Analise Em Rolamento

Previsão de Falha de Rolamentos por Análise Espectral e de Envelope Luciano Paiva Ponci – Diretor Técnico da Teknikao Ind. e Com. Ltda.

Paulo Mario Rodrigues da Cunha, MSc – Consultor

AbstratoFalhas em rolamentos podem ser previstas através da análise de vibrações, detectando-se componentesespectrais com freqüências características dos defeitos e suas harmônicas e bandas laterais. O prognósticoda falha se baseia não só na intensidade dessas componentes, como também no padrão de distribuição deenergia pelas diversas bandas espectrais, o que permite identificar o estágio de degradação do rolamento.

Outra técnica bastante eficaz para detectar e prognosticar falhas em rolamentos é a análise dos sinaisresultantes da demodulação das vibrações de alta freqüência emitidas por rolamentos defeituosos,denominada comercialmente análise do envelope das vibrações. A variação do fator de crista (relação entreos valores de pico e rms da vibração) é outro dado importante para se avaliar o estado do rolamento.

Este artigo apresenta os conceitos básicos para a compreensão dessas técnicas de previsão de falhas derolamentos e os recursos implementados para a sua utilização no SDAV - Sistema Digital de Análise deVibrações lançado pela Teknikao Ind. e Com. Ltda.

1. IntroduçãoAs causas mais comuns de defeitos em rolamentos são: seleção incorreta, sobrecarga, defeito defabricação, desalinhamento, "jambragem", montagem incorreta, estocagem inadequada, lubrificaçãoinadequada, excessiva ou insuficiente, falha de vedação e descargas elétricas através dos mancais.

Geralmente, os defeitos em rolamentos evoluem com certa lentidão e emitem sinais com bastanteantecedência da falha final, que pode ocorrer por travamento ou ruptura dos componentes. Defeitos típicosque evoluem dessa forma são: riscos nas pistas, roletes ou esferas, "pitting", trincas, corrosão, erosão econtaminação.

O processo de degradação de um rolamento pode se iniciar na pista externa ou interna, num dos elementosrolantes (rolos ou esferas) ou na gaiola, alastrando-se depois para os demais componentes. Esse processopode ser dividido em três estágios básicos de evolução até a falha final: inicial, intermediário ou avançado.

As considerações apresentadas a seguir permitirão detectar o defeito com boa antecedência e,monitorando-se a falha com a freqüência adequada, acompanhar com segurança a localização e a extensãodos defeitos detectados a cada instante. Dessa forma, evita-se uma substituição precipitada, logo após adetecção do defeito, podendo-se programar a troca do rolamento na ocasião mais oportuna do ponto devista da produção e da manutenção.

2. Freqüências Básicas Geradas por Defeitos de RolamentosAs freqüências características de falha de rolamentos possuem uma peculiaridade especial: elas são não-síncronas, isto é, não são múltiplas inteiras da velocidade de rotação do eixo. Isso pode permitir a suaidentificação, mesmo quando não se conhece qual o rolamento instalado na máquina monitorada.

As quatro freqüências básicas geradas por defeitos de rolamentos são relacionadas com o comportamentodinâmico de seus principais componentes, ou seja:• Freqüência de passagem de elementos rolantes por um ponto da Pista Interna (geralmente indicada por

BPFI do inglês Ball Pass Frequency Inner Race), associada a defeitos na pista interna.• Freqüência de passagem de elementos rolantes por um ponto da Pista Externa (geralmente indicada por

BPFO do inglês Ball Pass Frequency Outer Race), associada a defeitos na pista externa. • Freqüência de giro dos elementos (geralmente indicada por BSF do inglês Ball Spin Frequency),

associada a defeitos nos elementos rolantes (rolos ou esferas).• Freqüência de giro da gaiola ou do conjunto (trem) de elementos rolantes (geralmente indicada por FTF

do inglês Fundamental Train Frequency), associada a defeitos na gaiola e a defeitos em alguns doselementos rolantes.

