É possível detectar falhas em componentes de máquinas, por meio de vibrações? – Segunda Parte

sáb, mar 19, 2011, 834 views

Máquinas  

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por Francisco Matos (Codó)

Os níveis de vibrações de uma máquina podem ser representados de várias formas, todavia a maneira mais usual de representação é a espectral ou frequencial, em que a amplitude da vibração é dada de acordo com a frequência.

As anomalias espectrais podem ser classificadas em três categorias: picos que aparecem nas frequências múltiplas ou como múltiplos da velocidade desenvolvida pelo rotor, picos que aparecem em velocidades independentes da velocidade desenvolvida pelo rotor e densidade espectral proveniente de componentes aleatórios da vibração.

Picos que aparecem nas frequências múltiplas ou como múltiplos da velocidade desenvolvida pelo rotor – Dentro dessa classe, os picos são causados pelos seguintes fenômenos: desbalanceamento de componentes mecânicos; desalinhamento; mau ajuste mecânico; avarias nas engrenagens; turbilhonamento da película de óleo; excitação hidrodinâmica e mau estado da correia de transmissão.

O fenômeno do desbalanceamento é a causa mais comum das vibrações, sendo caracterizado por uma forte vibração radial que apresenta a mesma frequência de rotação do rotor.

O desalinhamento também é bastante comum em máquinas e provoca vibrações na mesma frequência de rotação do rotor, ou em frequências múltiplas, notadamente no caso de dentes acoplados.

Quando se tem um mau ajuste mecânico de um mancal, por exemplo, ou quando a possibilidade de um movimento parcial dele, no plano radial surge uma vibração numa frequência duas vezes maior que a velocidade de rotação do eixo.. Essa vibração aparece por causa do efeito de desbalanceamento inicial e pode adquirir uma grande amplitude em função do desgaste do mancal.

No caso de engrenamento entre uma coroa e um pinhão, por exemplo, ocorrerá sempre um choque entre os dentes das engrenagens. Isto gera uma vibração no conjunto, cuja frequência é igual à velocidade de rotação do pinhão multiplicado pelo seu número de dentes.

O mau estado de uma correia em “V” provoca variação de largura, sua deformação etc., e como consequência faz surgir variações de tensão que, por sua vez, criam vibrações de frequência iguais àquela da rotação da correia. Se as polias não estiverem bem alinhadas, haverá um grande componente axial nessa vibração.

Picos que aparecem em velocidades independentes da velocidade desenvolvidas pelo rotor – Os principais fenômenos que podem criar picos com frequências não relacionadas à frequência do rotor são causados pelos seguintes fatores: vibração de máquinas vizinhas; vibrações de origem elétrica e ressonância da estrutura ou eixos.

Vibração de máquinas vizinhas – O solo, bem como o apoio de alvenaria que fixa a máquina, pode transmitir vibração de uma máquina para outra. Nas Embarcações conhecemos muito bem esse fenômenos e devemos ficar atentos para não deixar a propagação influir no funcionamento dos equipamentos próximos um do outro. O reaperto dos parafusos de fixação se faz necessário, sempre.

Vibrações de origem elétrica – As vibrações das partes metálicas do estator e do rotor, sob excitação do campo eletromagnético, produzem picos com frequências iguais às daquele rotor. O aumento dos picos pode ser um indício de degradação do motor. Por exemplo, diferenças no campo magnético do indutor devido ao número desigual de espiras no enrolamento do motor.

Ressonância da estrutura ou eixos – Cada componente da máquina possui uma frequência própria de ressonância. Se uma excitação qualquer tiver uma frequência similar àquela de ressonância de um dado componente, um pico aparecerá no espectro.

As máquinas são sempre projetadas para que tais frequências de ressonância não se verifiquem em regime normal de funcionamento, aceitando-se o seu aparecimento somente em regimes transitórios.

Densidade espectral proveniente de componentes aleatórios da vibração – Os principais fenômenos que provocam modificações nos componentes aleatórios do especto são os seguintes: cavitação; escamação dos rolamentos e atrito.

Cavitação – Esse fenômeno hidrodinâmico induz vibrações aleatórias e é necessário reconhecê-las de modo que se possa eliminá-las, modificando-se as características de aspiração da bomba. A cavitação pode ser também identificada pelo ruído característico que produz.

Não podemos esquecer que as vibrações aleatórias ou não determinística são aquelas em que não são possíveis prever o que irá acontecer no movimento vibratório. Diferente da vibração determinística que é aquela que se pode prever todas as características do movimento vibratório em qualquer instante de tempo.

Escamação dos rolamentos – A escamação de uma pista do rolamento provoca choques e uma ressonância do mancal que é fácil de identificar com um aparelho de medida de ondas de choque.

