídos audíveis logo antes da falha.

5. As amplitudes de defeitos de pista são moduladas pela velocidade de eixo, o que resulta no aparecimento de bandas laterais. O número de de bandas laterais aumenta com a propagação do dano no rolamento.

6. Bandas laterais espaçadas na frequência da gaiola indicam defeitos localizados em uma região.

7. Lubrificação inadequada pode resultar em uma falha muito rápida e deve ser corrigida imediatamente.




Espectro típico de uma máquina com problemas de rolamento
Note a grande quantidade de picos não síncronos.




Forma de onda de uma máquina com problemas de rolamento
Note o padrão de impactos gerados quando
a esfera ou rolo passa sobre um defeito da pista.



ENGRENAGENS

Como se calcula a freqüência de engrenamento ?

• GMF = (número de dentes) X (velocidade de rotação da engrenagem)

Que tipo de componentes espectrais são gerados por defeitos de engrenagens ?

• Defeitos de engrenagens geram componentes síncronas, cujas frequências são múltiplos inteiros da velocidade de rotação.

Uma componente na freqüência de engrenamento dominando o espectro, é indício seguro de defeito nas engrenagens ?

• Não! A componente na freqüência de engrenamento sempre apresenta amplitudes relativamente elevadas, mesmo em engrenagens não defeituosas.

Como a amplitude da componente na freqüência de engrenamento varia com a carga e como isso afeta a estratégia de monitoração de caixas de engrenagens ?

• A amplitude da componente na freqüência de engrenamento é muito dependente da carga.
• Por essa razão o monitoração de caixas de engrenagens deve ser feita sempre na mesma condição de carga.

Quais os sintomas de defeitos nas engrenagens ?

• Um aumento da amplitude da frequência de engrenamento na mesma condição de carga.
• Níveis elevados das bandas laterais ao redor da frequência de engrenamento.

Como saber qual a engrenagem defeituosa ?

• As bandas laterais serão espaçadas na velocidade de rotação da engrenagem defeituosa.

Que outros fatores além de defeitos nos dentes podem causar um aumento da amplitude da componente na freqüência de engrenamento ?

• Uma condição de carga muito baixa libera a folga de “back-lash”, causando impactos entre os dentes e gerando altos níveis de vibração na frequência de engrenamento.
• O ajuste inadequado de folga entre as engrenagens também pode causar amplitude elevada na frequência de engrenamento sem que haja defeito nos dentes.
• Desalinhamento das engrenagens também causa vibração na frequência de engrenamento.
• Excentricidade de uma das engrenagens pode causar níveis elevados das bandas laterais. O espaçamento entre as bandas é igual à velocidade da engrenagem excêntrica.
• Se esses problemas forem corrigidos a tempo, defeitos nos dentes podem ser evitados.



Como o desalinhamento das engrenagens aparece no espectro ?

• Um pico em 2 x GMF

Qual o valor mais adequado de Fmáx para analisar problemas de engrenagem?

• Se possível 3,5 x GMF (o 0,5 extra permitirá ver as bandas laterais ao redor 3 x GMF)
• Note que o acelerômetro e método de montagem padrão podem não atingir essa frequência. Por essa razão, pode se necessário utilizar um acelerômetro especial rigidamente montado à carcaça para coletar dados em caixas de engrenagem de alta rotação.

Quantas a resolução necessária para analisar problemas de engrenagem?

• 1600 linhas de resolução se o Fmáx é menor do que 2,000 Hz
• 3200 linhas de resolução se o Fmáx é maior do que 2,000 Hz

Quais são as duas regras básicas na remoção e remontagem de engrenagens?

• Marque as engrenagens, para reinstala-las na mesma posição relativa de engrenamento.
• Sempre substitua as engrenagens aos pares.

Qual é a outra tecnologia de manutenção preditiva que deve ser aplicada a engrenagens ?

• Análise de óleo

Exemplos de Calculo da Velocidade de Saída em Caixas de Engrenagens

Redução Simples:

• 25 dentes na engrenagem de entrada
• 17 dentes na engrenagem de saída
• Velocidade do eixo de entrada = 1.750 rpm ou 29,2 Hz

Qual é a GMF ? Qual é a relação de velocidades ? Qual é a velocidade do eixo de saída ?

