CADASTRO DE EQUIPAMENTOS, PREPARAÇÃO E COLETA DE DADOS

Com base na experiência acumulada por vários especialistas em medida e análise de vibrações, serão apresentados neste capitulo sugestões para a montagem de bancos de dados e definição das condições de medida e análise e dos limites admissíveis de vibração, assim como procedimentos para a execução correta das medições.


Montando um Banco De Dados

Um passo importante no processo de coleta de dados é montar um banco de dados de Manutenção Preditiva. Isto é iniciado com uma decisão sobre quais máquinas serão incluídas no programa.

Algumas diretrizes para máquinas que devem ser incluídas, são as seguintes:

1) Máquinas que parariam ou reduziriam significativamente as operações da planta (máquinas de produção ou utilidade);
2) Máquinas que têm histórico de manutenção crônico e/ou problemas recorrentes;
3) Máquinas com um registro de consertos ou tempo de serviço requerido excessivos;
4) Máquinas com custo de conserto ou de substituição excessivos;
5) Máquinas que devem ser programadas para consertos com bastante antecedência devido ao excessivo tempo de espera (lead time) exigido para se obter as peças de reposição;
6) Máquinas que afetam a segurança; e
7) Máquinas em obrigação de monitoração para efeito de seguro.
8) Máquinas que estão sob garantia.

Identificação das Máquinas

Uma vez incluída no programa, cada máquina precisará ser identificada. Normalmente, um equipamento deve possuir uma identificação que é padronizada para atender aos diversos usuários da empresa de forma a possibilitar um rápido acesso à toda a documentação referente à máquina durante a sua vida útil.

Não devemos criar novas nomenclaturas e sim utilizar as identificações feitas pelo programa de gerenciamento de manutenção (CMMS). A linguagem tem que ser única para todos os envolvidos no processo.

A área de processo ou número de estação podem ser incluídos na composição do ID, juntamente com o tipo ou função do equipamento, como por exemplo: MIBC para uma bomba centrífuga, acionada por motor de indução.

Cada nome deve ser único e claramente marcado nas máquinas, isto pode requerer o uso de uma pintura especial ou etiqueta especial, que resista ao ambiente no qual a máquina está localizada. Por outro lado, se as máquinas são pintadas periodicamente, ou se o ambiente é muito severo, uma placa permanente com o nome da máquina deve ser usada. Nesta placa deveria estar a identificação exata que está cadastrada no banco de dados do software de MPd (Manutenção Preditiva).

Uma vez completada a identificação dos equipamentos, um mapa da planta com a localização de todas as máquinas deve ser feito. Isto permitirá a montagem de uma rota de medição mais eficiente, como também ajudará na localização correta de cada máquina durante a coleta de dados. Isto é crucial pois uma planta industrial típica geralmente possui muitos equipamentos semelhantes ou duplicados, como ventiladores de ar ou bombas, operando em paralelo ou como reserva.

Tipicamente, eles são identificados com o mesmo número, diferenciado por um número sequencial ou um sufixo. Tenha certeza que o nome está na máquina, no banco de dados de MPd, e no mapa de localização de máquina.

Levantamento de Dados e Definição de Parâmetros

Na pagina seguinte sugerimos uma planilha para coleta das informações básicas para cadastro dos equipamentos no sistema de Manutenção Preditiva. Com base nos dados desta planilha serão definidos os parâmetros de medição nos diversos pontos de cada máquina, ou grupos de maquinas semelhantes.

Como ? R.- Analisando as características construtivas da máquina descritas na planilha é possível definir e relacionar os defeitos que deveremos monitorar !!
Quais seriam estes defeitos ? R.- desbalanceamento; desalinhamento; folgas mecânicas; falhas de rolamentos, correias, engrenagens; falhas elétricas; etc...

Deveremos criar jogos de parâmetros, como bandas de freqüência, que nos permitam distinguir cada um dos defeitos que possam surgir durante o funcionamento da máquina. Dessa forma, a evolução de cada defeito poderá ser acompanhada individualmente, através das Curvas de Tendência das respectivas bandas ou parâmetros.

Pontos de Medição

Como uma boa identificação de máquina, devem também ser estabelecidas convenções para pontos de medição. Os IDs de pontos de medição devem ser únicos para cada posição da máquina.

Normalmente as medições são realizadas nas carcaças dos mancais. É através dos mancais que os esforços gerados pelo funcionamento da máquina são transmitidos à sua estrutura. Por essa razão, as vibrações medidas junto aos mancais são menos influenciadas pelas características dinâmicas da estrutura e são mais representativas da condição dos componentes rotativos da máquina do as vibrações medidas em outros pontos.

É prática comum numerar sequencialmente os mancais no sentido do acionador para o acionado, isto é, iniciar a numeração dos pontos de medição no mancal externo do acionamento, e prosseguindo até o mancal externo do equipamento acionado, como ilustrado na Figura 1.

Assim, as posições 1, A, ou O (outboard) são reservados para o mancal externo de um motor, as posições 2, B, ou I (inboard) são reservadas para o mancal interno. Para posição 1, a localização horizontal é identificada como 1H ou AH ou MOH e para posição 2, a posição horizontal é identificada como 2H ou BH ou MIH como na Figura 2. O mesmo se aplica para identificar as medições verticais e axiais e todas as outras posições.

ID DO CONJUNTO: ______________________ ÁREA: ____________________ CLASSE: ____ EIXO (H/V): ___

ACIONADOR TURBINA / MOTOR (T/M): ___ POT. NOMINAL: __________ kW FIXA (S/N): ___
ID: ____________ ROTAÇÃO NOMINAL: ___________ A ___________ RPM SENTIDO (H/A): ___
MANCAIS: (R)OLAMENTO FABRICANTE OU MODÊLO OU REF.
OU (E)SCORREGAMENTO DIÂMETRO (mm) FOLGA (mm) OU TIPO
LADO ACOPLADO - LA ( )
LADO LIVRE - LL ( )
ESCORA - LADO: ___ ( )

TURBINA PRESSÃO NOMINAL: ____________ kg / cm2 Nº DE ESTÁGIOS: ____
ESTÁGIO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Nº PALHETAS

MOTOR DE TENSÃO: _________ V CORRENTE NOM: _________ A GRAU ISOLAÇÃO: ____
INDUÇÃO Nº BARRAS ROTOR: ___ Nº RANHURAS ESTATOR: ___ TAM. CARCAÇA:_______

