Como funciona a análise de vibração no monitoramento preditivo?

Um fator importante para verificar a saúde de uma máquina é analisar as características de suas vibrações.

Todas as máquinas e equipamentos apresentam vibrações que podem ser consideradas como se fossem suas “impressões digitais”. As alterações nestas vibrações são meios eficientes para detecção de anomalias, que podem, por sua vez, indicar falhas potenciais devido a desgastes de rolamentos ou engrenagens, desalinhamentos, empenamento, desbalanceamentos, entre muitas  outras. 

Estas falhas, ao longo do tempo, levam a quebras e, consequentemente, à parada da máquina.

Entretanto, se as vibrações forem medidas e analisadas, elas se tornam um poderoso instrumento para a determinação das condições dos equipamento, permitindo que se planeje com antecedência os momentos adequados para a execução da manutenção.

Com o monitoramento preditivo, agora podemos coletar dados sobre as condições das máquinas por meio de sensores, processar esses dados no sistema e ter um diagnóstico muito mais eficaz.

Neste artigo, vamos explicar a importância da análise de vibração, como esse processo funciona no monitoramento preditivo de máquinas industriais, quais são as causas dos problemas relacionados à vibração, quais são os tipos de análise mais usados e os principais benefícios trazidos pelo monitoramento preditivo.

O que é a análise de vibração?

As vibrações são movimentos oscilatórios de um equipamento em torno de sua posição de equilíbrio. As partes rotacionais geram vibrações em frequências que possibilitam identificar os seus padrões de oscilações.

Toda vibração de um objeto envolve um movimento caracterizado por variações de amplitude, de intensidade e de frequência. Qualquer alteração na amplitude ou na frequência do sinal pode indicar que a performance do equipamento está em risco. O desgaste provocado pelo atrito mecânico altera as características dessa oscilação, permitindo a detecção da existência de uma anomalia. Os técnicos em análise de vibração são treinados para interpretá-las e fazer diagnósticos com antecedência buscando dar previsibilidade aos problemas potenciais.

Assim como o ser humano se submete a exames periódicos para verificar o seu estado de saúde, a manutenção preditiva trata a análise de vibração em máquinas de forma análoga. A manutenção preditiva considera cada máquina individualmente, a partir do acompanhamento de diversos parâmetros.

Defeitos que podem ser detectados com a análise:

• desbalanceamento de massa;

• desalinhamento e empenamento de eixos;

• desgaste de rolamentos e de engrenagens;

• problemas estruturais;

• lubrificação deficiente;

• problemas elétricos;

• folgas.

• desgastes de rolamentos;

• desgastes de engrenagens;

• etc.

Como funciona o método de análise de vibração de ativos?

Na análise de vibração feita na manutenção preditiva, os sinais mecânicos da vibração de uma máquina são captados pelo transdutor, também chamado de “sensor de análise de vibração”.

Esse dispositivo converte um sinal de entrada de natureza mecânica em sinais de saída de natureza elétrica. Este sinal de saída é transmitido até o instrumento de análise apropriado, no qual um programa computacional passa a apresentá-lo na forma de sinal no tempo ou espectro de frequência, permitindo a identificação dos modos potenciais de falhas.

Sensor para análise de vibração

O sensor de análise de vibração é um dispositivo mecatrônico capaz de transformar o movimento associado ao processo vibratório em um sinal de vibração, permitindo, assim, a sua medição, monitoração e análise.

Isso é possível desde que o instrumento medidor de vibração tenha circuitos integradores, capazes de transformar sinais proporcionais à aceleração do movimento vibratório em sinais proporcionais à velocidade e ao deslocamento.

O princípio básico de funcionamento de qualquer acelerômetro está previsto na Segunda Lei de Newton, em que uma força agindo sobre uma determinada massa produz uma aceleração. Quando a máquina na qual o acelerômetro está montado vibra, a massa inercial exerce uma força sobre o elemento sensitivo gerando uma diferença de potencial. Esse pulso elétrico criado é proporcional à aceleração.

