407668205-E-B00K-COMPLETO-VIB-EM-BOMBA-MOTOR-2018-pdf

Prévia do material em texto

1 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
INSTITUTO DE VIBRAÇÃO MTA 
 
 
ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO MOTOR-
BOMBA CENTRÍFUGA 
 
 
Autores: Márcio Tadeu de Almeida 
Fabiano Ribeiro do Vale Almeida. 
 
 
 
O COPYRIGTH DESTE E-BOOK CURSO PERTENCE AO INSTITUTO DE VIBRAÇÃO IVMTA . 
www.mtaev.com.br 
mtaev@mtaev.com.br 
Versão 2018 
 
ITAJUBÁ – MG. 
 
 
 
 
2 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
 
 
Curso de Análise de Vibração no Conjunto Motor-Bomba Centrífuga. 
 
Copyright©2018 pertencente ao Instituto de Vibração MTA 
 
Todos os direitos autorais pertencem a Márcio Tadeu de Almeida e Fabiano Ribeiro do Vale 
Almeida. 
 
Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida, arquivada nem transmitida de 
nenhuma forma ou meio sem permissão expressa e escrita pelo Instituto de Vibração MTA. 
 
Essa publicação aguarda ficha catalográfica e registro ISBN a serem elaborados pela Câmara 
Brasileira do Livro, SP, Brasil. 
 
Edição – Maio de 2018. 
 
 
 
 
Instituto de Vibração MTA. 
MTA Engenharia de Vibrações LTDA. 
Av. Cel. Carneiro Júnior – 57 – Sala 402 
Fone: 35 3621 1876 – mtaev@mtaev.com.br 
Cep: 37500 018 – Itajubá - MG 
 
 
 
3 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
ÍNDICE 
 
 
CAPÍTULO I .......................................................................................................................... 5 
CONSIDERAÇÕES SOBRE O PROJETO DINÂMICO DO EIXO DE UMA BOMBA HIDRÁULICA ................ 5 
1.1 – Introdução ...................................................................................................................... 5 
1.2 – Velocidades críticas dos eixos ........................................................................................ 5 
Relações teóricas .................................................................................................................... 5 
Equação aproximada para eixos de bombas .......................................................................... 11 
Escolha da velocidade crítica ................................................................................................ 12 
 
CAPÍTULO II ...................................................................................................................... 14 
PRINCIPAIS FONTES DE VIBRAÇÃO EM BOMBAS HIDRÁULICAS .................................................. 14 
2.1 – Efeitos do líquido bombeado ....................................................................................... 14 
2.2 – Problemas mais comuns em bombas que podem ser detectados pela 
 análise de vibrações. ................................................................................................... 14 
2.3 – Excitações hidráulicas / aerodinâmicas ........................................................................ 15 
2.4 – Mancais com defeitos .................................................................................................. 22 
2.5 – Expansão térmica ........................................................................................................ 26 
2.6 – Resumo ....................................................................................................................... 27 
 
CAPÍTULO III ..................................................................................................................... 29 
MEDIDAS DE VIBRAÇÕES E NÍVEIS DE ALARME DE VIBRAÇÃO EM BOMBAS HIDRÁULICAS .......... 29 
3.1 – Medidas de vibrações em bombas hidráulicas .............................................................. 29 
3.2 – Alarme de vibrações..................................................................................................... 30 
 
CAPÍTULO IV ..................................................................................................................... 35 
ANÁLISE DE VIBRAÇÕES EM MANCAIS DE ROLAMENTOS PELA TÉCNICA DO ENVELOPE .............. 35 
4.1 – Introdução .................................................................................................................... 35 
 