ACOPLAMENTO TIPO: ______________ FABRICANTE: ______________ MODÊLO: ______________

TRANSMISSÃO REDUTOR / MULTIPLICADOR / CORREIA / HIDRÁULICA (R/X/C/H): ________

RED./ MULTIPL. TIPO ENGRENAGENS - (C)ILINDRICAS / CO(N)ICAS / COROA (S)EM FIM: ______
ID: ____________ DENTES - (R)ETOS / HELICOIDAIS (S)IMPLES / HELICOIDAIS (D)UPLOS: ______
EIXOS - (P)ARALELOS / (R)EVERSOS: ______ SEM FIM - Nº ENTRADAS: _____
Nº ENGRENAGENS: ___
ENGRENAGEM 1 2 3 4 5 6
i = 1 / ______________ Nº DE DENTES
EIXO MANCAIS: (R)OLAMENTO FABRICANTE MODÊLO OU REF.
OU (E)SCORREGAMENTO OU DIÂM.(mm) FOLGA (mm) OU TIPO
ENTRADA LADO ENTRADA - LE ( )
LADO SAÍDA - LS ( )
INTERME - LADO ENTRADA - LE ( )
DIÁRIO 1 LADO SAÍDA - LS ( )
INTERME - LADO ENTRADA - LE ( )
DIÁRIO 2 LADO SAÍDA - LS ( )
SAÍDA LADO ENTRADA - LE ( )
LADO SAÍDA - LS ( )

CORREIAS (P)LANAS / EM (V): ___ Nº DE CORREIAS: ___ DIST. ENTRE CENTROS: ________ mm
E POLIAS MOTORA MOVIDA
Diametro Rol. Ld.Mot. Rol.Ld.Mov. Diametro Rol. Ld.Mot. Rol.Ld.Mov.


ACOPLAMENTO TIPO: ______________ FABRICANTE: ______________ MODÊLO: ______________

ACIONADO ROTAÇÃO NOMINAL:___________ A ___________ RPM Nº DE ESTÁGIOS: ____
ID: ____________ ESTÁGIO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Nº DE PÁS
MANCAIS: (R)OLAMENTO FABRICANTE OU MODÊLO OU REF.
OU (E)SCORREGAMENTO DIÂMETRO (mm) FOLGA (mm) OU TIPO
LADO ACOPLADO - LA ( )
LADO LIVRE - LL ( )
ESCORA - LADO: ___ ( )

CONFIGURAÇÃO DO EQUIPAMENTO: desenhar esboço no verso ou anexar desenhos do fabricante



Figura 1 – Convenção de numeração sugerida para os mancais e pontos de medição.

Outro digito pode ser usado para indicar a grandeza medida:

v - velocidade
a - aceleração
d - deslocamento
p - peakvue ou e - envelope


Assim uma identificação completa poderia ser feita com 3 dígitos, por exemplo:
1Hv – mancal do lado livre do motor, velocidade da vibração, direção horizontal,
4He – mancal do lado livre da bomba, envelope da vibração, direção horizontal,
3Aa – mancal do pinhão do redutor, lado do motor, aceleração da vibração, direção axial.


Figura 2 – IDs sugeridos para pontos de medição nas posições 1 e 2.

Usando a própria máquina ou um desenho, você tem que definir a identificação dos pontos de medição de todos os equipamentos. Uma vez escolhida uma convenção e nomeados os pontos de medição, eles devem ser etiquetados ou marcados em cada máquina. O ponto de medição pode ser identificado através de uma placa de metal com a identificação do ponto impressa.

Um disco de metal também pode ser montado permanentemente (soldado ou colado) em cada ponto de medida na máquina, para prover uma superfície plana e lisa, na qual se pode acoplar uma base magnética plana de forma adequada, sem risco de balanço do sensor.
Caso se necessite de um alcance de frequências mais elevado, como em caixas de engrenagens, recomenda-se colar uma base dotada de rosca, na qual se pode aparafusar o sensor. Pode-se aplainar a superfície, com uma fresa de topo e colar uma pastilha roscada ou se fazer uma rosca na qual será aplicado um dispositivo de fixação.

Figura 3 – Mancal com pastilha colada para fixação de acelerômetro por pino roscado.

Lembre-se:
1) Para tendências mais consistentes é vital que se tome medições sempre na mesma localização;
2) Em bombas, não confunda localizações de selo com localizações dos mancais;
3) Não tome medições em fundação ou bases a menos que isso seja verdadeiramente o que se quer;
4) Nunca escolha pontos de medição em regiões de baixa rigidez, como superfícies de metal de pouca espessura.

Exemplo típico de regiões de baixa rigidez que devem ser evitadas são as coberturas de ventoinhas normalmente sobrepostas às tampas traseiras de motores. Neste caso, é preferível adotar pontos localizados numa parte substancial do motor como a carcaça, o mais próximo possível da extremidade traseira. Outra solução adequada para medições do lado livre de motores é instalar uma haste como a mostrada na figura a seguir.

Figura 4 – Haste com dispositivo de fixação para medição em tampa traseira de motor elétrico

Definição dos Parâmetros Básicos de Medição

Os mais importantes parâmetros de medição que o analista deve definir são o alcance de freqüência e a resolução do espectro.

Alcance de Freqüência

O “alcance de freqüência” representa a faixa de análise de espectro, a partir de um ponto inferior até um limite superior, também chamado de “Freqüência Máxima - Fmax”, como ilustrado na Figura 5.


Figura 5 - Espectro com alcance de 800 Hz.

Com a folha de dados do equipamento em mãos pode-se definir quais os componentes a serem monitorados e de posse desses dados pode-se determinar Fmax com o auxílio da tabela da pág. 41.

O limite inferior (2 a 10 Hz) é escolhido de forma a eliminar o ruído do integrador, porém sem prejuízo da detecção de subharmônicos importantes. Uma regra básica que pode ser usada para a definição do limite inferior de freqüência é iniciar a análise em ¼ da frequência de rotação da máquina:

Limite Inferior (em Hz) = RPS / 4 = RPM / 240

Resolução do Espectro

Uma vez definido o alcance de frequências, devemos determinar quantas linhas de resolução deve ter o nosso espectro. A habilidade de ver picos espectrais importantes será determinada por esse parâmetro.

O analista terá que escolher o número de linhas de resolução e a freqüência máxima entre os valores disponíveis no analisador/coletor utilizado. A resolução de Freqüência é determinada dividindo-se o alcance de freqüência selecionado pelo número de linhas especificado, como mostrado na Figura 6.



Figura 6 – Determinação da resolução de freqüência.