GMF = o número de dentes X velocidade de rotação do eixo de entrada
GMF = 25 dentes x (1750 cpm ou 29.2 Hz)
GMF = 43.750 cpm ou 729,2 Hz

Relação de velocidades = número de dentes da engrenagem no eixo de entrada = 25 = 1,47
número de dentes da engrenagem no eixo de saída 17

Velocidade de saída é 1,47 x (1.750 rpm ou 29,2 Hz)

Velocidade de saída = 2.572,5 rpm ou 42,9



Espectro de um redutor com um problema no pinhão
Note as bandas laterais são espaçadas igualmente na velocidade do pinhão




Forma de onda do mesmo redutor
Note o aumento dos impactos a cada volta do pinhão



Exercício: Responda as perguntas abaixo, interpretando as Figuras 1, 2 e 3.


Figura 1


Figura 2






Figura 3


















CORREIAS

Nomeie quatro (4) concepções erradas sobre máquinas acionadas por correias?

• Não é necessário se preocupar sobre alinhamento, pois as correias o acomodarão.
• Não importa se nós usamos correias trincadas.
• Tensão de correias não é crítica.
• Não importa como são instaladas as correias, uma ou uns parafusos guias farão o trabalho muito bem.
• Polia irregular ou desbalanceada não importa, os correias se ajustarão a isso.

Como se calcula a freqüência da correia ?

Freq. de Correia = 3.14 x (velocidade da polia) x (diâmetro da polia)
(comprimento de correia)

Qual a precisão necessária para se medir a distância entre polias?

• Dentro de 5 mm.

O número de correias faz alguma diferença quando calculando freqüências de correia ?

• Não .

O que indica vibração axial alta a 1x RPM em máquinas acionadas por correias ?

• Desalinhamento das polias.

O que indica vibração radial alta a 2x a freqüência da correia?

• Um defeito na correia, em um sistema de duas polias.

Por que 2x a freqüência da correia ?

• Porque o defeito golpeia cada uma das polias a cada revolução.

Que tipo de componente espectral é a freqüência da correia? Por que ?

• Sub-síncrona, porque a velocidade da correia é sempre menor do que a velocidade de rotação.

Qual a resolução adequada para detectar problemas de correias ?

• Pelo menos 1600 linhas de resolução






Espectro de uma máquina com desalinhamento de polias




Forma de onda de uma máquina com desalinhamento de polias


FALHAS ELÉTRICAS EM MOTORES DE INDUÇÃO

Quais os 4 fatores que mais contribuem para problemas elétricos em motores de indução ?

• Partidas/paradas muito freqüentes
• Sobrecarga excessiva
• Excessivo calor gerado
• Acúmulo de sujeira encima do motor

Nota: há motores projetados para operar nessas condições.

Quais os 3 problemas a considerar se a vibração aumenta depois do motor rodar por um período de tempo e tem uma tendência para aumentar a temperatura normal de operação?

• Gaiola do rotor defeituosa
• Desalinhamento
• Desbalanceamento de corrente entre as fases.

Qual a resolução adequada para coleta de dados de tendência em motores de indução ?

• Pelo menos 800 linhas de resolução

Qual a resolução necessária para diagnosticar um problema elétrico em motores de indução ?

• 1600 a 3200 linhas de resolução.

Qual é a razão e as consequências de sobrecargas nas barras do rotor em motores de gaiola ?

• As barras do rotor são projetadas para conduzir uma certa corrente induzida. Quando há ruptura de uma ou mais barras, as barras adjacentes conduzem mais corrente, aquecendo e se deformando, gerando um desbalanceamento, visto como uma vibração em 1x RPM.

Como é calculada a freqüência de escorregamento?

Freq. de escorregamento (Hz) = freq. do campo magnético – freq. de rotação (Hz)
Freq. de escorregamento (Hz) = (freq. da rede X n.º pólos) / 2 – freq. de rotação (Hz)
Freq. de escorregamento (cpm) = velocidade síncrona – velocidade de rotação

N.º de
Pólos Freq. do Campo
Magnético (Hz) Velocidade
Síncrona (rpm)
2 60 3600
4 30 1800
6 20 1200
8 15 900
Para Frede = 60 Hz


Como é calculada a freqüência de barras do rotor ?

