Vibração de máquina

Medição de vibrações em conformidade com a norma ISO 20816-1

O que é a vibração de máquina?

Vibração de máquina é o movimento de uma máquina ou das suas partes em resposta a uma força aplicada. A amplitude da vibração é a magnitude deste movimento, que é tipicamente medida em micrómetros, milímetros, ou metros.

O que causa vibrações nas máquinas?

As máquinas estão agora a ser operadas a velocidades e cargas de rotação cada vez mais elevadas, bem como a um funcionamento mais flexível em carga parcial e total, e sob condições de funcionamento cada vez mais severas. As vibrações nas máquinas podem ser causadas pelo movimento de uma variedade de fatores, incluindo cargas desequilibradas, desalinhamento de componentes, e superfícies irregulares. Em muitos casos, é possível a vibração indevida da máquina através de ajustes na máquina ou nas suas partes. No entanto, algumas vibrações são inevitáveis e podem causar problemas, tais como poluição sonora e desgaste dos componentes. Por conseguinte, é importante compreender como funciona a vibração da máquina para minimizar os seus efeitos negativos.

O que é a análise de vibração de máquina?

A análise de vibração de máquinas é utilizada para vários fins, desde a monitoramento operacional de rotina e testes de aceitação até testes experimentais avançados, bem como investigações diagnósticas e analíticas. A ISO 20816-1 (antiga ISO10816) fornece diretrizes principalmente para monitoramento operacional e testes de aceitação, fornecendo limites para três quantidades de vibração primária: deslocamento, velocidade e aceleração. Os medidores de vibração SVANTEK estão equipados com todos os filtros necessários para análise de vibração, medições de vibração de máquinas e monitoramento do estado das máquinas.

Por que medir a vibração?

A medição da vibração é a melhor forma de avaliar condições dinâmicas como o equilíbrio (vibração geral), falhas de rolamento (envolvente), e tensão dos componentes. O excesso de vibração é um sintoma comum de problemas mecânicos. A vibração pode ser utilizada para medir problemas tais como desequilíbrio do rotor, desalinhamento, folga mecânica, ressonância estrutural, fundação macia, e falhas na malha da engrenagem. O atual estado de saúde de uma máquina pode ser determinado medindo a vibração “global” de uma máquina, de um rotor em relação a uma máquina, ou da estrutura da máquina e comparando a medição com a norma.

Vibração da máquina

Monitoro

Causas de vibração

A vibração é uma das questões mais comuns que podem afetar maquinário, e pode ter várias causas. Uma das mais comuns é a falta de pesos de equilíbrio. Quando faltam os pesos de equilíbrio, este descarrega o componente rotativo, provocando a vibração da máquina. Outra causa comum de vibração é o desgaste ou a danificação dos rolamentos. Quando os rolamentos estão danificados, podem provocar a oscilação do componente rotativo, o que também leva à vibração.

O que é a manutenção preditiva?

A manutenção preditiva é o processo de recolha de dados das máquinas enquanto estas funcionam para ajudar nas decisões sobre a sua saúde, reparações, e potenciais actualizações antes de uma avaria imprevista. O objetivo da manutenção preditiva é aumentar a rentabilidade através da redução dos custos de manutenção.

Comparação de tendências

Comparar a leitura mais recente com leituras anteriores para o mesmo Ponto de medição, o que lhe permite observar como os valores de vibração do Ponto estão “em tendência” ao longo do tempo, é a forma mais eficaz e fiável de avaliar a severidade da vibração. Quando os valores são apresentados numa “trama de tendência”, é mais simples compreender esta comparação de tendência entre os dados atuais e os anteriores. Um gráfico de tendência mostra valores do presente e do passado mostrados ao longo do tempo. Uma leitura de base (bem conhecido) também deve ser incluída nos registos de medição. Após uma revisão ou quando outros indicadores indicarem que a máquina está a funcionar corretamente, o valor da linha de base pode ser obtido. Para identificar alterações na máquina, os dados subsequentes são comparados com a linha de base.