Na análise espectral, esse fenômeno aparece nas altas frequências, para uma densidade espectral que aumenta à medida que os rolamentos deterioram.

Se avaria no rolamento fosse em um ponto apenas, seria possível ver um pico de frequência ligada à velocidade do rotor e às dimensões do rolamento (diâmetro das pistas interiores e exteriores, número de rolamentos etc.), todavia isto é muito raro de acontecer. Na verdade, um único ponto deteriorado promove a propagação da deterioração sobre toda a superfície da pista e sobre outras peças do rolamento, criando, assim, uma vibração do tipo aleatória.

Atrito – O atrito gera vibrações de frequência quase sempre elevada. O estado das superfícies e a natureza dos materiais em contato têm influência sobre a intensidade e a frequência das vibrações assim criadas. Parâmetros deste tipo são frequentemente esporádicos, difíceis de analisar e de vigiar.

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13 Respostas para “É possível detectar falhas em componentes de máquinas, por meio de vibrações? – Segunda Parte”

  1. Adriano Bezerra:

    Quem ainda acha que o assunto não deve ser levado a sério é só ver ai o que uma “vibracão” de quase 9 graus na escala Richter fez no Japão.

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  2. Breno Bidart:

    Na minha época não tive esse assunto na EFOMM. Seria ideal se fosses ministrado por um 1OM ou CFM com bastante experiência.
    Nem quando tirei a minha carta de 1OM em 1999 esse assunto ainda não tinha em pauta.Aprendi vendo muitos equipamentos quebrarem. Isso deve ter acontecido com todos. Esse tipo de prejuízos indiretos deve ter ajudado a quebrar muitas empresas de navegação.
    Se os maquinistas tiverem atenção a esse assunto com certeza poderá executar uma preventiva antes de quebrar o equipamento.
    Lembro que já pedi incansável mente a compra de um simples rolamento( isso aconteceu muitas vezes) a um gerente de terra, esse se recusou a comprar porque era caro. Só depois que o equipamento despedaçou é que se teve a compra de todas as peças. Antes era só o rolamento. Posso dizer que o prejuízo foi de 15 a 20 vezes maior.Essa foi uma das causas de quebrarem muitas empresas de navegação: Pessoas em terra incompetentes, tendo o cargo porque conhece fulano ou sicrano.
    O cargo técnico tem que se dado a um técnico, mesmo assim não pode ser qualquer um.
    Breno Bidart

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    • Misael Berdeide:

      Há muito apadrinhamento nas empresas de navegação e até mesmo Offshore. Isso acaba saindo muito caro.

      Abraço Breno.

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    • ederson silva meireles:

      é ísso que sempre falo com relaçao a manutençao preventiva,ou até mesmo a predidiva pois se trata de equipamentos caríssimos,e infelizmente tem muitos gerente de terra que nao entende porcaria nenhuma,se fosse no caso eu teria feito um relatório acompamhado de 2 testemunhas no caso MNM dizendo que a princípio era só o rolamento mas se o mesmo viesse a travar ou quebrar os prejuízos seria bem maior acompanhado das demais peças que compoe o conjunto.sendo este comportamento um prejuíso para a empresa .e que peça citada para reparar o problema ja teria sido repassado para o gerente de terra que no parecer ficou elas por elas.nao sei o C…de quem estaria na reta seria e sempre sera meu comportamento, com relaçao a este improvisto.

      Responder

  3. luiz afonso:

    Aqui no ciaba temos uma pessoa que é craque no assunto ,chama-sa Anna Cristina.professora de resistencia de materiais,ela foi minha professora no acom 9.
    ELA alem de meiga é uma exelente mestra no assunto

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  4. Paulo Costa:

    Complementando o que o Breno respondeu ao Berdeide,

    A materia chama-se Analise de Vibracoes. Realmente e uma materia dos atuais cursos de APMA, mas concordo que deveria ser ministrada ja nos Cursos de Maquinas e tambem de Nautica da EFOMM, mas como Analise de Vibracoes Aplicada, ou seja, menos calculos e mais estudo de casos, voltando-se o foco para acoes de identificacao, prevencao e correcao das falhas visando evitar as consequencias que normalmente sao onerosas.
    As vibracoes fazem parte da nossa vida de embarcado muito mais do que pensamos e elas chegam a ser a causa ate mesmo do nosso stress a bordo.
    Elas nao se fazem presentes so nos equipamentos, e sim vao tomando conta de toda a estrutura da unidade ou navio. Quem trabalha ou ja trabalhou em sondas de perfuracao de petroleo (DP ou ancorada) sabe muito bem do que eu estou falando, pois nessas sondas voce tem uma mistura de vibracoes diferentes que chega a ser absurda. E uma coisa totalmente diferente das vibracoes regulares que um MCP transmite a superestrutura de um navio durante uma travessia.