• Freqüência de barras do rotor = (n.º de barras do rotor) X freqüência de rotação

Como é calculada a freqüência de ranhuras do estator ?

• Freqüência de Freqüência de = (n.º de ranhuras do estator) X freqüência de rotação

Como é calculado o n.º de pólos de um motor ?

• N.º de pólos do motor = 2 X freq. da rede (Hz) / freq. do campo magnético (Hz)
• N.º de pólos do motor = 120 X freq. da rede (Hz) / velocidade síncrona (cpm)

Se o problema for elétrico, como a vibração reagirá quando se cortar a energia do motor ?

• Se o problema for elétrico a amplitude cairá imediatamente quando a energia for cortada.
• Se problema não for elétrico a amplitude cairá lentamente até a parada do motor.

Como barras de rotor quebradas contribuem para falhas mecânicas?

• O calor gerado pode provocar empenamento do rotor, criando um excesso de carga axial que pode provocar a falha dos rolamentos.

Progressão de Falha de Motor de Indução por Defeito na Gaiola

• Uma trinca em uma barras é causada por fadiga.

• Pontos quentes ocorrem devido a trinca, podendo provocar empenamento do rotor, que pode ser confundido com desbalanceamento, provocando um diagnóstico errôneo.

• A barra quebra e acontece formação de arco que causa mais aquecimento e empenamento do rotor. As barras adjacentes carregam mais corrente, o que provoca tensões térmicas e mecânicas ainda mais elevadas.

• Mesmo com o rotor rebalanceado, pode ocorrer roçamento com o estator, provocando dano nas lâminas do rotor ou nos enrolamentos do estator, o que conduzirá o motor à pane elétrica total.



Espectro de um motor de indução com problemas elétricos
Note que o pico dominante é de 120 Hz. Num motor de 2 polos, se o espectro não tiver resolução suficiente, um pico de 120 Hz pode ser facilmente confundido com 2x RPM.
Quando a energia foi cortada o pico de 120 de Hz desapareceu instantaneamente.



Forma de onda de um motor de indução com problemas elétricos
Em motores de 2 polos o padrão de forma de onda é semelhante ao de desalinhamento.

MANCAIS DE DESLIZAMENTO

Cite 4 fatores que contribuem para a falha ou altos níveis de vibração em mancais de deslizamento?

• Folga excessiva
• Carga imprópria no mancal
• Lubrificação imprópria
• Tipo errado de mancal

Como folgas excessivas entre munhão e casquilho aparecerão no espectro?

• Um pico a 1 x RPM, podendo ser confundido com desbalanceamento.

Como folgas de montagem do casquilho na caixa aparecerão no espectro?

• Harmônicos da velocidade de rotação 2 x, 3 x, 4 x, 5 x RPM, etc...
• Às vezes, a sequência de harmônicos pode chegar a ordens tão altas como 15 ou 20 x RPM
• Podem ocorrer interharmônicos (1/2 , 1/3 ou 1/4 x RPM e múltiplos)

Em que direção deve-se coletar os dados em mancais de deslizamento?

• Nas direções radiais e axiais
• Leituras radiais normalmente provêem a melhor informação sobre mancais de deslizamento.
• Uma leitura axial pode fornecer informação sobre o mancal de escora.

O que é turbilhonamento de óleo e quando ocorre ?

• Acontece em máquinas com mancais de deslizamento, quando o filme de óleo sob pressão se desestabiliza e exerce uma força que empurra o eixo em torno do mancal.

O que causa o turbilhonamento de óleo?

• Diminuição da carga radial
• Baixa viscosidade do óleo
• Óleo impróprio
• Mancal impróprio

Com que freqüência ocorre o movimento do eixo causado por turbilhonamento de óleo?

• Por causa da fricção do filme de óleo a velocidade será entre 42% e 47% da rotação do eixo.
• É portanto um movimento subsíncrono.


Que ações podem ser tomadas para corrigir o turbilhonamento de óleo?