É importante ressaltar que, ao contrario da maioria das freqüências de vibração geradas por componentesmecânicos, essas freqüências são verdadeiramente freqüências de defeito. Isto é, elas só estarão presentesnos espectros de vibração quando os rolamentos estiverem realmente defeituosos ou, pelo menos, quandoseus componentes estiverem sujeitos a tensões e deformações excessivas que poderão induzir uma falha.

As freqüências básicas de defeitos em rolamentos podem ser calculadas através das seguintes equações:

Previsão de Falha de Rolamentos por Analise Espectral e de Envelope – pag. 1

Rotação da Gaiola:

Rotação do Elemento Rolante:

Passagem de Elementos pela Pista Externa:

Passagem de Elementos pela Pista Interna:

onde:S = Si - Se

Se = freqüência de rotação da pista externaSi = freqüência de rotação da pista internad = diâmetro dos elementos rolantesD = diâmetro primitivon = nº de elementos rolantesØ = angulo de contato

As freqüências de defeitos dos rolamentos comerciais podem ser obtidas de varias fontes, como através dedistribuidores dos fabricantes de rolamentos, bancos de dados disponíveis comercialmente, etc.

3. Efeitos de Modulação de Amplitude em RolamentosChama-se Modulação de Amplitude a variação com o tempo da amplitude de uma vibração (Figura 1). Nestecaso, a componente básica é denominada Portadora e o sinal que descreve a variação da amplitude daportadora ao longo do tempo é denominado Sinal Modulante ou Componente Moduladora e a sua freqüênciaé denominada Freqüência de Modulação.

Figura 1 – Modulação de Amplitude Figura 2 – Espectro de um Sinal Modulado

O espectro de um sinal modulado (Figura 2) consta de um pico central na freqüência da portadora (fp),ladeado por picos denominados Bandas Laterais, que se situam acima e abaixo da portadora e sãoespaçados entre si e do pico central por um valor igual à Freqüência de Modulação (fm). Se o sinalmodulante for senoidal existem apenas duas bandas laterais, uma de cada lado da portadora. Se o sinalmodulante for complexo existe uma série de bandas laterais de cada lado da portadora.

Os defeitos em rolamentos geram impactos repetitivos que excitam vibrações livres de curta duração (comalto amortecimento) em freqüências naturais elevadas (> 500 Hz), as quais se propagam pela caixa dosmancais e estrutura da máquina na forma de ondas de tensão. Assim, essas vibrações livres geradas pelosdefeitos em rolamentos são moduladas em amplitude pela seqüência de impactos repetitivos e pelo efeitodo amortecimento. As portadoras são as freqüências naturais dos componentes do rolamento (pistas eelementos rolantes) e da caixa. As modulantes são as freqüências básicas de defeito (BSF, BPFO e BPFI).

Outros efeitos importantes de modulação de amplitude em rolamentos são os seguintes:


(- p/ pista externa estacionária, + p/ pista interna estacionária)

− Quando há um defeito na pista girante (geralmente a interna), a intensidade da vibração aumentaquando a região defeituosa da pista passa pela zona de carga, provocando uma modulação deamplitude da componente BPFI (ou BPFO, caso a pista girante seja a externa) pela freqüência derotação da pista S.

− Quando o defeito se localiza somente em alguns elementos rolantes (esferas ou roletes) a intensidadeda vibração aumenta quando os elementos defeituosos passam pela zona de carga, provocando umamodulação de amplitude da componente BSF pela freqüência de giro da gaiola FTF (freqüência de girodo trem de elementos rolantes).

− Quando o defeito progride e se espalha pelas pistas e elementos rolantes, os efeitos de modulação e aintensidade das bandas laterais correspondentes são reduzidos.

4. Demodulação de Sinais para a Detecção de Defeitos em Rolamentos (Envelope)As vibrações livres de alta freqüência geradas pelos defeitos de rolamentos possuem intensidade bastantereduzida em comparação com as amplitudes das componentes de baixa freqüência, relacionadas comdefeitos de alta energia como: desbalanceamento, desalinhamento, folgas, etc.