4 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
CAPÍTULO V ...................................................................................................................... 42 
CASO REAL DE IMPLANTAÇÃO DE MANUTENÇÃO PREDITIVA USANDO ANÁLISE DE VIBRAÇÃO EM 
BOMBAS HIDRÁULICAS ........................................................................................................... 42 
5.1 – Resumo ....................................................................................................................... 42 
5.2 – Introdução ................................................................................................................... 42 
5.3 – Limites de aceitação da vibração para bombas novas e reformadas .............................. 42 
5.4 – Padrão para limite de aceitação de vibrações em sistemas de bombeamento ................ 43 
5.5 – Manutenção preventiva, monitoramento das condições da maquinaria ........................ 44 
5.6 – Comentário final ......................................................................................................... 46 
5.7 – Detecção de vibração e técnicas sensitivas para diagnóstico de problemas em bombas. 46 
Caso estudado 1 (figuras 4 e 5) ............................................................................................. 47 
Caso estudado 2 (figuras 6, 7, 8 e 9) ..................................................................................... 48 
Caso estudado 3 (figuras 10 e 11) ......................................................................................... 51 
Caso estudado 4 (figuras 12 e 13) ......................................................................................... 53 
Caso estudado 5 (figura 14) .................................................................................................. 55 
Caso estudado 6 (figura 15, 16, 17 e 18) ............................................................................... 51 
 
CAPÍTULO VI ..................................................................................................................... 62 
EXEMPLO DE ANÁLISE DE VIBRAÇÃO EM UMA BOMBA CENTRÍFUGA, USANDO COLETOR SKF E 
SOFTWARE PRISM. .................................................................................................................. 62 
Histórico ............................................................................................................................... 62 
 
CAPÍTULO VII ....................................................................................................................... 72 
CONSIDERAÇÕES SOBRE ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NOS MOTORES ELÉTRICOS QUE ACIONAM BOMBAS 
HIDRÁULICAS ............................................................................................................... 72 
7.1 – Introdução .................................................................................................................... 72 
7.2 – Análise de corrente ...................................................................................................... 72 
7.3 – Vibrações magnéticas em motores de indução .............................................................. 74 
7.4 – Resumo das frequências típicas encontradas no espectro .............................................. 76 
7.5 – Estimativa do número de barras quebradas no rotor ...................................................... 78 
7.6 – Casos estudados ........................................................................................................... 78 
7.7 – Bandas de alarme em velocidade mm/s rms.................................................................. 82 
5 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTACAPÍTULO I 
CONSIDERAÇÕES SOBRE O PROJETO DINÂMICO DO EIXO DE UMA BOMBA HIDRÁULICA 
 
1.1 – Introdução 
O efeito vibratório em bombas é demasiadamente complexo e somente nos últimos anos é que foram 
desenvolvidos métodos confiáveis para o estudo deste fenômeno. Este trabalho discute vários fenômenos 
vibratórios observados em bombas. Cálculos teóricos de efeitos vibratórios são possíveis num estágio ainda 
de projeto. 
Tanto os sêlos quanto os mancais, tem rigidez e propriedades de amortecimento, que podem 
severamente alterar o efeito vibratório. Instabilidades abaixo da velocidade de rotação podem ser excitadas 
pelo mancal e vedador. 
 
1.2 – Velocidades críticas dos eixos 
Relações teóricas 
Eixo: 
O eixo de uma bomba é projetado para transmitir a potência necessária sem vibração. Na prática, 
porém, o eixo pode vibrar excitado por um desbalanceamento residual ou mesmo um desalinhamento de 
montagem. 
A vibração no eixo aparece usualmente como o resultado das deflexões dinâmicas que atingem seus 
valores máximos nas velocidades críticas. Mesmo com rotores cuidadosamente balanceados há sempre 
desbalanceamentos residuais, que desenvolvem forças centrífugas e causam deflexões dinâmicas que se 
somam às deflexões estáticas devidas ao peso próprio do rotor. As forças centrífugas aumentam com o 
aumento das deflexões. Em altas velocidades, algumas partes internas da bomba podem ser danificadas ou 
o eixo pode falhar. 
 
(a) Velocidade crítica de um rotor simples sobre um eixo sem peso. 
Um disco de peso W e massa g
Wm  é preso sobre um eixo sem peso tal que seu centro de gravidade 
S esteja deslocado a uma distância e na vertical (figura 1). 
Se o centro do disco for defletido de uma distância y com relação ao eixo de rotação, então o centro de 
gravidade do disco será deslocado de uma distância (y + e) do eixo de rotação, e a força centrífuga será: 
  2eymP  (1) 
Onde  é a velocidade angular em s
rd . 
Desde que exista proporcionalidade entre a força e a deflexão, temos: 
ykP  (2) 
onde k é uma constante elástica para um dado tipo de carga e apoios, e é definida como uma força para dar 
uma deflexão unitária. 
 