Técnicas de medição

As medições de vibração de máquinas são utilizadas para uma variedade de tarefas, incluindo monitorização operacional de rotina, testes de aceitação, testes experimentais sofisticados, estudos de diagnóstico e analíticos, e mais. Os muitos objetivos de medição diferentes resultam numa vasta gama de técnicas de interpretação e avaliação.

As medidas tomadas em peças não rotativas são suficientes para que algumas máquinas caracterizem as suas características de funcionamento em termos de funcionamento sem problemas. Outros tipos de máquinas, como turbinas a vapor, turbinas a gás e turbocompressores, podem exibir uma variedade de modos de vibração na gama de velocidade de serviço. As máquinas destas classes requerem uma forma mais precisa e sensível de acompanhar as mudanças nas condições de vibração, tais como as medidas de vibração do eixo.

É prática comum medir a vibração em peças não rotativas ou medir a vibração relativa do eixo, ou ambas. O tipo de medição para o sistema de protecção é normalmente baseado na experiência do fabricante da máquina. A medição da vibração deve ser de banda larga, para que o espectro de frequência da máquina seja adequadamente coberto.

As medições de vibração em partes não rotativas são geralmente efetuadas com um transdutor sísmico que detecta a velocidade absoluta ou aceleração das partes da estrutura em que está montado (por exemplo, a caixa de rolamentos). As medições da vibração relativa do eixo são geralmente efetuadas com um transdutor sem contacto que detecta o deslocamento vibratório entre o eixo e um membro estrutural no qual está montado (por exemplo, a caixa de rolamentos).

Grandeza da vibração

A Magnitude da Vibração é definida dentro deste grupo de padrões como o valor máximo da velocidade RMS da banda larga na gama de frequências especificada (tipicamente de 10 a 1.000 Hz), conforme avaliado na estrutura em pontos prescritos. Para avaliar as vibrações da máquina, podem ser utilizadas as seguintes grandezas de medição:

deslocamento vibratório, medido em micrómetros;
velocidade de vibração, medida em milímetros por segundo;
aceleração da vibração, medida em metros por segundo quadrado.

Como reduzir a vibração nas máquinas?

Para reduzir a vibração nas máquinas, certifique-se de que todos os pesos de equilíbrio estão no lugar. Em segundo lugar, verificar os rolamentos e substituir os que estiverem gastos ou danificados. Ao tomar estas simples medidas, pode ajudar a reduzir a vibração nas suas máquinas e mantê-las a funcionar sem problemas.

Medidas

Instrumentação

Medidor de nível de vibração

O medidor que mede a aceleração, velocidade e deslocamento por vibração com uma ponderação de frequência necessária.

Medição de RPM

Paralelamente à medição da vibração, os contadores oferecem a medição das RPM com tacómetro laser.

FFT

As transformações rápidas de Fourier são cálculos matemáticos que transformam, ou convertem, uma forma de onda do domínio do tempo (amplitude versus tempo) numa série de ondas senoidais discretas no domínio da frequência.

Os instrumentos utilizados devem ser concebidos para funcionar satisfatoriamente no ambiente para o qual devem ser utilizados, por exemplo, no que diz respeito à temperatura e humidade. As especificações para instrumentos de medição da severidade da vibração são dadas na ISO 2954 e os instrumentos de medição da vibração do eixo são especificados na ISO 10817-1.

Deve ser dada especial atenção para assegurar que o transdutor de vibração é corretamente montado e que a sua presença não afeta as características de resposta à vibração da máquina. As especificações para os acelerômetros de montagem são dadas na ISO 5348, que, em princípio, são também aplicáveis aos transdutores de velocidade.

A instrumentação moderna pode fornecer múltiplos métodos para fornecer um valor de medição. Os critérios de aceitação aqui são baseados na velocidade r.m.s. em mm/s para medições em peças não rotativas e deslocamento pico a pico em micrómetros para medições em peças rotativas. Os critérios de aceitação podem ser escalados adequadamente para corresponderem às unidades em uso comum no local, utilizando as mesmas hipóteses que as programadas nos sistemas de controlo distribuídos.

É desejável que o sistema de medição tenha previsto a calibração on-line da instrumentação de leitura e, além disso, tenha saídas isoladas adequadas para permitir análises adicionais, conforme necessário.

Vibração da máquina

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