Figura 3 – Processo de Obtenção do Envelope (Demodulação)

A grande vantagem do processo de demodulação é eliminar essas componentes de alta energia, permitindodetectar com maior precisão e antecedência só os defeitos de rolamentos. Além disso, a análise dosespectros de envelope permite determinar as taxas de repetição dos impactos que geram as ondas detensão, identificando a sua origem, ou seja, os componentes defeituosos do rolamento.

O processo de demodulação é geralmente realizado por um circuito analógico composto por:

② Um filtro passa-alta (denominado pré-filtro), cuja função é remover as componentes de grande amplitudeque dificultam a detecção das componentes moduladas de baixas amplitudes.

② Um retificador e um filtro passa-baixa, que extraem a envoltória das vibrações livres de alta freqüência.

Esse processo é ilustrado na Figura 3.

Resumindo, as freqüências presentes no sinal demodulado correspondem às taxas de repetição dosimpactos que geram as vibrações livres de curta duração e alta freqüência. Essas taxas de repetição são asfreqüências básicas dos defeitos do rolamento. O valor de pico da seqüência de transitórios presente naforma de onda demodulada (o envelope) é uma medida da severidade dos impactos gerados pelo defeito.


5. Estágios de Degradação de Um RolamentoOs sintomas característicos dos três estágios de degradação de um rolamento são:

1o Estágio – Inicial: ② Aumenta a energia da banda de 500 Hz a 20 kHz, aonde se situam as freqüências naturais das

componentes dos rolamentos.

② No espectro de envelope surgem as freqüências básicas de defeito.

② Nos espectros de velocidade são visíveis apenas as harmônicas de ordem elevada (acima de 8) dessasfreqüências, o que é uma característica espectral inerente aos transitórios de curta duração geradospelos defeitos de rolamento no seu estagio inicial.

2o Estágio – Intermediário:

② No espectro de velocidade há maior energia nas harmônicasde ordem 4 a 8 das freqüências de defeito.

② Se o defeito se localiza em um ou em poucos elementos rolantes, bandas laterais espaçadas de FTF aoredor de BSF são claramente visíveis nos espectros.

② Se o defeito se localiza em uma região limitada da pista girante, bandas laterais espaçadas de S aoredor de BPFI são claramente visíveis.

② Uma redução de amplitude das bandas laterais indica que está havendo uma propagação dos defeitos.

② Por outro lado, um aumento brusco das amplitudes das bandas laterais, no 2o ou no 3o estágio indicaque há uma degradação acentuada ou desprendimento de material em uma localização específica.

3o Estágio – Avançado: ② Diminuem o nível de energia na faixa acima de 500 Hz e o nível do sinal de envelope.

② No espectro de velocidade há maior energia nas harmônicas das freqüências de defeito de ordem 1 a 3.

② Uma elevação da linha de base do espectro de velocidade, provocada por ruído aleatório, indica que amaior parte das superfícies de contato está degradada e que pode haver ruptura da película lubrificanteem vários pontos. Os picos ao redor das freqüências de defeitos ficam menos definidos (mais largos).

② No final do 3o estagio a vida remanescente do rolamento é de menos de 2%.

Durante o processo de degradação, o fator de crista das vibrações aumenta progressivamente ao longo do1o e do 2o estagio e decai ao longo do 3o estagio. Na Figura 4 é apresentada de forma esquemática umavariação típica do fator de crista da aceleração das vibrações emitidas por um rolamento durante o processode degradação. De uma forma geral, o rolamento deve ser substituído na transição do 2o para o 3o estágio,ou seja, quando uma redução do fator de crista se tornar evidente.

Figura 4 – Variação Típica do Fator de Crista Durante o Processo de Degradação de um Rolamento


6. Faixa de Análise dos Sinais de Vibração e EnvelopeAnalisando-se os dados espectrais pode-se detectar a presença das freqüências de defeito. Ocorrendo umdefeito no rolamento, uma ou mais das freqüências fundamentais definidas no item 2 podem aparecer noespectro de vibrações, com seus harmônicos e bandas laterais.