6 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
Figura 1 – Rotor simples sobre um eixo sem peso (desprezível). 
 
Substituindo a equação (2) na equação (1), temos: 
  ykeym 2  (3) 
2
2
mk
emy

 (4) 
Se  for aumentado de tal maneira que o denominador se anule, ou seja: 
0mk 2  e m
k
C  (5) 
Então y torna-se infinito (y  ), e o eixo teoricamente entorta-se ou empena-se. Na prática, uma 
violenta vibração é observada e os valores de y são limitados pelas fixações internas da bomba. 
Mesmo em máquinas não tendo batentes nas partes internas, a deflexão do eixo nas velocidades 
críticas fica limitada porque: 
1. ao passar pela velocidade crítica, o eixo recupera-se a sua capacidade (rapidamente) de resistir 
à deflexão; 
2. um certo tempo é necessário para o eixo desenvolver suas deflexões máximas, que não são 
muitas vezes atingidas quando passamos rapidamente pela velocidade crítica; 
3. os meios circundantes causam atrito externo e amortecimento; 
7 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
4. o atrito interno do material do eixo causa amortecimento interno, ou seja, dissipa energia 
internamente. 
C é chamada de velocidade crítica angular, que corresponde em RPM a: 
m
k3030n CC 

 (6) 
O valor de k depende das dimensões do eixo, do seu material, condições de apoios, e distribuição do 
carregamento. Então, se I é o momento de inércia do eixo, a e b são as distâncias do disco aos suportes 
(mancais), e E é o módulo de elasticidade do material do eixo, então para um eixo bi-apoiado, temos: 
 baIE3
baPy
22

 (7) 
 
22 ba
baIE3k

 (7.a) 
Sendo 
64
dI
4 (7.b) 
Onde d é o diâmetro do eixo. 
Combinando as equações (4) e (5): 
e
nn
ney 22
C
2
22
C
2














 (8) 
Se a velocidade de operação for acima de nc, y torna-se negativo e o seu valor diminui. Em outras 
palavras, o eixo aproxima novamente do eixo de rotação. Para y  , y  e, ou seja, o centro de gravidade 
S fica sobre o eixo de rotação (ver figura 1). Então a massa m tem uma tendência de autobalanceamento na 
região supercrítica. 
Note que a equação (8) calcula a primeira velocidade crítica. Esta velocidade crítica é confirmada 
experimentalmente pelo comportamento real da bomba quando ela passa pela ressonância do eixo. A figura 
2 mostra este comportamento. 
 
 
 
8 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
Figura 2 – Deflexão dinâmica do eixo. 
A operação de uma bomba é possível sobre ambos os lados da velocidade crítica. A grande maioria de 
bombas de multiestágios com selos mecânicos (não suportado em caixas de gaxetas), operando em 3000 ou 
3600 RPM, geralmente operam acima da primeira velocidade crítica. 
No caso de considerarmos a massa do eixo, a velocidade crítica é geralmente tomada, 
aproximadamente, como: 
em5,0m
k30n  (9) 
 
Onde: 
m = massa do rotor, 
me é a massa do eixo. 
 
A primeira velocidade crítica pode então ser calculada pelo uso da equação (5). 
m
k2
C  (10) 
 
Onde m é a massa do elemento girante e k é a constante elástica do eixo, que 
depende das dimensões do eixo, material, e método de fixação (suportes) e carregamento. 
Da equação (2) temos: 
oy
Pk  
Para cargas concentradas sobre um eixo sem peso, k pode ser encontrado pela substituição do peso P 
da massa girante, e para y a deflexão estática yo sob esse peso. A equação (5) torna-se: 
o
2
C y
g (11) 
As deflexões estáticas podem ser determinadas pelos métodos encontrados nos livros 
de resistência dos materiais (ou manuais técnicos). A solução de casos simples aparece 
na figura 3. 
 
