Apostila vibração

1- INTRODUOUm corpo dito estar vibrando quando ele descreve um movimento de oscilao em torno de uma posio de referncia. O nmero de vezes de movimento completo (Ciclos) tomados durante o perodo de 1(um) segundo chamado de frequncia e sua unidade hertz (hz). A vibrao de um componente simples como por exemplo,uma lamina fina excitada numa determinada frequncia facilmente identificada.

Marco Antonio Vittorino Analista de Manuteno

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Frequncia de oscilao Porm, o que se encontra so vrios componentes vibrando em frequncias diferentes ao mesmo tempo,de modo que estas vibraes se somam e subtraem,formando um espectro em funo do tempo.


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2- VIBRAO2.1 CAUSAS

Dentre as diversas fontes de vibrao aquelas mais comuns e que portanto,podem ser responsabilizadas pela quase totalidade das vibraes mecnicas indesejveis so: Desbalanceamento; Desalinhamento ( Eixos/Correias/Correntes ); Folgas Generalizadas; Dentes de Engrenagens; Rolamentos; Corrente Eltrica; Campo Eltrico Desequilibrado; Outros.

2.2 EFEITOS

Os efeitos em consequcia de um equipamento vibrando podero ser: Altos Riscos de Acidentes; Desgaste Prematuro de Componentes; Quebras Inesperadas (EDT); Aumento de Custos de Manuteno; Outros.


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2.3 CONTROLE

O controle dos fenmenos vibratrios podem ser consequidos por 3 (trs) procedimentos diferenciados. Eliminao da fontes :Balanceamento,Alinhamento,Troca de peas defeituosas,Aperto de bases soltas,etc. Isolamento das partes : Colocao de um modo elstico amortecedor de modo a reduzir a transmisso da vibrao a nveis tolerveis. Atenuao da resposta:Alterao da estrutura (Reforos,Massas Auxiliares,Mudanas de Frequncia Natural,Etc ).


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3- PARMETRO DE VIBRAOOs parmetros de medio de vibrao so: Deslocamento; Velocidade; Acelerao. Observando a vibrao de um componente simples como uma lmina fina,consideramos a amplitude da onda como sendo o deslocamento fsico da extremidade da lamina,para ambos os lados da posio de repouso. Podemos tambm,descrever ao movimento da ponta da lamina em termos de sua velocidade e sua acelerao.Qualquer que seja o parmetro considerado,Deslocamento,Velocidade ou Acelerao a forma e o perodo da vibrao permanecem similares,existe apenas a diferena de fase entre os trs parmetros.


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4- IDENTIFICAO DA VIBRAO DESLOCAMENTO Esse parmetro,no utilizado principalmente para identificar as seguintes causas de vibrao: Desbalanceamento; Desalinhamento. VELOCIDADE

Esse parmetro utilizado para identificar as seguintes causas de vibrao: Desbalanceamento; Desalinhamento; Folgas; Falta de Rigidez; Excentricidade; Problemas Eltricos; Vibraes Hidrulica; Vibraes Hidrodinmica; Correiaas Defeituosas; Rolamentos Defeituosos; Engrenagens Defeituosas.

ACELERAO Esse parmetro utilizado para identificar as seguintes causas de vibrao:


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Desbalanceamento; Desalinhamento; Folgas; Problemas Eltricos, Problemas em Rolamentos (Principalmente).

A Acelerao pode ser medida em dois nveis de vibrao: ACELERAO (RMS)

Nesse nvel, medido at um afrequncia de 10000 (hz).Podendo ser detectado: Desgaste do rolamento; Problemas de falha de lubrificao; Frequncia de engrenamento; Probelmas de desbalanceamento; Contato alto de Metal com Metal. ACELERAO (PICO A PICO)

A medio feita em funo do tempo,esse espectro(grfico) muito importante para analisar impactos anormais de qualquer natureza.Identificando;falhas localizadas relevantes que ainda no esto generalizadas e no sendo percebidas nas medies com valor em RMS. Existe uma tcnica que utilizamos tambm nesse nvel,a tcnica de envelope,que aplicada em fenmenos repetitivos tais como aqueles gerados em rolamentos,engrenagens e quaisquer outros eventos que se repetem.Portanto teremos:


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ENVELOPE DE ACELERAO DE PICO A PICO: Nessa tcnica,podemos utilizar: Frequncias limites,mnimas e mximas atravs de filtros,nesse caso utilizamos filtros que variam entre 500(hz) a 10000(hz). Onde esse reala falha em rolamentos ou de origem magntica ou ainda alterao do GAP (Componentes de 120 hz e mltiplos).Define o problema quando h folga entre anel externo de um rolamento e seu adjacente. Frequncias limites,mnimas e mximas atravs de filtros,nesse caso utilizamos filtros que variam entre 50(hz) a 1000(hz). Onde esse reala falha em rolamentos,principalmente gaiola.Define tambm o problema de desbalanceamento e desalinhamento.