Como regra básica pode-se definir o número de linhas de forma que a resolução seja igual ou melhor do que ¼ da frequência de rotação da máquina:

Resolução = Fmax / número de linhas < RPS / 4 Número de linhas  4 Fmax / RPS = 240 Fmax / RPM Na grande maioria dos casos práticos de análise de máquinas, essa resolução é suficiente para que se possa separar os picos mais próximos dos espectros. Casos especiais que exijam maiores resoluções ou análise de “zoom” serão abordados no capítulo 5. Auto Escala de Amplitude O “auto range” ou função de auto escala, disponível em diversos coletores de dados e softwares de MP, seleciona automaticamente os ganhos e fundos de escala de amplitude de forma a acomodar os maiores picos detectados na fase inicial de cada medição. Este é um recurso importantíssimo pois agiliza sobremaneira as medidas de campo enquanto garante uma alta qualidade dos dados em todas as medições, pois automatiza totalmente a definição dos ganhos do instrumento enquanto mantém as condições ideais de relação sinal-ruído. Outros parâmetros básicos a serem definidos são o tipo de média a ser empregado no cálculo do espectro e o janelamento. Critérios para a escolha desses parâmetros foram abordados no capítulo 3. Critérios de Avaliação da Severidade das Vibrações Embora seja agradável pensar que os limites de vibração são exatos, eles geralmente não o são. Tão logo alguém diga que todas as máquinas operarão satisfatoriamente abaixo de um certo nível, exceções serão citadas. Assim, avaliar a severidade de vibração é quase sempre uma questão de experiência auxiliada por critérios e valores de referência publicados por vários especialistas e entidades normalizadoras. Os valores de referência são usualmente obtidos ou derivados de informações fornecidas pelo fabricante da máquina ou de recomendações apresentadas em Normas. Esses limites ajudam a avaliar as maquinas em uma primeira medição. Posteriormente, ao se dispor de várias medições realizadas em uma mesma planta, deve-se analisar constantemente as variações dos níveis de vibração de cada equipamento específico e de grupos de equipamentos semelhantes, para estabelecer os limites mais adequados para cada máquina em suas condições particulares de montagem e trabalho. Valores de Referência e Limites de Alarmes Existem várias recomendações sobre limites aceitáveis de vibração em Normas publicadas por entidades representativas e associações indústriais setoriais tais como: o “American Petroleum Institute” (API) - Instituto Americano de Petróleo, a “American Gear Manufactures Association” (AGMA) - Associação Americana de Fabricantes de Engrenagens, e a “National Electric Manufacturers Association” (NEMA) - Associação Nacional de Fabricantes da Indústria Elétrica. Além dessas, existem normas publicadas por organizações normativas nacionais e internacionais como a “American National Standards Institute” (ANSI) - Instituto Nacional Americano de Normas e a “International Organization for Standards” (ISO) - Organização Internacional para Normas. Entretanto, numa análise final, os melhores valores de referência para avaliação da qualidade de funcionamento de máquinas são obtidos através das critérios publicados por especialistas em manutenção preditiva e por fabricantes de máquinas e de instrumentos de análise de vibração. Limites Quantitativos Certas variáveis se prestam à avaliação por comparação direta com limites físicos definidos, que assegurem o bom funcionamento da máquina, permitindo estabelecer limites quantitativos. No caso de máquinas com mancais de deslocamento a monitoração da posição radial e axial de rotores é fundamental, pois caso seus limites sejam superados haverá contato metal-metal. De posse do conhecimento das folgas e espessuras do material dos mancais, pode-se estabelecer limites para a posição radial e axial dos rotores que indicarão quando haverá risco de perda de material do mancal ou de contato do rotor com um componente estacionário. Embora os conceitos de mudanças das posições radial e axial terem sido introduzidos de uma só vez, os dois geralmente se comportam de maneira bastante diferenciada. No caso de variação da posição axial, a evolução até a falha pode ser muito rápida (segundos). Quando a falha ocorre, ela é usualmente catastrófica, com movimentos bruscos e graves danos internos. Assim, mesmo em máquinas protegidas por um sistema de monitoramento contínuo com dispositivo de desativação automática, quando o limite absoluto de posição axial for sido atingido, poderão ocorrer danos extensos no mancal axial. O máximo que o sistema de monitoramento pode fazer é evitar o contato entre partes rotativas e estacionárias, como rodas e diafragmas. A posição radial usualmente se comporta de maneira muito diferente em relação à posição axial. Ao passo que uma falha em um mancal axial é geralmente um evento catastrófico e quase instantâneo, um mancal radial falha tipicamente após um longo período de tempo. Uma mudança na posição radial além da folga do mancal significa que algum material do mancal está sendo perdido. Esse defeito é grave, porém a sua evolução até o instante de falha é progressiva. Não importa se um mancal está sendo danificado por vibração excessiva ou corroído por descargas elétricas, o estrago e a mudança correspondente na posição radial é gradual. Uma situação onde medições da posição radial são muito valiosas é após uma perda de óleo lubrificante. Se as posições radiais permanecerem inalteradas, os mancais estarão provavelmente intactos. Durante uma falha particular, experimentada em uma turbina a vapor de alta velocidade, a variação na posição radial indicava que o eixo havia desgastado os selos em 250 - 300 m, embora não houvesse mudanças significativas nas características de vibração. Quando a máquina foi finalmente desligada, a profundidade do desgaste do selo foi confirmada. Neste caso, monitoração apenas das vibrações sem o acompanhamento da posição radial não teria revelado a ocorrência do problema. Embora as medições das posições radial e axial e da temperatura do material do mancal sejam medidas absolutas, diretamente relacionadas com limitações físicas, deve-se tomar certos cuidados na sua interpretação. Por exemplo, deve-se levar em conta o efeito da dilatação térmica nos resultados. Em uma turbina a vapor é comum que as posições radiais e axiais medidas com um sensor de deslocamento sem contato assumam valores menores que os reais devido ao eixo expandir-se mais do que o mancal. Para compensar esse efeito, deve-se acrescentar a diferença de dilatações ao valor medido. Existem, é claro, outros limites que não podem ser excedidos sem um elevado risco de falha, tais como: pressões máximas de turbinas, velocidades máximas permitidas, pressão mínima de óleo, etc. Embora os limites baseados em restrições físicas possam variar ligeiramente de máquina para máquina, todos eles podem ser obtidos das instruções dos fabricantes e não devem ser excedidos. Esses limites devem ser anotados e exibidos "ostensivamente" onde há necessidade para que eles sejam prontamente disponíveis para todos os envolvidos na operação do equipamento. Vibrações da Carcaça de Mancais Cartas de severidade de amplitude de vibração tiveram seu início em 1939, quando T.C. Rathbone publicou limites de vibração para máquinas rotativas, com base em sua experiência como inspetor de seguros. Desde então dezenas de critérios de avaliação de vibrações tem sido publicados. Os primeiros trabalhos se referiam a limites de deslocamento do movimento vibratório, por ser esta uma grandeza de mais fácil compreensão. Porém, uma tendência comum à maioria desses trabalhos era de estabelecer