9 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
Lam
IE3
2
2
1c  
 
 
 
 bL3bam
LIE12
23
3
2
1c 
 
 
 
 
22
2
1
3
bam
LIE
c  
 
 
 
 a4L3am
IE6
2
2
1c 
 
(1ª crítica) 
 
 a4L3L
a2L 2
2
2c
2
1c




 
(2ª crítica) 
Onde: 
1c = primeira rotação crítica 
2c = segunda rotação crítica 
Figura 3 – Velocidade crítica para carregamento simples. 
10 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
 Com um ou dois rotores e um eixo simétrico de seção uniforme, as deflexões máximas devidas ao 
peso do eixo e rotores ocorrem no meio do eixo. Portanto, yo pode ser encontrado separadamente para o eixo 
e rotores e somados para obter a deflexão estática total do eixo. 
Quando eixos são de diâmetros variáveis e a distribuição de carga não é uniforme, é muito trabalhoso 
o cálculo da deflexão estática do eixo. Métodos computacionais desenvolvidos pela resistência dos materiais 
podem ser usados. Contudo, para um caso geral, a deflexão estática máxima pode ser usada para 
calcular a primeira velocidade crítica com boa aproximação. 
 
Equação aproximada para eixos de bombas 
Quando os tipos de apoios, distribuição de cargas e o diâmetro do eixo variam pouco em bombas de 
múltiplos estágios, é possível obter uma rápida aproximação da primeira velocidade crítica pelo uso de 
uma equação com um fator C experimental. 
11 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
IEC
LPy
3

 e y
g
1C  (12) 
 
Onde, 
P é o peso do rotor em kgf 
L é o vão entre suportes em cm 
E é o módulo de elasticidade do aço em 2cm
kgf 
I é o momento de inércia da seção média do eixo em cm4 
C é uma constante numérica que varia de acordo com os apoios e distribuição de cargas. 
 
Para uma carga apoiada no centro, C = 48; 
para uma carga uniformemente distribuída ao longo do eixo, C = 98, 
para todos os outroscasos, C varia entre esses limites. 
 
A figura 4 mostra valores de C calculados para diferentes razões de pesos do eixo e rotores, e para 
diferentes espaçamentos entre rotores (L1 é a distância entre os dois rotores extremos) e L é o vão. 
64
dI
4 
d = diâmetro do eixo no meio do vão em cm. 
 
 
 
 
12 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
 
Figura 4 – Coeficiente de deflexão dinâmica para rotores simétricos. 
 
Escolha da velocidade crítica 
Extensivas experiências feitas por vários pesquisadores têm provado uma concordância satisfatória 
entre os valores calculados e experimentais das velocidades críticas. Portanto, é possível escolher as 
dimensões do eixo de tal maneira a reduzir o máximo a possibilidade de o eixo vibrar. A operação abaixo da 
velocidade crítica dá uma máxima garantia a operação livre de vibração alta. Contudo, isto freqüentemente 
deixa os projetos impraticáveis do ponto de vista comercial (eixo com diâmetro muito grande com relação 
ao diâmetro do rotor). 
Das discussões dos itens anteriores, a escolha do tamanho do eixo para velocidades críticas deve ser 
orientada pelas seguintes considerações: 
1. A velocidade de operação deve não ser fração dos tipos (½, ⅓, ¼) ou múltiplos 
(2, 3, 4,...) da primeira velocidade crítica. 
2. A velocidade de operação não deve ser próxima das velocidades críticas, primeira ou segunda. 
 
n < 0,7 . nc onde n = velocidade de operação, e 
n > 1,4 . nc nc = primeira velocidade crítica 
 
 
 
 
 
 
13 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
 
 
14 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
CAPÍTULO II 
PRINCIPAIS FONTES DE VIBRAÇÃO EM BOMBAS HIDRÁULICAS 
 