• Carga adequada no mancal
• Mudança no modelo do mancal
• Mudança na viscosidade do óleo
• Mudança na pressão do óleo ou ponto de injeção.

Que modelos de mancais de deslizamento minimizam os efeitos de turbilhonamento de óleo?

• Mancais de casquilhos pivotados (”tilting-pad”)
• Mancais com ressaltos
• Mancais com ranhuras axiais

Quais são as folgas comuns entre o eixo e o casquilho em mancais de deslizamento?

• 0,050 a 0,200 mm (diametral)

Qual é o valor adequado de Fmáx para análise de mancais de deslizamento?

• 10 a 15 ordens da velocidade de rotação devem ser suficientes para ver qualquer problema em mancais de deslizamento.
• Pode ser necessário empregar um valor mais alto para analisar problemas em outras partes da máquina, como palhetas de turbinas ou engrenagens.

Qual a resolução adequada para coleta de dados de mancais de deslizamento?

• 400 linhas de resolução por coletar dados de tendência
• 800 linhas de resolução se você suspeita de um problema

Qual o tipo de média adequado para avaliar o turbilhonamento de óleo ?

• “Peak-hold” é melhor modo para capturar os picos causados por turbilhonamento de óleo

Como avaliar a amplitude a 0,4 x RPM devido ao turbilhonamento de óleo ?

• Amplitudes até 25 % da amplitude na frequência de rotação são perfeitamente toleráveis.
• Se o pico a 0,4XRPM for igual ou maior do que o pico na frequência de rotação há risco de falha do mancal.
• Picos com amplitude intermediária entre 25 e 100 % do pico na frequência de rotação são toleráveis apenas por períodos curtos e devem ser monitorados continuamente.




Espectro de uma máquina com turbilhonamento de óleo.



Forma de onda de uma máquina com turbilhonamento de óleo.


RESSONÂNCIA

Por que ressonância está se tornando um problema mais freqüente nos últimos anos?

• Equipamentos estão sendo construídos mais próximos da ressonância que no passado.
• Equipamentos estão sendo construídos mais leves e menos rígidos.
• Máquinas estão operando a velocidades mais altas, sem considerar a freqüência ressonante natural do equipamento.

Qual a relação recomendada entre a velocidade de rotação e as freqüências naturais ?

• A velocidade de rotação deve se situar pelo menos 20% acima ou abaixo da freqüência natural mais próxima.

Por que é mais provável encontrar uma ressonância em máquinas de velocidade variável ?

• Porque rodando a velocidades diferentes, o equipamento pode emparelhar mais facilmente com uma freqüência natural.

A velocidade de rotação é a única freqüência em que pode ocorrer uma ressonância ?

• Não! Harmônicos da velocidade de rotação e componentes geradas por outros elementos, como engrenagens e palhetas, também podem coincidir com uma freqüência natural da máquina e gerar uma ressonância.

Relacione os 3 modos possíveis para se eliminar ou controlar uma ressonância.

• Alterar a freqüência natural:
- Adicionar massa diminui a freqüência natural
- Aumentar a rigidez aumenta a freqüência natural
• Caso não seja possível alterar a freqüência natural pode-se introduzir amortecimento para absorver a energia de vibração e reduzir a amplitude na ressonância.

Qual o sintoma de ressonância envolvendo as medidas de vibração nas 3 direções ?

• Em máquinas de eixo horizontal, amplitudes axial ou vertical duas ou mais vezes maiores do que a horizontal são indício de ressonância.

Como se pode determinar a freqüência natural de uma máquina ou estrutura ?

• Através de um teste de impacto.

Que tipo de média você usaria para executar um teste de impacto em uma máquina rodando?

• Média linear negativa


Como você deveria ver a forma de onda quando executando um teste de impacto ?

• Aceleração mostra melhor o impacto

Que teste pode ser executado para detectar ressonâncias na partida ou parada de uma máquina ?

• Pico e fase

O que ocorre com a fase da vibração durante a passagem por uma ressonância ?

• Uma inversão de fase (alteração de 180º  30º ).

O que é uma velocidade crítica ?

• Uma ressonância causada pela coincidência entre a velocidade de rotação e uma frequência natural do sistema rotor-mancais.

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