graus de severidade de vibração cujos limites correspondem a amplitudes de deslocamento decrescentes com o aumento da frequência, refletindo o fato de que, para a mesma deformação (deslocamento), a maior taxa de repetição dos esforços (maior frequência) implica em uma maior severidade. Posteriormente houve uma ênfase em limites baseados em medidas da velocidade das vibrações. A grande vantagem das medições de velocidade é que a freqüência está incluída na amplitude da grandeza de medida e, dessa forma, a amplitude da velocidade representa melhor a energia contida no movimento vibratório, independente da sua frequência. Consequentemente, critérios de avaliação de vibrações, através de escalas de velocidade constante tem sido empregados por vários especialistas e entidades normalizadoras. Em agosto de 1960, surgiu a primeira diretriz de uma entidade oficial, a VDI 2056, que estabelecia um critério de avaliação da severidade de vibrações de máquinas baseado em medidas de amplitude da velocidade. Sua segunda edição, publicada em outubro de 1964, sugeria critérios de julgamento diferenciados para várias classes de máquinas e passou a adotar o valor eficaz (RMS) e não mais a amplitude da velocidade de vibração como grandeza de medida. Posteriormente várias outras entidades normalizadoras, como a DIN, a BSI e principalmente a ISO, publicaram uma série de recomendações para avaliação de vibrações em diversos tipos de máquinas, baseadas na Diretriz VDI 2056. Porém, antes de empregar qualquer limite estabelecido por essas normas é importante saber em que condições ele se aplica e como as medições devem ser feitas. Falha na observação dessas precauções pode levar a conclusões errôneas. Todas essas Normas se baseiam em medidas da velocidade das vibrações, restritas à faixa de frequências de 10 a 1.000 Hz, e captadas de preferência nas caixas de mancais, e especificam uma medição do valor RMS da velocidade de vibração. . Esse é talvez um dos aspectos mais controvertidos dessas normas. Muitos acreditam que o valor de pico é uma medida de severidade melhor que o valor RMS. A favor da medição do valor RMS está o fato de ele estar mais diretamente relacionado com o conteúdo de energia do sinal. Um sinal pode possuir um elevado valor de pico sem muito conteúdo de energia, se a duração (“largura”) do pico for pequena. Além disso o valor de pico real pode ser muito alterado pelas distorções de fase introduzidas por vários tipos de transdutores, integradores e filtros usados nos instrumentos de medida, enquanto que o valor RMS é praticamente insensível às distorções de fase. Dentre as normas ISO, as mais largamente utilizadas são a ISO 2372 e a ISO 3945 (Tabela 1), respectivamente uma norma geral projetada para testes de recebimento de máquinas rotativas e uma norma mais específica elaborada para avaliação de equipamentos de grande porte, no campo. Ambas se aplicam a máquinas operando na faixa de 600 a 12.000 rpm (10 a 200 rps). CLASSIFICACÃO DOS EQUIPAMENTOS CLASSE I CLASSE II CLASSE III CLASSE IV NÍVEL Até 15 kW ( 20 CV ) 15 A 75 kW ( 20 – 100 CV ) Acima de 75 kW base rígida Acima de 75 kW base flexivel VALOR RMS DA VELOCIDADE DE VIBRAÇÃO (mm/s) A - Bom até 0,71 até 1,12 até 1,8 Até 2,8 B - Satisfatório 0,71 a 1,8 1,12 a 2,8 1,8 a 4,5 2,8 a 7,1 C - Insatisfatório 1,8 a 4,5 2,8 a 7,1 4,5 a 11,2 7,1 a 18,0 D - Inaceitável Acima de 4,5 acima de 7,1 acima de 11,2 acima de 18,0 Tabela 1 - Normas Internacionais IS0 2372 e 3945 As normas IS0 2372 e 3945 fazem uma distinção entre máquinas de apoio flexível e de apoio rígido e reconhecem que um sistema de apoio pode ser rígido em uma direção e flexível na outra. Um apoio flexível é definido como tendo sua primeira freqüência natural abaixo da principal freqüência de excitação, geralmente a velocidade de rotação da máquina. Analogamente, um apoio rígido é aquele cuja primeira freqüência natural é mais alta do que a freqüência principal de excitação. As normas IS0 também reconhecem que as vibrações medidas na carcaça da máquina podem ser transmitidas a partir do ambiente e não são aplicáveis quando a vibração transmitida é maior que 1/3 do valor das vibrações causadas pela operação da máquina. Com exceção das normas aplicadas pela marinha americana, que são muito conservadoras, todos os critérios publicados por especialistas e entidades normalizadoras americanas consideram que qualquer valor de pico de velocidade abaixo de 2,5 mm/s é um nível tolerável de vibração, e que qualquer valor de pico acima de 15 mm/s é um nível intolerável. Esses limites são também significativos para os sentidos físicos humanos. Por exemplo, uma vibração de 12,5 mm/s causa-nos mal estar e preocupação. Por outro lado, vibrações abaixo de 2,5 mm/s se situam perto do limiar de percepção humana. Apresentamos a seguir um critério desenvolvido por John S. Mitchell para a avaliação de níveis globais de velocidade medidos em mancais de equipamentos industriais típicos, que procura integrar critérios de várias fontes. Valor de pico Qualidade menos de 3,8 mm/s Aceitável 3,8 a 6,3 mm/s Tolerável 6,3 a 10,2 mm/s Provavelmente tolerável por períodos moderados, mas aumente a frequência de vigilância para detectar mudanças. 10,2 a 15 mm/s Falha provável. Observe atentamente qualquer mudança e esteja preparado para intervenção para reparos. acima de 15 mm/s Perigo de falha imediata Tabela 2 - Limites Recomendados por John S. Mitchell para Velocidades Globais (Não Filtradas) de Carcaças de Mancais Naturalmente, algumas restrições devem ser estabelecidas no uso de um critério tão geral. Ele se aplica a máquinas operando na faixa de 900 a 6.000 rpm e a medições do valor de pico da velocidade de vibração, limitadas à banda de 10 a 1.000 Hz e realizadas na carcaça de mancais de equipamentos típicos como: motores elétricos, bombas, ventiladores exaustores, turbinas a vapor de pequeno e médio porte e compressores de carcaça bi-partida, com flange horizontal e mancais externos apoiados ao longo de aproximadamente 180o. Com equipamentos atípicos, os princípios são os mesmos mas os limites do critério de severidade devem ser modificados para se adequar às condições especificas de cada tipo de equipamento. Considere por exemplo, um compressor com flanges verticais, relação de pesos carcaça / rotor de 30:1 ou mais e mancais apoiados em 360o. Como a transmissão de vibrações do eixo para a carcaça desta máquina é muito baixa, para avaliar a sua condição deve-se usar limites da ordem de 1/5 dos apresentados na Tabela 2. Algumas vezes o caso é justamente o oposto - os limites recomendados são muito baixos para uma máquina especifica. Exemplos dessa categoria bombas centrífugas verticais com grande altura entre o lado livre do motor e a flange inferior de fixação, que podem apresentar vibrações até 100 % maiores do que bombas horizontais e caixas de engrenagens, cujas características normais incluem uma grande excitação respectivamente na freqüência de engrenamento. Dessa forma, pode-se concluir que apenas a potência e a velocidade de operação não são suficientes para classificar as máquinas quanto ao nível de vibração esperado em funcionamento normal. Outros exemplos que ilustram as diferenças, as vezes dramáticas, entre os níveis de vibração de máquinas de mesma potência e rotação podem ser citados: naturalmente um compressor alternativo gera vibrações muito mais elevadas do que um compressor hermético de refrigeração e este apresentará vibrações mais elevadas do que um fuso de retífica. Como as Norma VDI e ISO e reconhecem, desde 1964, não só as características de projeto, mas também as condições de montagem, principalmente o emprego de isoladores de vibração, afetam