2.1 – Efeitos do líquido bombeado 
 O líquido bombeado exerce um efeito de amortecimento (benéfico) sobre as vibrações do eixo da 
bomba. 
 Existe um número de partes rigorosamente ajustadas dentro da bomba que reduzem ou limitam, as 
amplitudes de vibrações ou servem como batentes. 
 Caixas de gaxetas de modernas bombas servem como pseudo-mancais, e então reduzem os vãos do 
eixo entre os suportes. A experiência mostra que as bombas vibram mais quando as folgas ou 
desgastes nas gaxetas aumentam e diminuem a vibração as gaxetas são trocadas na manutenção. 
O líquido na carcaça da bomba apresenta alguma resistência à vibração, ou seja, também amortece as 
vibrações. Parte da energia cinética do eixo vibrante é continuamente absorvida pelo líquido ambiente. 
Como um resultado, a amplitude de vibração é reduzida. 
2.2 – Problemas mais comuns em bombas que podem ser detectados pela 
análise de vibrações. 
2.2.1 - Desalinhamento 
Geralmente em todos os tipos de montagens, o desalinhamento pode impor forças sobre os mancais 
suportes, que reduzirão a vida útil da unidade (principalmente dos rolamentos). 
Grande vibração na direção axial é uma boa indicação de um desalinhamento excessivo (geralmente 
surgem componentes em 2  RPM ou 3  RPM). 
Mancais auto-compensadores não eliminam a necessidade de se fazer um bom alinhamento. Se eles 
estão desalinhados, evidentemente existirá grande vibração na direção axial e consequentemente, forças 
adicionais que reduzirão a vida dos mancais. 
Embora o desalinhamento seja um problema comum em bombas, a vibração axial pode também ser 
consequência de outras causas. Algumas vezes, a vibração axial ocorre com o desbalanceamento (agravada 
quando o rotor da bomba está em balanço). 
A presença de grande vibração axial simplesmente significa que o desalinhamento deve ser verificado 
antes do desbalanceamento. Uma boa regra prática para seguir em bombas é: “Se a vibração axial for maior 
do que a vibração radial ” deve-se corrigir o alinhamento antes do desbalanceamento”. 
 
2.2.2 – Desbalanceamento 
As bombas geralmente podem ser desbalanceadas por corrosão ou erosão desigual no rotor, ou por 
incrustação de material sobre as pás do rotor. 
Nestes casos, o rotor deve ser balanceado, por adição ou retirada de massa. A melhor maneira de 
balancear rotores de bombas é na máquina de balancear. Neste caso a vibração será grande na direção 
radial, e com frequência igual a 1  RPM do eixo da bomba. 
 
 
15 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
2.2.3 – Fundações 
Uma estrutura suporte adequada ou base é necessária para um funcionamento suave entre 
bomba/motor. Uma base estrutural de aço ou de concreto armado é sempre necessária para suportar as 
unidades, e manter um bom alinhamento. 
Algumas vezes, economias na construção da base resultam em um suporte inadequado, e torna-se 
difícil obter e manter um bom alinhamento. Isto tornará aparente se as leituras das vibrações no mesmo 
ponto variam. 
Uma ressonância de fundação pode ocorrer se a estrutura tem uma frequência natural próxima da 
velocidade de operação da bomba. Isto pode ser observado pelas leituras dos níveis de vibração em pontos 
espaçados sobre e em volta da fundação, mancais suportes e nas vizinhanças do chão. 
 Frequentemente a vibração vertical é muito maior que a horizontal se uma condição ressonante 
estiver presente. A vibração pode ser reduzida aumentando a rigidez da fundação. 
Melhorando a qualidade ou precisão do desbalanceamento e/ou desalinhamento do acoplamento. 
Teremos redução dos níveis de vibração, porém o melhor é resolver o problema na fonte, ou seja, 
reprojetando ou reforçando a fundação inadequada. 
 
2.2.4 – Folgas de fixação 
Folgas de fixação causam altas vibrações na direção da fixação (geralmente na direção vertical) em 2 
 RPM da rotação das bombas e harmônicos, são usualmente acompanhados pelo desbalanceamento e/ou 
desalinhamento. 
Uma inspeção cuidadosa deve ser feita, e apertar todas as ligações, tal como parafusos da base, da 
capa dos mancais, prisioneiros do acoplamento, etc.; é boa prática que antes mesmo do início de uma 
análise de vibração, que verifiquemos esta condição. 
Quando há folgas excessivas de fixação também pode aparecer um 
componente sub-harmônico com frequência igual (1/2) RPM, bem como inter-harmônicos 
(1,5 – 2,5 – 3,5)  RPM 
 
2.2.5 – Eixo empenado 
Quando o rotor bombeia fluidos com altas temperaturas, pode haver um empenamento do eixo, que 
causa uma alta vibração axial análoga ao desalinhamento (com freqüência 1  RPM da bomba), e pode ser 
detectada nos mancais adjacentes. Substituindo ou endireitando o eixo defeituoso, esta causa é eliminada. 
 
