Os fundamentos da medição de vibração são essenciais para monitorar e manter a saúde de máquinas industriais. Com a medição correta da vibração, você identifica problemas antes que eles se agravem, evitando falhas e paradas inesperadas. Para isso, sensores e técnicas específicas captam os sinais vibratórios de equipamentos como bombas, motores e turbinas.
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Uso da vibração ao longo da história
Máquinas e outros sistemas mecânicos vibram devido às diferentes forças e rigidezes que atuam sobre eles. Essa vibração fornece insights valiosos sobre como a máquina opera e onde surgem possíveis problemas. Embora hoje existam sistemas complexos e precisos, os usos históricos do monitoramento de vibração se desenvolveram até que tecnologias mais modernas fossem criadas.
Por exemplo, o método da cauda de peixe utiliza um pedaço de madeira com um entalhe em V, que se apoia contra o eixo rotativo. Um técnico aplica cuidadosamente um bastão no eixo para perceber o nível de vibração. Outro método antigo é o do parafuso, onde o técnico usa o caminho condutor do parafuso para localizar a vibração na máquina. Apesar de parecerem rudimentares e exigirem experiência, esses métodos tiveram seu valor na época. Felizmente, os métodos de medição de vibração avançaram muito desde então.
Atualmente, sistemas de monitoramento coletam dados sobre como a máquina vibra e usam essas informações para encontrar padrões ou irregularidades na saída de vibração. Dessa forma, os operadores conseguem detectar e reparar problemas antes que eles ocorram, sem precisar esperar por sinais visíveis ou audíveis. Quando um operador sem equipamento percebe essas mudanças, geralmente o problema já está agravado, o que pode causar danos maiores. Por isso, desde que as empresas reconheceram o valor do monitoramento, sensores passaram a integrar sistemas abrangentes que garantem a continuidade do processo e a segurança das pessoas e das instalações.
O que é vibração?
Para entender os fundamentos da medição de vibração, é fundamental compreender o que é vibração. A vibração é o movimento mecânico ou oscilação em torno da posição de equilíbrio de um componente ou máquina. Ela pode ser aleatória, como o movimento de um pneu em uma estrada de cascalho, ou periódica, como o movimento de um pêndulo. Tecnicamente, vibração resulta da relação entre forças e rigidez. Em máquinas rotativas, alternativas ou estruturas, os níveis de vibração mudam conforme as forças ou rigidez variam.
Existem duas formas principais de vibração:
- Vibração livre: ocorre quando um objeto é impactado ou deslocado e oscila naturalmente. Por exemplo, um diapasão vibra em sua frequência natural após ser golpeado, e o som diminui devido ao amortecimento. Instrumentos musicais como piano, guitarra e bateria também apresentam vibração livre.
- Vibração forçada: ocorre quando forças externas atuam sobre o sistema, como o desequilíbrio em uma máquina de lavar. Em máquinas rotativas, um desequilíbrio residual é comum e aceitável dentro de limites, permitindo operação contínua sem degradação.
Como é medida a vibração?
A vibração mede-se em termos de velocidade, aceleração e/ou deslocamento. As unidades variam conforme o transdutor e o tipo de medição.
- Deslocamento: distância percorrida pelo objeto, geralmente medida em mils (1/1000 polegada) ou micra (1/1000 mm) pico a pico. Usa-se sondas de proximidade em máquinas com rolamentos de película fluida.
- Velocidade: taxa de variação do deslocamento, medida em ips (polegadas por segundo) ou mm/s pico ou RMS. Aplica-se em máquinas rotativas ou alternativas, especialmente com rolamentos de elementos rolantes.
- Aceleração: taxa de variação da velocidade, medida em g’s pico ou m/s² pico. Também pode ser expressa em valores RMS para maior precisão.
Normalmente, sensores de proximidade medem deslocamento, enquanto sensores sísmicos medem velocidade e aceleração. A escolha depende do tipo de rolamento e da velocidade da máquina para garantir melhor relação sinal-ruído.
Ferramentas para detectar vibrações de máquinas
Os equipamentos para detecção de vibração evoluíram e hoje fornecem alertas precoces sobre mudanças na condição das máquinas. As principais ferramentas incluem:
- Sensores e Sistemas de Monitoramento de Vibração: fornecem a amplitude geral da vibração e acompanham variações em relação ao normal, indicando possíveis problemas. Sistemas sofisticados monitoram também amplitude, ângulo de fase e posição.
- Transmissores e Sistemas de Controle de Vibração: convertem sinais complexos em saídas 4-20mA, facilitando a integração com sistemas de controle.
- Medidores de Vibração: medem a vibração em pontos específicos da máquina, usando sensor, cabo e leitor.
- Analisadores de Vibração: monitoram vibração simultaneamente em vários pontos ao longo do trem de máquinas, oferecendo visão detalhada do estado do equipamento. Eles analisam amplitude, frequência, ângulo de fase e posição.
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Conteúdo adaptado de um artigo publicado em metrixvibration.com