dramaticamente os níveis de vibração. Nos últimas décadas vários propostas foram elaboradas no sentido de desenvolver critérios que permitam uma avaliação mais precisa das condições de um grande número de equipamentos industriais típicos, estabelecendo limites diferenciados mais adequados para cada tipo de equipamento, que levem em conta as variações de suas características construtivas e dinâmicas e a sua forma de montagem (isolado ou não isolado). Um critério bastante amplo foi desenvolvido por James E. Berry, da empresa americana de consultoria TAC - Technical Associates of Charlotte, e é apresentado na tabela 3. Esse critério foi desenvolvido especificamente para aplicação em serviços de manutenção preditiva e se baseia nas experiências acumuladas pela TAC ao longo de várias décadas de serviços prestados a clientes dos mais diversos setores industriais, monitorando equipamentos bastante variados, incluindo desde equipamentos básicos de processo e utilidade até fusos compactos de centros de usinagem de alta velocidade e misturadores de baixa rotação. Como o próprio autor salienta, embora esses limites tenham resistido ao teste do tempo e tenham se mostrado excelentes valores de referência, eles não pretendem ser definitivos, mas devem ser considerados como um ponto de partida para uma avaliação inicial, quando pouco se conhece sobre a máquina além dos seus dados básicos de placa, condições nominais de operação e tipo de montagem. Posteriormente, à medida em que mais medições na mesma máquina estiverem disponíveis, os limites de alarme devem ser revistos e, eventualmente, ajustados, com base critérios que serão abordados mais adiante. Valor RMS da Velocidade de Vibração (mm/s) TIPO DE MÁQUINA Bom Aceitável Alarme 1 (Alerta) Alarme 2 (Perigo) Ventiladores de Torres de Resfriamento Eixos tubulares longos até 6,7 6,7 a 10,8 10,8 16,0 Eixos curtos com transmissão por correia até 4,9 4,9 a 7,6 7,6 11,0 Eixos curtos com acoplamento direto até 3,6 3,6 a 5,4 5,4 8,1 Compressores Alternativos até 5,8 5,8 a 9,0 9,0 14,0 De fusos rotativos (lobulares) até 5,4 5,4 a 8,1 8,1 12,2 Centrífugos com/sem engrenagens externas até 3,6 3,6 a 5,4 5,4 8,1 Centrífugos com engrenagens internas (medição axial) até 3,6 3,6 a 5,4 5,4 8,1 Centrífugos com engrenagens internas (medição radial) até 2,7 2,7 a 4,5 4,5 6,8 Ventiladores, Exaustores e Sopradores De fusos rotativos (lobulares) até 5,4 5,4 a 8,1 8,1 12,2 Sopradores acionados por correias até 4,9 4,9 a 7,6 7,6 11,0 Ventiladores com acoplamento direto até 4,5 4,5 a 6,7 6,7 10,2 Ventiladores de Ar Primário até 4,5 4,5 a 6,7 6,7 10,1 Grandes ventiladores de circulação forçada até 3,6 3,6 a 5,4 5,4 8,1 Grandes ventiladores de circulação induzida até 3,1 3,1 a 4,9 4,9 7,4 Ventiladores com rotor montado no eixo do motor até 3,1 3,1 a 4,9 4,9 7,4 Ventiladores axiais até 2,7 2,7 a 4,5 4,5 6,8 Conjuntos Moto Geradores Acionados por correia até 4,9 4,9 a 7,6 7,6 11,0 Com acoplamento direto até 3,6 3,6 a 5,4 5,4 8,1 Chillers Alternativos até 4,5 4,5 a 7,2 7,2 11,0 Centrífugos até 3,6 3,6 a 5,4 5,4 8,1 Centrífugos herméticos até 2,7 2,7 a 4,0 4,0 6,0 Grandes Conjuntos Turbo Geradores 3600 rpm até 3,1 3,1 a 4,9 4,9 7,4 1800 rpm até 2,7 2,7 a 4,0 4,0 6,0 Bombas Centrífugas Bombas verticais com 3,5 a 6,0 m de altura até 5,8 5,8 a 9,0 9,0 14,0 Bombas verticais com 2,5 a 3,5 m de altura até 4,9 4,9 a 7,6 7,6 11,0 Bombas verticais com 1,5 a 2,5 m de altura até 4,0 4,0 a 6,3 6,3 9,5 Bombas verticais com 0,0 a 1,5 m de altura até 3,6 3,6 a 5,4 5,4 8,1 Horizontais de uso geral com acoplamento direto até 3,6 3,6 a 5,4 5,4 8,1 Bombas de alimentação de caldeira até 3,6 3,6 a 5,4 5,4 8,1 Bombas hidráulicas até 2,2 2,2 a 3,6 3,6 5,4 Máquinas Ferramenta Motor até 1,8 1,8 a 3,1 3,1 4,7 Entrada da caixa de engrenagens até 2,7 2,7 a 4,0 4,0 6,0 Saída da caixa de engrenagens até 1,6 1,6 a 2,7 2,7 4,1 Fuso em operação de desbaste até 1,0 1,0 a 1,8 1,8 2,7 Fuso em operação de acabamento até 0,7 0,7 a 1,1 1,1 1,7 Fuso em operação de acabamento fino até 0,4 0,4 a 0,7 0,7 1,1 Condições de aplicação e observações: 1) Medições do valor RMS de velocidade por transdutores rigidamente fixados à carcaça dos mancais. 2) Aplica-se à máquinas operando há algum tempo (não recomendado para testes de recepção de máquinas novas ou reformadas). 3) Velocidades de operação de 600 a 60.000 rpm. 4) Para máquinas sobre isoladores use alarmes 30 a 50 % mais altos. 5) Use para o acionador o mesmo alarme do acionado. Porém, para redutores ou multiplicadores use alarmes 25 % mais altos do que para o acionado. TABELA 3 CRITÉRIO PARA AVALIAÇÃO DA CONDIÇÃO GLOBAL DE EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS TÍPICOS Segundo James E. Berry – Technical Associates of Charlotte Vibrações de Rotores Os critérios mais empregados para a avaliação de vibrações de rotores, medidas com proxímetros, são os das Normas API e das Recomendações de Operação da Dresser Industries Inc. Os primeiros são indicados para recepção de máquinas novas e a último para avaliação de máquinas em operação. O critério das Recomendações de Operação da Dresser Industries Inc. para avaliação de compressores de sua fabricação é apresentado na figura 7, juntamente com o limite especificado pelas Normas API, para comparação. Ambos se aplicam a valores pico a pico de deslocamento não filtrado, porém, por se tratar de um critério de aceitação para máquinas novas ou reformadas, o limite das Normas API é mais conservador. Figura 7 – Recomendações de Operação da Dresser Industries Inc. e Normas API As Normas API 612, 613 e 617, que se aplicam respectivamente a turbinas a vapor, compressores centrífugos e engrenagens helicoidais simples especificam o seguinte: “Durante o teste de fábrica, com a máquina montada, operando em velocidade máxima contínua, ou qualquer velocidade dentro da faixa de operação especificada, o valor pico a pico da vibração não filtrada medido em qualquer plano adjacente à cada mancal radial não deve exceder o menor valor entre 2,0 mils e : 12000 Valor Pico a Pico não filtrado = (mils) vmc onde vmc é a velocidade máxima contínua em rpm. Na velocidade de desarme da turbina a vibração não deve exceder o valor acima mais 0,5 mil ”. O run-out total elétrico e mecânico combinados não deve exceder o maior valor entre 25% do limite admissível de vibração ou 0,25 mil. O run out captado por cada proxímetro é igual a leitura obtida ao se girar lentamente o rotor em seus mancais ou em blocos “V”. Outro critério para avaliação de vibrações de eixos e é apresentado na (Tabela 4) e se baseia na comparação entre os níveis de vibração e as folgas dos mancais, podendo ser considerado um critério quantitativo. Esse critério foi desenvolvido pelo IPT para o monitoramento de turbinas a vapor e grandes compressores instalados nas refinarias da Petrobrás e foi testado e aprovado ao longo de oito anos durante um programa de monitoração dessas máquinas. É interessante notar que, uma vez que máquinas com maior velocidade apresentam menores folgas de mancais, esses limites são bastante coerentes com os das Recomendações Dresser e das Normas API, porém apresentam maior sentido físico e possuem emprego mais prático. NÍVEL VALOR PICO A PICO DE DESLOCAMENTO (m) A - BOM até 30% da folga diametral B - ACEITÁVEL 30 a 50% da folga diametral C - ALERTA 50 a 70% da folga diametral D - PERIGO Acima de 70% da folga diametral Tabela 4 – Critério IPT / Petrobrás para Avaliação de Vibrações de Eixos Estabelecendo Critérios Específicos para Avaliar as Características de Vibração Limites baseados em níveis globais são aceitáveis para uma boa porcentagem das máquinas de uma planta. Entretanto, existem várias