    Mais uma vez, Parabens ao Matos Codo’ pela serie sobre o assunto.
    Sao informacoes muito valiosas para todos os leitores, e nao somente para o pessoal de Maquinas. Ressalto o que o Adriano Bezerra colocou sobre o estrago que uma grande vibracao fez ao Japao (terra e mar).

    Saudacoes a todos.

    PAULO SERGIO MONTEIRO COSTA
    Oficial Superior de Maquinas
    CIAGA-EFOMM / 1984

    Responder

    • Erik Azevedo:

      Chefe Paulo, você mandou muito bem, em lembrar de NS DP, principalmente estes menores que possuem 3 ou mais thrusters a vante, e acredito quem em navios de Lançamento de Linhas a novela se repete, um desconforto enorme, até no passadiço chega a sacudir tudo, nos camarotes mais abaixo tudo trepida.
      Eu que já tripulei navio sonda antigo, classe Pelican, estes que a Noble tem e diversas outras conhece muito bem o que é um navio sem conforto, e que pega muito, até para o convés, já houve escala que ficava mais nos thrusters doque no deck rsrs

      Abraço

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    • Misael Berdeide:

      Eu realmente não tinha esta noção sobre o assunto, quero dizer, da importância do mesmo.

      Seria interessante pesquisar algo mais aprofundado sobre este assunto.

      Obrigado Chefe Paulo.

      Responder

  5. Antonio carlos:

    Este assunto é muito importante, principalmente em barco off shore com DP.
    Eu aprendi na prufttechnik na Alemanha, devido aquisição de equipamento.
    Mas no Brasil tem tecnicos e empresas com condições de dar aula de analise de vibração.
    SKF Brasil tem curso top de linha.
    Vamos melhorar nosso nivel profissional, nós somos os melhores, só precisamos de vergonha politica e fazer escolas tecnicas com profissionais serio, sem sindicato e MB envolvidos.

    Antonio Carlos – OSM – 1974

    Responder

  6. Paulo Costa:

    Concordo fielmente com o Antonio Carlos.
    O principal interesse em nos aprimorarmos tecnicamente deve ser nosso, antes de tudo.
    Havendo interesse da empresa em investir na capacitacao tecnica do seu funcionario, otimo, mas do contrario, o profissional precisa buscar isso por ele mesmo e correr atras do que a Escola nao deu.
    Ha custos sim, pois nenhum curso serio de ordem tecnica de qualquer area sai de graca, mas o conhecimento tecnico e atualizado nao tem preco no nosso mercado e este diferencial vale muito na hora de uma boa colocacao.
    Vale a pena se aprofundar em assuntos especificos como este que vem sendo descrito pelo Matos, por exemplo e outros relacionados a nossa atividade. No caso das vibracoes, a Analise de Vibracoes ja e item de manutencao preditiva em muitas empresas.
    Nosso potencial tecnico e realmente bastante forte e precisamos melhora-lo constantemente acompanhando a tecnologia, que nao para nunca de evoluir.
    Valeu, Antonio Carlos!

    Saudacoes a todos.

    PAULO SERGIO MONTEIRO COSTA
    Oficial Superior de Maquinas
    CIAGA-EFOMM / 1984

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  7. Evandro Pereira:

    A análise de vibração transformou-se em um dos mais relevantes métodos de predição na manutenção industrial, possuindo a sua maior aplicabilidade em equipamentos rotativos. O estágio atual de desenvolvimento dos instrumentos, sistemas de monitoração e softwares especializados é muito avançado, o que vem permitindo, por exemplo, que outras variáveis, além da vibração, sejam acompanhadas simultaneamente pelos mesmos instrumentos. È incrível como é palpável o ganho na operação segura do equipamento quando o mesmo tem sua saúde operacional acompanhada com essas técnicas. No mercado há equipamentos de diversos fabricantes que medem a severidade de vibração das máquinas, onde há normas que regulam essas severidades. Os fornecedores desses equipamentos se disponibilizam em dar o Curso Básico da operação desses equipamentos, bem como, noções de vibração. Mas é muito importante que o analista de vibração busco conhecimentos em análise de vibração em instituições e tenha conhecimento pleno em máquinas para tomada de decisão… Eu como OSM ressalto que os Oficiais de máquinas possuam capacidade de sobra para tal operação, pois, além do conhecimento acadêmico, carregam a bagagem teórica em máquinas que a vida embarcada os presenteia, bastanto para êxito somente o estudo de vibração em uma instituição ou livros, apostilas voltados para o assunto e etc.

    Evandro Pereira

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