Medidor de vibrações

A escolha de um equipamento de medida portátil, nomeadamente um medidor de vibrações resulta da interação de diversos fatores de ordem técnica e económica:

– Avarias a detetar

– Avarias a diagnosticar

– Número de pontos de medida

Uma das preocupações do responsável de uma manutenção é saber, a todo o momento, a condição de funcionamento dos equipamentos a seu cargo.

Efetivamente, é importante saber aqueles em relação aos quais será necessária uma intervenção e aqueles que, estando em boas condições, não necessitam de atenção.

Para este fim deverá existir alguém incumbido da função de detetar as avarias antes de elas provocarem consequências gravosas. Tradicionalmente essa pessoa usa os seus sentidos como técnica de deteção.

Com a utilização de um Medidor de Vibrações simples pretende-se atingir basicamente dois objetivos:

– Quantificar objetivamente o estado das máquinas;

– Alargar a capacidade de perceção das avarias para além dos sentidos humanos.

Todavia para tirar o maior proveito da utilização do Medidor de Vibrações nesta função de deteção de avarias há que utilizar procedimentos de medida corretos.

Para se ter a funcionar um sistema de deteção de avarias em máquinas através da medição de vibrações, pode-se afirmar, que são necessários três fatores:

– Um medidor de vibrações;

– Os conhecimentos necessários para o utilizar convenientemente;

– A vontade da gestão para o sistema funcionar.

2 – AVARIAS A DETECTAR COM UM MEDIDOR DE VIBRAÇÕES

MÁQUINAS SIMPLES

Em máquinas como Bombas, Ventiladores, Motores Eléctricos, etc., as avarias e técnicas utilizadas na sua detecção de avarias são as que se podem ver no Quadro a seguir apresentado.

Avarias	Nível Global de Vibrações (10 Hz – 1000 KHz)	Medições de Vibrações nas Altas Frequências (> 1000 Hz)
Rolamentos		X
Desequilíbrios Desalinhamentos Folgas Desapertos Correias Etc.	X

Um equipamento com capacidade para medir estas duas bandas foi concebido para a detecção de avarias em máquinas simples através da realização destes dois tipos de avarias.

Na aquisição de um medidor para detecção de avarias em máquinas rotativas há que olhar cuidadosamente ao facto de ele ter estas duas capacidades, ou não. Frequentemente isto resulta em significativas variações de preço.

MÁQUINAS COMPLEXAS

Existem muitas máquinas em que a utilização de um medidor simples, de duas bandas, não chega para detectar todas as avarias relevantes.

Nestas circunstâncias há que utilizar outras técnicas como seja, por exemplo, a medição em mais de duas bandas de frequência, o envelope, etc.

Assim o tipo de avarias que se querem detectar é o primeiro factor a influenciar o tipo de equipamento de medida.

3 – AVARIAS A DIAGNOSTICAR COM UM MEDIDOR DE VIBRAÇÕES

Mesmo um medidor simples como um medidor de duas bandas tem alguma capacidade de diagnóstico. A aplicação mais evidente é o caso dos rolamentos em que a elaboração de um diagnóstico se torna muito simples.

No entanto, caso se pretenda ir mais longe no diagnóstico começa a tornar-se necessário a utilização de um Analisador de Espectros de Frequência, ou outro equipamento de diagnóstico.

Existem muitos tipos de analisadores de vibrações, desde muito simples a muito sofisticados.

4 – NÚMERO DE PONTOS DE MEDIDA

A grandeza do parque de máquinas, a importância das máquinas e a velocidade da evolução das avarias que se querem detectar vão ditar o número de medidas a efectuar por mês. Este número é o facto primordial sobre o tipo de sistema mais económico nas diversas circunstâncias.

De um ponto de vista de informatização podem-se referir os seguintes sistemas:

• Recolha de dados e tratamento de informação totalmente manual
• Coletor de dados associado a programa em computador em que os dados são tratados automaticamente

A seguir pode-se ver a distribuição de tempos de trabalho quando a recolha de dados é efectuada de forma totalmente manual.