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5- PRINCIPAIS CAUSAS DE VIBRAO EM MQUINAS5.1 DESBALANCEAMENTO

uma das fontes mais comuns de vibrao em mquinas rotativas.As caractersticas do desbalanceamneto so fceis de entender.Ela existe quando a distribuio de massas de um rotor no uniforme em relao a um eixo de inrcia.


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5.2 DESALINHAMENTO

Constituem outra grande causa de desgaste de componentes de mquinas.Problemas srios de vibraes podem acontecer mesmo quando acoplamentos so alinhados dentro da tolerncia especificadas pelo fabricante.


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5.3 EXCNTRICIDADE

A excentricidade de uma componente de uma mquina rotativa gerar vibraes nas direes radiais com frequncia da rotao do rotor.Esta vibrao aparecer no espectro (grfico) de frequcia como se fosse um desbalanceamento.


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5.4 MANCAIS DE ROLAMENTOS DEFEITUOSOS

Os rolamentos,geram quatro frequncias caractersticas de defeitos que so: Frequncia de defeito de Pista Externa; Frequncia de defeito de Pista Interna; Frequncia de defeito de Elemento Rolante; Frequncia de defeito de Gaiola.


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5.5 MANCAIS DE DESLIZAMENTO DEFEITUOSOS

As vibraes em mancais de deslizamento so provocadas por folgas excessivas,problemas de lubrificao,carregamentos imprprios,etc.


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5.6 FOLGAS MECNICAS

Bases trincadas,ocas,parafusos soltos geram vibraes com grande nmero de picos harmnicos com rudo de fundo elevado,devido aos impactos que ocorrem na presena de folgas mecnicas.


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5.7 CORREIAS

Apesar das correias serem uma das mais comuns e significantes fontes vibratrias em mquinas industriais,geralmente so as ltimas a serem investigadas.


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5.8 ENGRENAGENS

Na anlise de vibrao forada,particularmente as vibraes produzidas por dentes de engrenagens,imperfeies de contato ou aes dinmicas associadas,produzem frequncias de contato altas,que so harmnicos da frequncia fundamental ou frequncia modulada,apartir da fundamental ou seus harmnicos. Frequncia de Engrenamento


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5.9 PROBLEMAS ELTRICOS

importante na anlise de vibrao de motores determinar se o problema eltrico ou mecnico. Contudo,no se existe uma separao clara entre esses.


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6- NVEL DE VIBRAOO nvel de vibrao de um espectro(grfico),em funo do tempo pode ser medido em : Valor de Pico a Pico; Valor de Pico; Valor RMS (Root Mean Square)(Amplitude Mdia Quadrtica). VALOR DE PICO A PICO

Essa medio de nvel de vibrao,indica o percusso mximo da onda e pode ser til onde o deslocamento vibratrio da parte da mquina crtico para a tenso mxima ou a folga mecnica limitante. VALOR DE PICO

Essa medio de nvel de vibrao, vlido para indicao de choques de curta durao.Porm indicam somente a ocorrncia de pico. RMS (Root Mean Square)

Essa medio de nvel de vibrao, a medida mais importante.Porque leva em considerao o histrico da onda no tempo e de um valor de nvel o qual relacionada a energia contida. O sinal harmnico possui caractersticas prprias,so elas:


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Amplitude:Valor medido do nvel zero at o pico; Frequncia: o nmero de ciclos por segundo,onde a unidade o hertz. Onde temos;1 hz = 60 rpm. Perodo: a durao do ciclo em segundo.Onde o mesmo que o inverso da frequncia, ( T=1/f ). Defasagem:Indica o avano ou atraso de um sinal.A vibrao sempre atrasada em relao oscilao.


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7- CONJUNTOS,ANTES E APS INTERVENO MECNICA

A seguir,mostraremos espectros de conjuntos do SITE,com problemas diagnosticados e aps interveno mecnica ocorrida nesses,o comportamento desse mesmo espectro.