Neste ponto é interessante examinar a ordem de grandeza das freqüências de defeitos através de umexemplo típico, como o do rolamento de contato angular SKF 7321, cujos dados geométricos e freqüênciasde defeito para pista externa estacionária são os seguintes:

Tabela 1 - Dados Geométricos e Freqüências de Defeito do Rolamento SKF 7321

Dados Básicos Freqüências de DefeitosQuantidade de esferas 12 Giro da Gaiola FTF = 0,41 SDiâmetro das esferas 38,1 mm Giro do Elemento Rolante BSF = 2,09 SDiâmetro Primitivo 165 mm Passagem de elementos pela Pista Externa BPFO = 4,89 SAngulo de Contato 37,0 graus Passagem de elementos pela Pista Interna BPFI = 7,11 S

Essa seqüência de valores das freqüências de defeitos é basicamente a mesma para qualquer rolamento,com exceção dos rolamentos axiais, em que BPFO = BPFI.

De acordo com o que foi exposto no item 5, para que seja possível detectar defeitos na pista interna, aindano estagio intermediário, o fundo de escala de freqüências da análise espectral (Fmax) deve incluir pelomenos a quarta harmônica de BPFI. No exemplo acima, o valor mínimo de Fmax é de trinta vezes avelocidade do eixo (4,2 x 7,11 x N ≅ 30N). No caso de uma máquina acionada por um motor de dois pólos(N ≅ 60 Hz), o fundo de escala adequado seria de 1.800 Hz.

Rolamentos especiais, como os encontrados em máquinas ferramenta e máquinas de papel, que possuemuma quantidade maior de elementos rolantes (20 ou mais), podem exigir um fundo de escala da ordem de50 vezes a velocidade de rotação (ou mais), para garantir a detecção de defeitos no estagio intermediário.

Uma das razões pela qual o método de envelope permite uma detecção bastante antecipada dos defeitos éque, logo no estágio inicial, as freqüências básicas de defeito são claramente visíveis no espectrodemodulado, de modo que uma faixa de análise de 1.000 Hz é adequada na grande maioria dos casos.

A forma de onda não deve ser esquecida ao se analisar defeitos de rolamentos. O padrão típico deseqüência de transitórios, encontrado na forma de onda de aceleração (Figura 3), permite confirmar aexistência de defeitos no rolamento.

7. Avaliação da Severidade7.1. Na avaliação das vibrações de rolamentos, é fundamental considerar que as amplitudes dos espectros

de freqüência e o valor rms global são valores médios calculados ao longo de um certo tempo deintegração, definido pela configuração da instrumentação. Por outro lado, os impactos gerados pelosdefeitos de rolamentos são tipicamente transitórios de curta duração, que inevitavelmente apresentamfatores de crista bastante altos, isto é, valores de pico elevados e valores rms reduzidos.

Por isso as medidas de amplitude mais adequadas para caracterizar a severidade de um defeito derolamento são o valor de pico (ou pico a pico) da aceleração das vibrações ou do seu envelope e osrespectivos fatores de crista. Nunca é demais ressaltar que estamos nos referindo a valores de picoverdadeiros, isto é, extraídos do histórico da forma de onda. Valores deduzidos a partir do valor rmscalculado no domínio das freqüências não possuem qualquer significado no nosso contexto, pois sãovalidos somente para sinais senoidais, muito diferentes dos sinais emitidos por defeitos de rolamentos.

7.2. Outro aspecto fundamental a ser considerado ao se julgar a severidade de um defeito de rolamento é asua localização. Quando o defeito tem sua origem na pista interna, na gaiola ou nos elementosrolantes, devido ao caminho de propagação mais longo e desfavorável, os níveis de vibração sãocaptados de forma reduzida, em comparação com os níveis detectados quando defeitos de mesmaseveridade ocorrem pista externa. Pela mesma razão, defeitos da pista externa são sempredetectados com mais antecedência.

Um estudo recente sobre a aplicação de demodulação digital na previsão de falhas de rolamentos,patrocinado pela CSI (referencia 4) demonstrou que, para máquinas que operam na faixa de 900 a4000 rpm, valores pico a pico do sinal demodulado superiores a 3 g requerem a atenção do analista.Se o espectro de envelope mostrar que existe um defeito na pista interna, na gaiola ou nos elementosrolantes, deve-se considerar a substituição do rolamento nesse instante. Caso se constate que odefeito se localiza na pista externa, pode-se aguardar até que o valor de pico a pico atinja 6 g para serealizar a intervenção.