Num coletor de dados em que as medidas vão para a memória do equipamento e em que estas estão associadas a um programa em computador o trabalho burocrático passa de 75% do tempo de trabalho, como se pode ver na figura anterior para 25% do tempo.

Sistema Manual

Um sistema totalmente manual, que é o sistema mais básico possível, pode ter por base qualquer medidor. Toda a informação é registada e tratada em papel, de um modo manual.

Medidor de nível global de vibrações e de rolamentos

Um medidor de vibrações de duas bandas é um instrumento simples, concebido fundamentalmente para a deteção de avarias e não para o seu diagnóstico. No entanto, dispõe de algumas capacidades nesta área, nomeadamente no diagnóstico de avarias em rolamentos.

Os equipamentos virados para o diagnóstico e com reais possibilidades nesta área são os analisadores de vibrações com a funcionalidade de análise de espectro de frequência.

Coletor de dados e analisador de vibrações

Num coletor de dados e analisador de vibrações associada a um programa de tratamento de informação em computador os resultados das medidas são colocados na memória do medidor. A única intervenção do inspector é quando prime a tecla para se efectuar a medida. Em gabinete os dados são transferidos automaticamente para um computador onde são tratados.

Os coletores de dador normalmente também são analisadores de vibrações para se poder efetuar diagnóstico e análise por banda, o que facilita a identificação das avarias.

5 – PARAMETRIZAÇÃO DE UM MEDIDOR DE VIBRAÇÕES

As regulações do analisador de vibrações são função de três fatores:

– Frequências das vibrações a que se manifestam as avarias

– Modo como elas evoluem

– Características funcionais do analisador de vibrações

Frequências características das avarias mais comuns

As avarias mais comuns e que, pode dizer-se, representam mais de 98% dos problemas nas máquinas rotativas são:

• Desequilíbrios,
• Desalinhamentos
• Folgas,
• Avarias em rolamentos,
• Avarias em engrenagens.

Para efeitos do analisador de vibrações as frequências a que as avarias se manifestam são as apresentadas no QUADRO I.

QUADRO I

AVARIA	FREQUÊNCIA	OBSERVAÇÕES
Desequilíbrio	1 x RPM
Desalinhamento	1, 2 e 3 RPM	Frequentemente na Direcção Axial
Folgas	1 x RPM ou n x RPM
Engrenagens	Frequência de Engrenamento (Nº de Dentes x RPM)
Rolamentos RPM > 600 600 > RPM > 150	Maior que 1 KHz Menor que 1KHz

Modo como se manifestam as avarias

Desequilíbrios, Desalinhamentos, Folgas, Engrenagens.

– Frequência constante e amplitude variável

Rolamentos

– Altas frequências, diminuindo a frequência e aumentando a amplitude à medida que a degradação evolui.

Características Funcionais do Medidor

No vibrometros mais simples a medição normalmente faz-se em duas bandas

– ISO 10816 Velocidade eficaz 10 Hz – 1000 Hz

– ROLAMENTOS Aceleração eficaz depende do medidor

Nos analisadores de vibrações que também são coletores de dados normalmente para além das bandas atrás referidas também se recolhe o espetro de frequência.

Pontos de medida

A razão de ser da medição das vibrações nas máquinas é a de elas serem um reflexo das forças geradas no seu funcionamento. Estas forças são geradas nas partes rotativas. Assim a escolha do ponto de medida é feita de modo a encurtar ao máximo o caminho percorrido pelas vibrações entre a sua origem, o rotor e o transdutor colocado no ponto de medida. Na maioria das vezes, e sempre que possível, as vibrações deverão, deste modo, ser medidas nas chumaceiras. Caso isto não seja viável deverá ser escolhido um ponto utilizando o critério atrás referido.

6 PROCEDIMENTOS TÍPICOS DE UTILIZAÇÃO DE UM MEDIDOR DE VIBRAÇÕES

No procedimento de medida definem-se os aspetos relevantes para o seu resultado, como seja:

• Pontos de Medida;
• Regulações do analisador de vibrações;
• Carga da Máquina, se influenciar a amplitude das situações;
• Etc.