2.3 – Excitações hidráulicas / aerodinâmicas 
2.3.1 – Introdução 
Estas forças ocorrem usualmente em RPM  o número de pás do rotor (frequência de passagem de 
pás), pode causar turbulência e pulsação de pressão no sistema de tubulação e carcaça da bomba. Este efeito 
pode criar uma instabilidade no fluxo de água e perda de rendimento da bomba. 
A alta vibração nos dutos pode ser transmitida à carcaça da bomba e mancais, quando não houver 
juntas de expansão (e/ou amortecedoras) entre a bomba, e tubulações. A correção consiste em mudar as 
condições de funcionamento da bomba, para outra condição de pressão  vazão. 
O ruído em sistemas de tubulações é frequentemente gerado pela operação de equipamentos girantes, 
tais como bombas. 
16 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
Tais equipamentos têm componentes vibrantes em contato mecânico com o fluido, resultando alta 
transferência de energia vibratória ao sistema de tubulação. Frequentemente, o ruído devido a tais fontes, 
consiste geralmente, de tons puros, associados com a rotação da bomba. 
Pulsação de pressão excessiva e ruído são frequentemente, causados por tubulações projetadas e 
construídas, as quais possuem comprimentos iguais aos comprimentos de ondas padrões. Em casos extremos 
deste carregamento dinâmico, os níveis de ruído e vibração excederão o nível limite de segurança, e em 
consequência poderemoster trincas e consequente ruptura da tubulação. 
L1, L2 e L3 não devem ser iguais a um número de meios comprimentos de onda da frequência de 
excitação. L4 não deve ser igual a um número de quartos de comprimentos de ondas da frequência de 
excitação (veja figura 1). 
 
 
 
Figura 1 – Bomba com tubulações. 
 
n = velocidade da bomba em rps = RPM/60 
N = número de pás do rotor 
Ff = frequência de excitação ou forçante Hz 
 
Geralmente: 
Ff = n . N 
 
Comprimento de onda 
Nn
C
f
C
f 
 
C = velocidade de som no meio 
 
Por exemplo: 
C = 1430 m/s para água 
2
 = meio comprimento de onda 
17 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
4
 = quarto do comprimento de onda 
 
Para evitar transmissão de vibração da bomba para a tubulação devemos usar conectores de neoprene, 
os quais além de reduzirem os níveis de ruído e vibração também dissipam parte da energia vibratória (veja 
as figuras 2 e 3). 
 
 
 
Figura 2 – Esquema da bomba com conectores de Neoprene. 
A figura 3, a seguir, mostra medidas de vibrações de uma bomba centrífuga, antes e após a colocação 
de conectores de Neoprene, nas uniões entre as tubulações e na entrada e saída da bomba. 
Os gráficos são espectros de frequência na faixa de 20 a 1000 Hz. Foram escolhidos alguns pontos 
estratégicos, indicados no desenho como 1, 2, 3, 4, 5, 6. 
Observe a grande redução dos níveis de vibração em aceleração. Devemos notar que os espectros 
estão em escala logarítmica, ou seja, para cada 6 dB de redução, significa que o nível de vibração em 
aceleração caiu pela metade. 
 
18 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
Figura 3 – Redução da vibração na tubulação e na bomba. 
Bombas hidráulicas e outras máquinas de fluxo apresentam vibrações e ruídos devidos às reações do 
fluxo nas partes fixas e móveis das máquinas. Estas vibrações podem se apresentar de duas maneiras (Veja 
figura 4). 
 em componente discreta na frequência de passagem (número de pás do rotor vezes a 
rotação do rotor, ou número de pás diretrizes vezes a rotação do rotor). 
 com energia vibratória espalhada na região de alta frequência provocada por 
cavitação. 
19 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 com energia espalhada na região de baixa frequência provocada por recirculação ou 
turbulência do fluido. 
 
 
 
 
 
Figura 4 – Frequências discretas de passagens de pás 
Região de alta frequência (cavitação) 
Região de baixa frequência (turbulência). 
 
