Com base na experiência acumulada por vários

ANÁLISE DE VIBRAÇÃO – NÍVEL I
*Eng. Remo Alberto Pierri – Transmotor MBC
*Eng. Maurício Coronado - GYR
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 a 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 à 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
seqüencial 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, deve também ser estabelecida 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 às vibrações medidas em outros pontos.
É prática comum numerar seqüencialmente os mancais no sentido do acionador para o
acionado, isto é, iniciar a numeração dos pontos de medição no mancai externo do
acionamento, e prosseguindo até o mancai externo do equipamento acionado, como
ilustrado na Figura 1.
Assim, as posições 1, A, ou O (outboard) são reservados para o mancai externo de um
motor, as posições 2, B, ou I (inboard) são reservadas para o mancai 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.
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 d - deslocamento
a - aceleração p - peakvue ou e - envelope
Assim uma identificação completa poder a ser feita com 3 dígitos, por exemplo:
1 Hv - mancal do lado livre do motor, velocidade da vibração, direção horizontal,
4He - mancai do lado livre da bomba, envelope da vibração, direção horizontal,
3Aa - mancai 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 freqüências 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 tomem 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 os alcances 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 freqüência
de rotação da máquina:
Limite Inferior (em Hz) = RPS / 4 = RPM / 240
Resolução do Espectro
Uma vez definido o alcance de freqüências, 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 freqüência 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 os tipos 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
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.
Fonte: Apostila CSI:
Treinamento Análise de Vibrações Nível I – VIB I
Desenvolvida por: Eng. Remo Alberto Pierri – Transmotor MBC
Eng. Maurício Coronado - GYR