Quando se elabora o procedimento há que ter em mente as avarias prováveis e o modo de as detetar. Todavia se desde o princípio não se considerar que a deteção deve ser efetuada com o menor número possível de medições, corre-se o risco de definir um procedimento com medições com resultados redundantes e assim reduzir significativamente a produtividade do trabalho de inspeção.

Os procedimentos típicos a seguir descritos têm este facto em conta. Entram também em consideração com o facto de o objetivo das medições ser o de detetar a existência de degradação na máquina O diagnóstico das anomalias com o espetro de frequência do analisador de vibrações efetua-se depois de se identificar a existência de sintomas vibratórios de uma degradação..

Para quem não tem experiência na utilização de um analisador de vibrações é natural que, numa fase inicial da sua utilização, se definam mais medições do que o estritamente necessário para detetar uma avaria, com o objetivo de ganhar experiência e por não existir ainda confiança suficiente na técnica. O importante é que quando isto for assim feito exista a perspetiva de que, a prazo, o procedimento é para ser simplificado.

Medidor de vibrações – pontos de medida num Motor Elétrico (RPM > 600)

Chumaceira	Vertical 1)	Horizontal 1)	Axial 5)
A	—- 2)	ISO 10816 3) 4) Rolamentos	—- 2)
B	—- 2)	ISO 10816 3) Rolamentos	ISO 10816

₁₎ Na escolha da direção vertical ou horizontal normalmente opta-se pela última por ser mais sensível. No entanto, por razões de acesso ou comodidade pode-se optar pela vertical.

₂₎ As medições em velocidade podem ser feitas nas duas chumaceiras, nas três direções. No entanto a informação assim obtida é redundante. Poder-se-á fazê-lo se o objetivo for ganhar experiência ou quando se tentar fazer diagnóstico.

₃₎ As medições dos rolamentos fazem-se só numa direção em cada chumaceira.

₄₎ É frequente a chumaceira do lado da ventoinha não ser acessível. Assim a medição é efetuada normalmente num ponto bastante afastado do rolamento, ou seja, em condições defeituosas. No entanto, é frequente que mesmo assim, quando o rolamento se começar a degradar, isso consiga ser detetado.de vibrações – pontos de medida numa Bomba Centrífuga (RPM > 600)

	Vertical 1)	Horizontal 1)	Axial
C 4)	—- 2)	ISO 10816 Rolamentos	ISO 10816
D 4)	—- 2)	ISO 10816 Rolamentos	—- 2)

₁₎ Na escolha da direção vertical ou horizontal normalmente opta-se pela última por ser mais sensível. No entanto, por razões de acesso ou comodidade pode-se optar pela vertical.

₂₎ As medições em velocidade podem ser feitas nas duas chumaceiras, nas três direções. No entanto a informação assim obtida é redundante. Poder-se-á fazê-lo se o objetivo for ganhar experiência ou quando se tentar fazer diagnóstico.

₃₎ As medições dos rolamentos fazem-se só numa direção em cada chumaceira.

₄₎ Só se consideram dois pontos de medida C e D, caso as chumaceiras estejam afastadas, no mínimo, 15 cm. Caso contrário só se considera um ponto de medida, em posição intermédia.

Medidor de vibrações – pontos de medida num Redutor (Frequência de Engrenamento > 600 RPM)

Chumaceira	Vertical	Horizontal	Axial
C	ISO 10816 5) Rolamentos 2) 3) 4)	—-	—-
D	—-	ISO 10816 5) Rolamentos 2) 3) 4)	ISO 10816 6)
E 1)	ISO 10816 5)	—-	ISO 10816 6)
F 1)	—-	ISO 10816 5)	—-

₁₎ Caso a velocidade de rotação de algum veio seja inferior a 600 RPM, nesse veio para se controla o desequilíbrio, folgas e rolamentos tal tem de ser feito com o espetro de frequência.

₂₎ Em engrenagens em mau estado a medição dos rolamentos, para seguir o estado dos rolamentos perde sensibilidade.

₃₎ Nos veios que rodem a menos de 600 RPM não se controlam os rolamentos

₄₎ Em chumaceiras distanciadas entre si de menos de 20 cm, uma medição pode servir para controlar mais de um rolamento.