As vibrações hidrodinâmicas raramente geram problemas sérios, exceto quando excitam, ou até 
ressonam, as partes da estrutura: carcaça, tubulações, pás, etc. 
Quando as forças hidráulicas nas bombas geram vibrações excessivas sem ressonância aparente no 
sistema, o problema pode estar no projeto inadequado do conjunto rotor-estator-pás ou da tubulação. 
A cavitação geralmente ocorre quando a máquina está trabalhando fora de seu ponto de operação 
(bomba com carga excessiva, por exemplo). 
No processo de cavitação, as bolhas de ar implodem violentamente criando ondas de pressão, que 
chegam às estruturas gerando vibrações. 
Como as implosões são aleatórias e localizadas na faixa de altas frequências no espectro (geralmente 
na faixa de 500 a 3000 Hz ou mais) (figura 4); algumas vezes o componente discreto da passagem das pás 
se superpõe à região aleatória das turbulências. 
20 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
Também os sinais provenientes de defeitos em rolamentos dos mancais da bomba podem ser 
encobertos pelo sinal da cavitação. 
A recirculação geralmente ocorre quando a máquina está operando com baixa capacidade ou alta 
pressão de sucção. Nesse caso, o fluido retorna da espiral de saída para o rotor. 
No retorno há mistura do fluido que vai com o que vem o que resulta em vibração, e ruído aleatórios 
semelhantes à cavitação. 
O fluxo turbulento aparece em circulação de fluido com altos números de Reynolds, ou quando se 
misturam fluxos de altas e baixas velocidades. 
Em grandes bombas centrífugas, pode ocorrer turbulência nas variações de pressão ou de velocidade 
na passagem do fluido através da caixa espiral ou do duto de saída. 
Esta desorganização do fluido causa turbulência, que gerará vibração aleatória na estrutura da 
máquina. Este fenômeno geralmente acontece ocasionando vibração em baixa frequência (de 0,4  RPM a 
0,8  RPM da bomba - tipicamente de 0,8 a 33 Hz.). Veja a figura 4. 
Normalmente, as bombas hidráulicas centrífugas possuem uma vibração na freqüência de passagem 
das pás, que deve ser monitorada. 
Ela representa a passagem das pás por um ponto fixo, geralmente onde ocorre uma variação de 
pressão, por exemplo, uma pá fixa ou o ponto de “cutoff”. Veja a figura 5. 
 
 
 
Figura 5 – Ponto de variação de pressão. 
As frequências de passagem (veja figura 4) podem ser calculadas por: 
11p Znf  22p Znf  K
ZZnf 213p
 
Onde K representa o maior número que divide Z1 e Z2 e n é rotação do rotor, ou seja, K é o fator 
comum entre Z1 e Z2. 
Vejamos alguns exemplos de cálculo de freqüências de passagem: 
 
 
Exemplo 1 
Bomba centrífuga simples (figura 6). 
Rotação: 1780 RPM (29,67 Hz) 
21 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
Número de pás do rotor: 8 
fp1 = 29,67  8 = 237,4 Hz 
 
 
 
Figura 6 – Bomba centrífuga simples – 8 pás. 
 
Exemplo 2 
Bomba centrífuga com pás diretrizes (figura 7). 
Rotação: 1780 RPM (29,67 Hz) 
Número de pás do rotor: 6 
Número de pás diretrizes: 5 
fp1 = 29,67  6 = 178 Hz 
fp2 = 29,67  5 = 148,3 Hz 
Neste caso, o maior número que divide 5 e 6, é o número 1. 
Logo, K = 1, e Hz1,8901
67,2965f 3p 
 
22 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
 
Figura 7 – Bomba centrífuga com pás diretrizes. 
 
A amplitude da vibração no componente da frequência de passagem das pás varia com a carga. 
Portanto, toda medida de vibração nesse componente dever ser feita na mesma condição de carga. 
Numa condição de funcionamento normal da bomba, geralmente o nível neste componente é baixo. Se 
o processo induzir instabilidade, imediatamente a vibração neste componente aumenta, e aparecem bandas 
laterais. 
Picos altos na frequência de passagem das pás podem ser inerentes às: 
1. Folgas desiguais entre as pás rotativas e os difusores estacionários das bombas. 
2. Coincidência da frequência de passagem das pás com frequências naturais das próprias pás ou 
de componentes estruturais da bomba. 
3. Posicionamento excêntrico do rotor dentro da carcaça. 
4. Fluxo com variações abruptas de direção (tubulação com curvas acentuadas). 
5. Obstruções do fluxo. 
23 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
6. Coincidência do comprimento de onda da frequência de pulsação acústica com o comprimento 
da tubulação, já explicada anteriormente (ressonância acústica). 
 