Benefícios da análise de vibração

A análise de vibração na manutenção preditiva aumenta a vida útil do maquinário de chão de fábrica, reduzindo significativamente o número de paradas não programadas e garantindo o aumento da disponibilidade no curto, médio e longo prazo.

Outros benefícios da análise de vibração são:

* Ter uma previsão mais precisa de quando será necessária uma manutenção e quais serviços devem ser realizados. Assim, é possível prolongar a vida útil de componentes das máquinas e fazer a troca somente quando for realmente necessária.

* Identificar com antecedência os elementos que apresentam falhas iminentes e executar as avaliações dos resultados nas intervenções feitas.

* Prolongamento da vida útil dos componentes das máquinas.

* Aumento da competitividade e da lucratividade, pois a vibração anômala é tratada antes de o problema realmente acontecer.

Tipos de análise de vibração

Para coletar os dados e fazer a análise das condições das máquinas, os técnicos precisam fazer o monitoramento dos ativos, seja de modo on-line, seja de modo off-line. No primeiro caso, tecnologias como a inteligência artificial e os sensores IoT (Internet of Things) se aliam para coletar dados automaticamente de forma on-line, sem precisar da presença do mantenedor. Já no método off-line, os sensores fazem um trabalho de coleta manual e dependem diretamente dos profissionais.

Há três métodos de análise de dados de vibração:

Nível global de velocidade: permite identificar se a condição é estável ou em deterioração em situações de baixa frequência. Não permite identificar a causa da mudança da vibração. Pode alertar da existência de um problema mas não pode identificar qual é o problema.

Nível global de velocidade e aceleração: permite identificar, em altas e baixas frequências, uma certa lista de hipóteses de falhas potenciais, porém, não pode identificar com exatidão qual é a causa.

Análise espectral: permite identificar, com uso de um bom setup, efeitos e causas da alteração da vibração em baixas e altas frequências. Os parâmetros normalmente usados são velocidade, aceleração, onda no tempo e envelope.

Como saber qual é o melhor ativo para realizar a análise?

A escolha da técnica mais adequada depende do tipo de máquina e das necessidades de cada planta industrial.

Normalmente, para chegar a resposta mais precisa, é feito um diagnóstico da planta industrial, mapeando quais equipamentos são mais críticos, além de cálculos para entender a disponibilidade e confiabilidade daquela fábrica.

Em seguida, são escolhidas as técnicas adequadas para que a planta mantenha a produção com o máximo de eficiência, previsibilidade e disponibilidade. Uma vez que esse trabalho é bastante complexo, é importante contar com o auxílio de uma empresa especializada nesse tipo de monitoramento.

Quero realizar a análise de vibração dos meus ativos. Como fazer isso?

Referência no mercado de monitoramento preditivo, a Semeq conta com sistemas inteligentes para coleta, análise de dados e disponibilização de informações importantes para as decisões gerenciais.

Os sensores inteligentes de vibração on-line da Semeq, acoplados ao sistema de monitoramento e análise, são capazes de detectar mais de 50 modos potenciais de falhas elétricas e mecânicas. Eles permitem identificar falhas de rolamentos, engrenagens e muitos outros. 

Juntos, os sensores de análise de vibração, de análise de circuito de motores elétricos, análise termográfica e análise de lubrificantes, cobrem praticamente 100% das falhas potenciais.

Sensor para análise de vibração

Os sensores de vibração e de temperatura funcionam monitorando 24 horas uma ampla largura de banda nos três eixos (RMS, espectro e envelope). Assim, é possível identificar das falhas mais sutis até as mais complexas com antecedência, como desgastes do material, rupturas, desalinhamentos, desbalanceamentos, entre outros problemas graves.

MySemeq

Nossa plataforma de entrega de relatórios disponibiliza um único local para visualizar os diagnósticos de todas as técnicas de preditiva e realizar a gestão de resultados em seu computador ou smartphone.

Para cada medição realizada, um relatório com as condições e diagnósticos dos equipamentos monitorados é disponibilizado no portal MySemeq.

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