₅₎ O número de medições em velocidade na carcaça de uma engrenagem depende da sua dimensão e rigidez. Quando as chumaceiras estiverem distanciadas entre si de menos de 20 cm, pode-se só fazer uma medição em cada direção, independentemente do número de chumaceiras na caixa.

₆₎ -Em engrenagens de dentes retos pode-se só fazer uma medição na direção axial no conjunto de chumaceiras de cada veio, para detetar desalinhamentos nos dentes. Nos outros tipos de engrenagens a direção axial é a mais sensível a uma degradação.

Medidor de vibrações – pontos de medida num Ventilador (RPM > 600)

Chumaceira	Vertical 1)	Horizontal 1)	Axial
C	—- 2)	ISO 10816 3) Rolamentos	ISO 10816 4)
D	—- 2)	ISO 10816 3) Rolamentos	—- 2)

₁₎ Na escolha da direção vertical ou horizontal normalmente opta-se pela última por ser mais sensível. No entanto, por razões de acesso ou comodidade pode-se optar pela vertical.

₂₎ As medições em velocidade podem ser feitas nas duas chumaceiras, nas três direções. No entanto a informação assim obtida é redundante. Poder-se-á fazê-lo se o objetivo for ganhar experiência ou quando se tentar fazer diagnóstico.

₃₎ As medições dos rolamentos fazem-se só numa direção em cada chumaceira.

₄₎ – As medições na direção axial fazem-se sobretudo para detetar desalinhamentos e turbinas empenadas.

7 A FIXAÇÃO DO ACELERÓMETRO QUANDO SE UTILIZAM MEDIDORES DE VIBRAÇÕES

No dia a dia utilizam-se basicamente dois tipos de fixação quando se utilizam analisadores de vibrações:

– Com Ponteira,

– Com Base Magnética

A ponteira

A Ponteira é o meio geralmente mais utilizado devido à facilidade de implementação. Todavia a ponteira mais comum, fixada na base do acelerómetro, prejudica grandemente o rigor das medições, introduzindo subjetividade nos resultados.

A base magnética

A base magnética ultrapassa os problemas da ponteira fixada à base do acelerómetro, necessitando, no entanto, no caso de se estar presente perante medições em superfícies que não são planas, como é muito comum, de ímans para superfícies curvas.

Base magnética para superfícies não planas

8 AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS DAS MEDIÇÕES EFETUADAS COM UM MEDIDOR DE VIBRAÇÕES

Existem dois grandes critérios para avaliar os resultados das medidas efetuadas com um analisador de vibrações:

– Comparação com o resultado de medições anteriores

– Comparação com valores dados em tabelas e normas

Deve ser sempre usado o primeiro critério.

Os valores dados em normas e tabelas só podem servir como guias, a título indicativo, numa fase inicial.

Recomenda-se fortemente que não se pretenda tirar conclusões sobre o estado de uma máquina a partir dos valores obtidos com uma única medida.

Comparação com o resultado de medições anteriores

Através do resultado de uma série de medições, ou seja, da experiência anterior, determinam-se o Nível Normal, ou seja, a base de avaliação.

A avaliação do estado da máquina faz-se em relação a este nível de referência.

Pode-se definir um 1º ALERTA com valor igual a 2,5 vezes o nível de referência. O 2º ALERTA terá 6,5 vezes o nível de referência.

Comparação com valores dados em normas e tabelas

A ISO 10816

Como guia sugerem-se os valores dados na ISO 10816.

Sugere-se que o limite do Aceitável seja o 1º Limite e do Tolerável o 2º Limite.

ROLAMENTOS

Só em função da tendência.

9. O PLANEAMENTO DAS INSPECÇÕES COM UM MEDIDOR DE VIBRAÇÕES

Para se poder ajuizar corretamente a condição de funcionamento de uma máquina deverá existir experiência anterior. Experiência, não só em relação à máquina, mas também de quem procede às medições. a única maneira de assegurar que isto ocorra é elaborar um planeamento das inspeções, e implementá-lo.

Como periodicidade das inspeções pode-se sugerir as seguintes, baseadas numa apreciação subjetiva:

Tipo de máquinas	Periodicidade
Importantes	Mensal
Pouco importantes	Bimensal