7.3. Mesmo usando a medida de amplitude adequada e devidamente corrigida quanto à localização dodefeito, para se definir o melhor instante para intervenção é necessário também avaliar em que estagiode degradação se encontra o rolamento. A chave para isso é avaliar a distribuição de energia ao longodos espectros de velocidade, mais precisamente, saber qual o conjunto de harmônicas das freqüênciasde defeitos que apresenta maior amplitude. Uma forma de se avaliar essa distribuição de energia éatravés da análise de bandas de freqüência.

No estágio inicial, as freqüências fundamentais raramente são visíveis e as maiores amplitudesocorrem em harmônicas bastante elevadas das freqüências básicas (oitava ordem ou mais). Quando odefeito está no estágio intermediário, as harmônicas de ordem 4 a 8 são as mais elevadas no espectrode velocidade. Quando o defeito progride ainda mais, as amplitudes das harmônicas de ordem 1 a 4aumentam. Geralmente, quando as freqüências fundamentais são predominantes, a degradação ésevera e a vida remanescente é bastante curta.

Um sistema de análise de vibrações que calcule a energia de vibração presente em bandas defreqüência definidas pelo usuário e permita especificar alarmes independentes para cada bandapossibilita a detecção antecipada de defeitos em rolamentos, sem que haja necessidade de seexaminar cada espectro coletado. Além disso, o exame das curvas de tendência dos níveis de cadabanda permite o acompanhamento do processo de degradação do rolamento a medida em que aenergia migra de uma banda para outra.

Na tabela abaixo é apresentado, a titulo de exemplo, um conjunto de bandas de freqüência definidopara a monitoração de um motor de indução WEG de 2 pólos e carcaça 160 (28 barras e 36 ranhuras):

Tabela 2 - Bandas de Freqüência para Monitoração de um Motor de 2 Pólos e Carcaça 160

No Descrição Faixa de Freqüência Alarmes (mm/s)Alerta Perigo

0 Nível Global 0 a 2000 Hz 5,0 7,1

1 Correias 4,0 a 48,0 Hz 1,3 1,8

2 Desbalanceamento 48,0 a 72,0 Hz 4,5 6,4

3 Desalinhamento / Folgas 72,0 a 192,0 Hz 2,0 2,8

4 2 x Freqüência da Rede 119,0 a 121,0 Hz 1,5 2,2

5 Folgas / Rolamento Avançado 192,0 a 732,0 Hz 1,3 1,8

6 Rolamento Intermediário 732,0 a 1000 Hz 1,0 1,4

7 Rolamento Incipiente 1000 a 1500 Hz 0,9 1,2

8 Passagem de Barras e Ranhuras 1500 a 2000 Hz 0,9 1,2

No caso deste exemplo, um alarme da banda 7 é um indicio de defeito no rolamento. O analista podeentão confirmar esse defeito através de uma análise de espectro e acompanhar a degradação dodefeito a medida em que a energia migra da banda 7 para a banda 5.

É importante ressaltar também que os rolamentos podem progredir pelos estágios de falha com taxasde degradação diferentes. Por essa razão, quando um defeito é detectado, os dados devem sercoletados mais freqüentemente para se ter segurança ao acompanhar a degradação e postergar aintervenção até o final do 3o estágio.


8. Recursos Existentes no Sistema SDAV para Previsão de Falhas de RolamentosDesde 2003, a Teknikao vem desenvolvendo um Sistema Digital de Análise de Vibrações – SDAV, incluindoas técnicas mais eficientes para detecção e diagnostico de falhas em equipamentos industriais, sugeridaspor especialistas em Manutenção Preditiva.

Na versão atual (4002), este sistema pode ser usado como coletor e analisador para monitoração contínuaou periódica de máquinas e incorpora as seguintes facilidades para previsão de falhas em rolamentos:

② 04 canais com configuração independente do tipo e sensibilidade do sensor.