situações onde é extremamente desejável refinar o processo e conceber critérios mais detalhados para permitir uma detecção antecipada de problemas incipientes nos vários componentes de equipamentos complexos. Com essa finalidade, é necessário recorrer a métodos mais detalhados de avaliação das vibrações, tais como alarmes diferenciados por bandas de frequência ou por componentes dos espectros, muitas vezes envolvendo mais de uma grandeza de medida (deslocamento, velocidade e/ou aceleração) ou outros parâmetros, como o fator de crista ou o envelope da forma de onda. Um Critério Composto para Avaliação de Caixas de Engrenagens – Norma AGMA 426 As vibrações geradas por caixas de engrenagens podem se estender desde frequências bem baixas, como as geradas por defeitos como instabilidades em mancais, até frequências bem altas como a de engrenamento e seus harmônicos. Por essa razão, a Norma AGMA 426 da American Gear Manufactures Association foi a primeira a reconhecer a necessidade do emprego da análise de espectros e de várias grandezas para uma completa avaliação das condições de funcionamento de caixas de engrenagens. Essa norma se aplica a engrenagens helicoidais simples e duplas, de alta velocidade, isto é, com velocidade do pinhão maior do que 500 rpm ou velocidade tangencial da linha de engrenamento maior do que 7.000 pés/min., construídas conforme a especificação AGMA 421. Em resumo, o critério de avaliação da Norma AGMA 426 estabelece que as amplitudes das diversas componentes dos espectros de vibração de uma caixa de engrenagens não devem exceder os limites indicados na figura 8. Figura 8 – Critério de Avaliação da Norma AGMA 426 Caso as engrenagens seja apoiadas em mancais de rolamentos, as vibrações devem ser captadas na carcaça dos mancais. No caso de engrenagens equipadas com mancais de deslizamento, recomenda-se a medição do deslocamento do eixo junto aos mancais, através de proxímetros. Geralmente, as medidas de vibrações do eixo tornam-se não confiáveis para valores menores do que 0,6 mils, devido à excentricidade e erros de forma das engrenagens e à erros e falta de sensibilidade dos instrumentos. Por essas razões, a medição do deslocamento do eixo deve ser limitada a uma frequência máxima de 600 Hz. Caso for necessário medir vibrações acima dessa frequência, recomenda-se o emprego de acelerômetros fixados à carcaça dos mancais. Neste caso, o limite de aceleração aceitável para cada componente do espectro, é de 10 g pico. Ainda segundo a Norma AGMA 426, quando não for possível medir o espectro de frequências, qualquer um dos limites seguintes pode ser adotado para aceitação de caixas de engrenagens: 1) Um valor de pico de velocidade não filtrada de até 0,3 polegadas por segundo, mas sem exceder um valor pico a pico de deslocamento de 2,0 mils. 2) Um nível de deslocamento não filtrado obtido a partir da figura 8, usando como abcissa a velocidade de rotação do eixo. Desenvolvendo Critérios de Alarme em Função da Frequência Intensidade Relativa dos Componentes Um espectro normal de vibração de baixa freqüência (Figura 9) é dominado pela componente na freqüência de rotação (1N). Para se avaliar a condição de urna máquina a partir de um espectro desse tipo, pode-se simplesmente aplicar os limites das cartas de severidade anteriormente apresentadas. Porém, a maioria dos espectros não será tão simples como o da Figura 9, mas conterá diversos componentes adicionais (Figura 10). Neste caso, os limites das cartas de severidade podem ser usados para se avaliar a componente na freqüência de rotação e as demais componentes podem ser avaliadas por comparação com a amplitude da componente 1N. Figura 9 - Espectro Normal de Vibração de Baixa Freqüência Se as amplitudes das componentes adicionais forem pequenas, inferiores a 1/3 da amplitude na freqüência de rotação, e forem decrescendo com o aumento da freqüência, o espectro pode ser considerado normal e pode ser avaliado com base na amplitude da componente 1N. Entretanto, se o espectro contêm componentes acima ou abaixo da freqüência de rotação com amplitudes em excesso de aproximadamente 1/2 da amplitude da componente 1N, então algum defeito pode estar presente e o espectro deverá ser analisado detalhadamente para uma avaliação mais precisa da condição. Figura 10 - Espectro Anormal de Vibração de Baixa Freqüência Outros indícios claros de anormalidades são a presença de componentes não síncronos, geralmente associados a defeitos de rolamentos, e de componentes sub-síncronos ou sub-harmônicos, que podem ser gerados por instabilidades ou por defeitos em correias de transmissão. Finalmente, deve-se ressaltar que existem casos em que componentes espectrais são transmitidas de uma parte da máquina para outra, gerando exceções ao critério acima, que serão a seguir abordadas: O espectro de um par de engrenagens pode ser considerado como uma sobreposição de dois espectros distintos. De fato, ele poderá conter duas famílias de componentes, cada uma relacionada com a freqüência de rotação de um dos dois eixos, sem que isso seja indicativo de anormalidade. Neste caso, cada velocidade de rotação e seus harmônicos devem ser avaliados separadamente, pelo processo anteriormente descrito para espectros de máquinas com apenas uma velocidade de rotação. Geralmente, para avaliar a condição de unidades de alta velocidade, a presença de um componente de baixa freqüência pode ser ignorada, a menos é claro, que ele seja tão forte a ponto de representar uma ameaça à condição da máquina. Por exemplo, não é raro o espectro de uma turbina que aciona um redutor conter uma forte componente na freqüência de rotação da coroa de saída do redutor. Turbinas a gás com dois ou mais eixos caem na mesma categoria. É necessário considerar e avaliar separadamente as vibrações produzidas por cada eixo. Porém, em vários casos as frequências dos eixos são tão próximas, que pode ser necessário empregar técnicas especiais de análise, como média temporal síncrona, para isolar e avaliar individualmente as vibrações provenientes de cada parte da máquina. Exemplo típico é o dos rolos de prensas de papel e laminadores aonde há grande transmissão de vibrações de um rolo para outro. Alarmes por Bandas de Frequência Uma vez levantados os dados básicos do equipamento a ser monitorado, pode-se definir quais os defeitos que podem ocorrer nas máquinas que o compõem e quais as bandas de frequência e respectivos alarmes para a sua detecção antecipada. As bandas podem ser definidas a partir do conhecimento das frequências dos diversos defeitos, conforme detalhado no capítulo 5. Os limites de alarme de cada banda são estabelecidos a partir do perfil típico das amplitudes em função da frequência para uma máquina sadia, assunto que foi abordado na seção anterior. Para uma bomba centrífuga horizontal com mancais de rolamentos e rotor com 6 pás, os parâmetros de análise e limites de alarme podem ser os seguintes: Descrição Faixa de Frequência Grandeza Alarme 1 Alarme 2 Nível Global 0 a 5000 Hz Velocidade 5,0 mm/s 7,1 mm/s Correia / Instabilidade 0.30 a 0,80 xRPM Velocidade 1,5 mm/s 2,2 mm/s Desbalanceamento 0,80 a 1,50 xRPM Velocidade 4,5 mm/s 6,4 mm/s Desalinhamento 1,50 a 2,50 xRPM Velocidade 2,2 mm/s 3,2 mm/s Folgas 2,50 a 5,50 xRPM Velocidade 1,5 mm/s 2,2 mm/s Folgas / Rolamento 5,50 a 10,50 xRPM Velocidade 1,4 mm/s 2,0 mm/s Folgas / Rolamento 10,50 a 25,50 xRPM Velocidade 1,2 mm/s 1,8 mm/s Freq. Naturais Rolamento 1 800,0 a 2500,0 Hz Aceleração 1,5 g 3,0 g Freq. Naturais Rolamento 2 2500,0 a 5000,0 Hz Aceleração 1,0 g 2,0 g Condição do Rolamento > 5,0 kHz Aceleração 2,1 g 4,2 g
Freq. de Passagem de Pás 5,50 a 6,50xRPM Velocidade 2,2 mm/s 3,2 mm/s