DESBALANCEAMENTO

B-4001 ( Ventilador de Exausto do Secador )Encontrava-se desbalanceado,com uma vibrao de V=14,92 mm/s,como mostra a figura abaixo:


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Aps interveno mecnica,quer dizer,aps uma boa lavagem no rotor,a vibrao caiu para V=1,97 mm/s,o que se pode considerar muito bom,como mostra a figura.

B-4012 ( Ventilador Scrubber )Encontrava-se desbalanceado,com uma vibrao de V=26,32 mm/s,como mostra a figura abaixo:


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Aps interveno mecnica,ou seja,aps ter sido realizado o balanceamento do rotor no campo em 1(um) plano,a vibrao caiu para V=1,88 mm/s,o que se pode considerar muito bom,como mostra a figura:

Frequncia de correia


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DESALINHAMENTO

P-3020K ( Bomba Doorclone K )Encontrava-se desalinhada,com uma vibrao de V=10,35 mm/s,como mostra a figura abaixo:

Aps interveno mecnica,onde foi realizado o alinhamento a laser,com o equipamneto ja conhecido ( SKF TMEA-1 ),a vibrao caiu para V=2,85 mm/s.O que se pode considerar aceitvel,mas pode ser melhorado,veja:


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BO-601 ( Bomba da Destilao )Encontrava-se desalinhada,com uma vibrao de V=4,74 mm/s,como mostra a figura abaixo:


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Aps interveno mecnica,onde foi realizado o alinhamento a laser,com o equipamneto ja conhecido ( SKF TMEA-1 ),a vibrao caiu para V=2,44 mm/s.O que se pode considerar aceitvel,mas pode ser melhorado,veja:


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EXCENTRICIDADE

H-4001 ( Moinho Martelo Fibra )Estava ocorrendo uma excenticidade entre as caixas de mancais do moinho,ou seja estavam fora de centro,um em relao ao outro.Com uma vibrao de V=9,25 mm/s,como mostra a figura abaixo:


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Aps interveno mecnica,a vibrao caiu para V=2,77 mm/s.O que se pode considerar aceitvel,mas pode ser melhorado,veja:


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ROLAMENTOS

DT-123 (Dessolventizador de Farelo )Estavam ocorrendo,problemas localizados nos rolamentos do motor do conjunto.Com Gs=6,77 gs,como mostram as figuras abaixo:


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Aps interveno mecnica,o valor caiu para Gs=1,67 gs.O que se pode considerar bom,mas pode ser melhorado com o alinhamento.Veja os espectros:


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FOLGAS MECNICAS

P-3020M (Bomba Doorclone M )Estavam ocorrendo,problemas de folgas na caixa de mancal.Com uma vibrao de Gs=5,69 ge,como mostra a figura abaixo:

Aps interveno mecnica e troca do mesmo,a vibrao caiu para Gs=1,67 gs.O que se pode considerar aceitvel.Veja o espectro:


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CORREIAS DE ACIONAMENTO

ME-3004A ( Prensa de Germe )Estavam ocorrendo,problemas de correias de acionamento no conjunto.Com uma vibrao de V=8,56 mm/s,como mostra a figura abaixo:

Aps interveno mecnica,a vibrao caiu para V=2,92 mm/s.O que se pode considerar aceitvel.Precisando melhorar o alinhamento.Veja :


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Os valores mostrados nos espectros de cada caso acima citado,so colhidos de um outro espectro do subconjunto,porm da mesma unidade de medio.O espectro de variao global das medidas.Veja os exemplos abaixo:


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8 - CONCLUSONa Manuteno Preditiva,de uma maneira especial na rea da Anlise de Vibrao,procura-se por meio de intrumentos obter informaes contidas das condies de funcionamento de um equipamento,relatar um diagnstico e fazer intervenes antes da ocorrncia de falhas .Ou ainda,monitorar incio de falhas e intervir no momento adequado. Porm,isso tudo s pode ser possvel se houver a participao de todas as pessoas envolvidas na equipe de manuteno mecnica.Pois,alm do conhecimento,a informao sobre o equipamento,o que foi feito nele,o seu comportamento de fundamental importncia para a Anlise de Vibrao .

NOTA : Apenas para informao,utilizamos o Coletor CMVA 55 e o Software,Prism4.


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