② Permite medições seqüenciais no mesmo canal com diferentes configurações, incluindo: grandeza demedida (velocidade, aceleração ou envelope), freqüência máxima, número de linhas e de médias.

② Arquiva as configurações de medida e análise e os endereços para registro dos resultados, para uso emmedições periódicas da mesma máquina, permitindo a montagem de um banco de dados com váriosníveis de hierarquia, com registro automático das medições em pastas padrão do Windows.

② Medida da freqüência de rotação através de tacômetro ou identificação no espectro de freqüências dacomponente correspondente à velocidade de rotação.

② Cursor simples e duplo, com indicação de harmônicas e localizador da amplitude máxima e dafreqüência central das componentes do espectro, para refinamento do cálculo da freqüência de rotaçãoda máquina e diferenciação das componentes síncronas em relação às dos defeitos de rolamentos.

② Demodulador analógico para detecção antecipada de defeitos em rolamentos por análise de envelope,com pré-filtro de 1kHz.

② Detecção do valor rms, pico verdadeiro e (a partir da forma de onda) e do fator de crista.

② Análise de tendência em até 12 bandas de freqüência, com dois níveis de alarme independentes paracada banda.

② Formação de tabelas e gráficos de tendência dos níveis globais (rms, valor de pico e fator de crista) dossinais e dos níveis rms das 12 bandas de freqüência, com indicação de alarmes desses 15 parâmetros.

② Registros de forma de onda e espectro de freqüência por comando manual, automático ou através dealarmes, com acesso imediato aos espectros e formas de onda a partir dos gráficos de tendência.

② Sobreposição de freqüências de defeitos (como de engrenamentos) nos gráficos de espectros e dasfreqüências de rolamentos, a partir de banco de dados com cerca de 22.000 rolamentos comerciais.

② Capacidade de impressão rápida e exportação dos registros de sinais, espectros e tendências paraplanilhas de cálculo e editores de texto.

No desenvolvimento do SDAV foram utilizadas as mais modernas tecnologias para assegurar suacapacidade de detecção de defeitos em rolamentos que operam a baixas velocidades de rotação.

Nas Figuras 5 a 7 são apresentados os resultados de um teste de campo, em que foi introduzido um defeitona pista externa de um rolamento NJ205E, que operava a 37 rpm. Nas três figuras, as linhas verticaisverdes representam as harmônicas da BPFO desse rolamento, calculadas pelo sistema.

No espectro de aceleração (Figura 5) são visíveis apenas a freqüência de rotação do motor de acionamento(29,6Hz) e uma harmônica elevada de BPFO.

No espectro de velocidade (Figura 6) aparece BPFO (3,26 Hz) acompanhada de algumas harmônicas, o quedemonstra a qualidade do integrador analógico do SDAV em baixas freqüências.

Já no espectro de envelope (Figura 7) são claramente visíveis todas as harmônicas de BPFO, com bandaslaterais espaçadas pela velocidade de rotação do eixo (0,61 Hz), demonstrando a capacidade do circuitodemodulador do SDAV para detectar defeitos em rolamentos operando a apenas 37 rpm.


Figura 5 - Espectro de Aceleração de um rolamento NJ205E com defeito na pista externa

Figura 6 - Espectro de Velocidade de um rolamento NJ205E com defeito na pista externa

Figura 7 - Espectro de Envelope de um rolamento NJ205E com defeito na pista externa


9. Exemplo de Aplicação – Bomba de Alimentação de CaldeiraNa tabela 3 são apresentados os resultados de uma medição realizada em uma Bomba de Alimentação deCaldeira acionada por um motor de dois pólos, juntamente com a nomenclatura utilizada para identificaçãodos pontos de medida. A configuração do grupo é indicada na Figura 8.