Tabela 5 – Bandas de Frequência e Alarmes para uma Bomba Centrífuga

Um conjunto de parâmetros de análise para o motor de indução que aciona essa bomba pode incluir as seguintes bandas e respectivos alarmes:

Descrição Faixa de Frequência Grandeza Alarme 1 Alarme 2
Nível Global 0 a 5000 Hz Velocidade 5,0 mm/s 7,1 mm/s
Correia / Instabilidade 0.30 a 0,80 xRPM Velocidade 1,5 mm/s 2,2 mm/s
Desbalanceamento 0,80 a 1,50 xRPM Velocidade 4,5 mm/s 6,4 mm/s
Desalinhamento 1,50 a 2,50 xRPM Velocidade 2,2 mm/s 3,2 mm/s
Folgas 2,50 a 5,50 xRPM Velocidade 1,5 mm/s 2,2 mm/s
Folgas / Rolamento 5,50 a 10,50 xRPM Velocidade 1,4 mm/s 2,0 mm/s
Folgas / Rolamento 10,50 a 25,50 xRPM Velocidade 1,2 mm/s 1,8 mm/s
Freq. Naturais Rolamento 1 800,0 a 2500,0 Hz Aceleração 1,5 g 3,0 g
Freq. Naturais Rolamento 2 2500,0 a 5000,0 Hz Aceleração 1,0 g 2,0 g
Condição do Rolamento > 5,0 kHz Aceleração 2,1 g 4,2 g
120 Hz 119,9 a 125,0 Hz Velocidade 1,4 mm/s 2,0 mm/s
Obs.: Caso se conheça o número de barras do rotor e de ranhuras do estator pode-se prever também duas bandas englobando a suas frequências de passagem.

Tabela 6 - Bandas de Frequência e Alarmes para um Motor de Indução

Reconhecendo Alterações nas Condições das Máquinas

Ainda mais importante do que conhecer o valores atuais dos parâmetros de análise das vibrações é acompanhar a sua evolução ao longo do tempo, através de curvas de tendência.

Valores estáveis de qualquer parâmetro sugerem condições mecânicas estáveis, mas uma tendência de aumento indica uma mudança na condição que levará, ao final, a dificuldades se a situação permanecer não controlada. Assim, valores absolutos reduzidos, porém com forte tendência ascendente, podem ser muito mais problemáticos do que valores absolutos elevados porém estáveis.

Por exemplo, assuma que uma vistoria de vibração foi feita em uma máquina na véspera de sua desativação para manutenção preventiva. Todos os níveis de vibração estão dentro dos limites, assim decide-se não fazer qualquer serviço na máquina. Esta é uma boa decisão? Bem, ela pode não ser caso um ou mais níveis estejam em tendência de crescimento em uma taxa tal que os limites seriam excedidos antes da parada programada seguinte.

Portanto, medições isoladas não são suficientes para definir exatamente a condição mecânica de um equipamento. É fundamental conhecer também como as amplitudes estão variando com o tempo para se tomar uma decisão válida sobre a necessidade de uma intervenção corretiva.

Por isso, uma boa Manutenção Preditiva exige medições sistemáticas a intervalos regulares para que se possa dispor de uma base estatística consistente, que permita realizar prognósticos confiáveis sobre as condições dos diversos componentes.

Um limite de vibração nunca deve ser aumentado até que um estudo cuidadoso prove ser esse aumento justificável devido à alguma característica de projeto da máquina e não à um problema e que esses níveis podem ser tolerados sem fadiga ou desgaste prematuro de componentes.

Na prática, a descoberta tardia de um defeito de projeto, como uma ressonância estrutural, ocorre com bastante freqüência e requer uma revisão significativa a um custo elevado. Tipicamente, o fabricante estudará a situação, verificará se os esforços não estão excedendo os limites de fadiga dos componentes, e proporá um limite de vibração mais elevado para acomodar o problema.

Mesmo que a natureza específica do problema possa permitir um limite incrementado, a sua adoção possui dois efeitos colaterais indesejáveis:

1) O início de qualquer outro problema será mais difícil de distinguir no meio da excitação normal.

2) Permitir que uma vibração elevada seja considerada uma característica normal pode causar, no pessoal envolvido, a perda de respeito pela vibração como indicador de condição. Uma vez que um operador é convencido que uma vibração obviamente alta é aceitável para uma máquina, por que ele deveria se preocupar quando uma outra máquina começasse a vibrar no mesmo nível ?

Essa observação certamente não impede pequenos refinamentos, como permitir 8,8 mm/s em lugar de 6,3 mm/s como um limite tolerável mais alto, desde que a experiência com um equipamento especifico prove que isso evita falsos alarmes, sempre indesejáveis.


Avaliação de Espectros Complexos a partir de uma Linha Base

Existem três métodos para estabelecer uma Linha Base ou Espectro de Referência que caracteriza o comportamento normal de um certo tipo de máquina:

1) As características de um grupo de máquinas similares podem ser comparadas às características de uma unidade do grupo em boas condições. Pode-se selecionar um grupo de máquinas semelhantes e definir as características de vibração de uma delas, considerada em boas condições, para servir de linha base ou de referência para a avaliação dos níveis e espectros de vibração registrados nas demais máquinas do grupo.
2) No caso de um grupo de máquinas similares, todas em boas condições, para uma precisão ainda maior, pode-se usar como referência para avaliação dos diversos componentes das máquinas os valores estatísticos médios dos respectivos parâmetros de análise ou componentes de espectros computados para todo o conjunto de máquinas do grupo. Além disso, os valores máximos e mínimos registrados podem ser usados como um envelope do comportamento esperado.
3) Finalmente, no caso em que um grupo amostral não é disponível, as referências estatísticas podem ser extraídas a partir dos dados registrados em uma única máquina ao longo de um extenso período de tempo.
Figura 11 - Selecionando Uma Linha Base de Um Grupo Amostral

Um exemplo do primeiro método é apresentado na Figura 11 e se refere a registros do ruído sonoro emitido por 05 unidades propulsoras de aviões. Os sinais foram captados com os aviões voando em altitude de cruzeiro, por um microfone colocado no interior da cabine.

Após um exame de todos os registros, a assinatura do topo foi selecionada como a que melhor descreve a condição normal. Outras duas assinaturas foram consideradas indicativas de problemas como exposto a seguir.

Na assinatura do meio, note uma componente significativamente maior na velocidade de rotação do ventilador, indicando desbalanceamento do seu rotor. Note também que o gerador de gás dessa unidade está em melhores condições do que o gerador da unidade de referência, pois a amplitude correspondente é menor do que a da linha de base.

Finalmente, a assinatura inferior corresponde a uma unidade com um ventilador avariado. Note que a amplitude da componente na freqüência de rotação do ventilador é muito maior que a mesma componente na assinatura de linha base e é seguida por uma série de harmônicos expressivos que não estão presentes na linha base.

Um exemplo do segundo método é ilustrado a seguir. A Figura 12 contém assinaturas típicas e a linha base construída para um modelo de turbina a gás utilizada em serviço de geração de energia.


Figura 12 - Construindo Uma Linha Base Estatística

A linha base foi construída a partir de onze assinaturas do tipo mostrado acima. A linha horizontal no meio de cada retângulo representa a amplitude média calculada para cada componente, enquanto que os lados superior e inferior do retângulo representam as amplitudes máximas e mínimas observadas no grupo de amostras.

Esse método estabelece um modelo estatístico com limites bastante específicos, que podem ser aplicados a um conjunto de máquinas similares, ao invés de se basear em critérios gerais que podem não ser adequados para um tipo particular de máquina, com características construtivas peculiares.

Dessa forma, pode-se facilmente determinar se uma certa unidade é melhor ou pior que a média e, no caso de ser pior, o quanto ela se aproxima dos limites obtidos em um grupo significativo de máquinas similares. Utilizando-se esse método pode-se, portanto, obter uma avaliação bastante precisa da condição mecânica de uma máquina.

Para uma aplicação correta do método estatístico é necessário contudo que o grupo de amostras não possua um defeito comum escondido. Também é necessário registrar os dados sempre nas mesmas condições de operação, pois as amplitude de vibração, particularmente em altas freqüências, podem sofrer grandes alterações em decorrência de mudanças nas condições de operação.

Assim, em alguns casos, uma assinatura de linha base pode se aplicar apenas a uma faixa operação restrita. Embora seja possível construir várias linhas básicas para diversas condições de operação, é mais fácil estipular que as medições sejam sempre feitas em determinadas condições de operação.

Para terminar, dois cuidados devem ser observados na construção de uma de linha base usada para comparar dados automaticamente em computador:
1) Os desvios admissíveis da linha base devem ser amplos o suficiente para acomodar variações normais, e pequenos o suficiente para se possa detectar alterações das condições mecânicas.
2) A faixa entre os componentes significativos deve possuir algum valor admissível de forma tal que ruídos de baixo nível sejam ignorados e que o sistema reconheça o aparecimento de qualquer atividade espectral adicional expressiva acima desse valor.

Rotas de Medição (Trajeto)

Uma vez que as máquinas foram cadastradas no banco de dados e seus pontos e condições de medição foram definidos, as “rotas” ou trajetos de medição podem ser criadas.

Uma rota é uma lista de máquinas (e respectivos pontos de medição) selecionadas entre as máquinas de uma estação, célula, ou área e, geralmente, ordenada de modo que o trajeto a ser percorrido pelo técnico enquanto coleta os dados seja o mais eficiente possível.

Os programas de MPd permitem construir as rotas selecionando-se uma máquina por vez, ou uma área inteira. Dependendo da capacidade de memória do coletor e do tamanho das rotas, diversas rotas podem ser carregadas simultaneamente em um coletor de dados atual.

A edição das rotas não afeta as definições de máquinas ou pontos de medição no banco de dados de MPd. Em alguns programas, pode-se desabilitar pontos de medição ou máquinas em uma determinada rota e definir condições para aquisição de dados de espectro e formas de onda.

Selecionando uma Equipe de Coleta e Análise

A vibração é um fenômeno complexo, resultante de uma combinação de muitas excitações simultâneas sobre a máquina ou estrutura em estudo.

Dessa forma, as técnicas de medida de vibração englobam um grande conjunto de conceitos e de regras práticas, que exigem da pessoa encarregada das medições uma bagagem razoável de conhecimentos, que incluem:


- Quais informações se deseja obter;

- Onde captar estas informações;

- Como obtê-las;

- Como condiciona-las convenientemente;

- Como apresentar os resultados e

- Como interpretá-los.

Por outro lado o operador do instrumento, aquele que efetivamente fará as medidas, necessita possuir alguns requisitos:

- Profundo respeito pelo instrumento;

- Executar a medida no ponto e direção indicados, segundo as condições especificadas;

- Verificar corretamente os resultados e as condições da medida e

- Entender o suficiente da dinâmica da máquina para poder reconhecer as medições corretas e as situações de alarme.