Tabela 3 – Bomba de Alimentação de Caldeira – Níveis de Vibração e Envelope

Ponto Velocidade(mm/s rms)

Envelope(g rms)

Envelope(g pico)

Fator de Cristado Envelope

1H 1,91 0,369 1,62 4,391V 1,94 0,302 1,36 4,502H 2,81 0,438 1,72 3,932A 3,43 0,484 1,95 4,033H 5,54 1,48 9,56 6,463A 3,45 0,276 1,65 5,984H 3,52 0,639 2,87 4,144V 3,04 0,351 1,43 4,07

Nomenclatura: 1 a 4 – Mancais numerados no sentido do Motor para a BombaH – direção Horizontal V – direção Vertical A – direção Axial

Figura 8 – Bomba de Alimentação de Caldeira – Pontos de Medida

Rolamentos da Bomba: LOA – NU 308E, LA – 7308

A partir dos dados dessa tabela, pode-se verificar o seguinte:

1) Os níveis de vibração e do envelope e o fator de crista do ponto 3H (mancal do Lado Acoplado daBomba, direção horizontal) são sensivelmente superiores aos valores dos demais pontos.

2) Segundo a referencia 4, o valor de pico de envelope desse ponto (9,56 g) é indicio de defeito norolamento.

3) O fator de crista do ponto 3A também é elevado.

Na Figura 9 é apresentado o espectro de envelope do ponto 3H. Nesse espectro, além da componente nafreqüência de rotação (59,7 Hz), existem amplitudes elevadas das seguintes componentes: 23,3 Hz quecorresponde à freqüência da gaiola (FTF) do rolamento NU 308E; 279,2 Hz, que é a freqüência de defeito dapista externa desse rolamento (BPFO) e a sua segunda harmônica, 558,4 Hz; confirmando a existência dedefeitos nesses componentes do rolamento NU 308E, instalado no lado acoplado da Bomba.

A partir dos dados da tabela 3, pode-se verificar também que o valor de pico do envelope do ponto 3H é431% superior à média dos demais pontos, enquanto que o valor rms é 262% superior a média dos demaispontos. Isso confirma que o valor de pico do envelope é muito mais sensível a defeitos nos rolamentos doque o valor rms.


Figura 9 – Bomba de Alimentação de Caldeira – Ponto 3H - Espectro de Envelope

Principais Componentes: 23,3 Hz = FTF NU380E; 59,7 Hz = Freqüência de Rotação; 279,2 Hz = BPFO NU380E e 558,4 Hz = 2 x BPFO NU380E

Figura 10 – Bomba de Alimentação de Caldeira – Ponto 3H - Espectro da Velocidade de Vibração

Principais Componentes: Harmônicos da Freqüência de Rotação (N= 59,7 Hz)

O espectro de velocidade do ponto 3H, mostrado na Figura 10, apresenta uma série de harmônicas dafreqüência de rotação, característica de folga. Isso indica que a causa raiz do defeito detectado é uma folgaexcessiva do rolamento no seu alojamento, visto que esta máquina se encontra em operação há cerca devinte anos e já sofreu várias substituições de rolamentos.

Embora fossem bastante evidentes no espectro de envelope, os defeitos nos componentes do rolamento(gaiola e pista externa) ainda não podiam ser detectados no espectro de velocidade, que é dominado pelasérie de harmônicas da freqüência de rotação, associadas à folga, um defeito de alta energia.

Como se trata de uma bomba reserva, o rolamento será substituído quando houver disponibilidade de mãode obra. Antes, será realizada uma verificação dimensional e, se necessário, um reparo da caixa do mancal,para evitar excesso de folga na montagem do rolamento.


Referências:1. Apostila do Curso “Manutenção Preditiva por Análise de Vibrações” – 4a Edição – Eng. Remo AlbertoPierri e Eng. Paulo Mario Rodrigues da Cunha – Aditeq – março de 2004.

2. "Forcing Frequency Identification of Rolling Element Bearings," Schiltz, Richard L., Sound and Vibration,Volume 24, No.5, May, 1990

3. "How to Track Rolling Element Bearing Health with Vibration Signature Analysis," Berry, James E., Soundand Vibration, Volume 25, No. 11, November, 1991.

4. “Description Of Peakvue and Illustration of Its Wide Array of Applications in Fault Detection AndProblem Severity Assessment”, Robinson, James C. e Berry, James E., Emerson Process ManagementReliability Conference 2001.


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