2.4 – Mancais com defeitos 
2.4.1 – Mancais de rolamentos 
Um mancal de rolamento mostrará sinais de falhas pelas vibrações instáveis 
em altas frequências (frequências naturais do rolamento) e nas frequências de defeitos localizados: pista 
externa BPFO (FE), pista interna BPFI (FI), elemento rolante BSF (fB), gaiola FTF e seus múltiplos. Essa 
vibração é normalmente detectada sobre as capas dos mancais. 
A melhor maneira de aumentar a vida dos rolamentos é fazer um bom balanceamento e cuidadoso 
alinhamento na unidade, isto minimiza as forças sobre os mancais. A figura 8 mostra os vários estágios de 
desgastes do rolamento. 
 
2.4.2 – Mancais de deslizamento 
Grandes bombas centrífugas geralmente usam mancais de bucha com lubrificação 
a óleo. 
Desgastes, erosões, folgas entre buchas e carcaças, deficiência de lubrificação causam problemas nos 
mancais de deslizamento. Isto permite agrupar os problemasnos mancais de deslizamento em duas 
categorias de defeitos. 
Em uma delas, os erros devido ao aumento de folgas entre eixo e bucha e entre bucha e carcaça, 
causadas pelo desgaste das partes. 
Na outra categoria, os problemas são associados ao componente hidrodinâmico do óleo dentro do 
mancal. 
 
 
24 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
Figura 8 – Vários estágios de desgaste no rolamento e seus respectivos espectros. 
 
Folgas nos mancais e sua identificação: 
As folgas em mancais de deslizamento geralmente causam vibrações altas, principalmente se a folga 
for entre o eixo e o mancal. 
Quando as buchas têm folgas excessivas, desbalanceamento, desalinhamento e outras forças 
vibratórias devem ser minimizados, para não realimentar o processo de desgaste e ainda provocar 
afrouxamentos mecânicos. 
25 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
Neste caso, o mancal com folgas não é a causa real do problema, ele simplesmente permite que 
aconteça mais vibração e suas consequências. 
O desgaste de um mancal de deslizamento pode frequentemente ser monitorado comparando os níveis 
de vibração horizontal e vertical. 
Bombas montadas em estruturas ou fundações rígidas, normalmente apresentam maiores amplitudes 
de vibração na direção horizontal. Por várias vezes, onde a amplitude na direção vertical (com componentes 
em 2  RPM e seus múltiplos) apareceu maior que a horizontal, o desgaste foi a principal causa. 
Assim um aumento de vibração vertical em relação a horizontal pode ser um início de folgas em 
mancais de deslizamento. O aparecimento de vibrações em componentes inter-harmônicos (1,5 ; 2,5 ; 3,5 
;...) também é um indicativo de folgas (Veja a figura 9). 
 
Figura 9 a – Espectros de folgas em mancais de deslizamento e de rolamento. 
 
 
Figura 9 b – Espectro de um mancal de rolamentos com folga excessiva. 
 
 
 
 
2x – 4x – 6x com altos 
níveis de vibração na 
Vertical. 
26 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
Rodopio do óleo – Whirl Oil 
Tem sido encontrado experimentalmente e foi observado em máquinas reais que, com mancais de 
deslizamento lubrificados a óleo, a cunha de óleo desloca-se com frequência aproximadamente igual à 
metade da velocidade do eixo. 
Se esta velocidade cair próxima da primeira velocidade crítica do eixo, o rodopio do eixo produz 
vibração. Este fenômeno é comum em mancais com folgas. 
O “whirl oil” óleo continua na freqüência 0,45  RPM, tendo todo o estímulo do eixo. Com eixos 
horizontais o peso total do rotor não é suficiente para suprimir as vibrações provocadas pela instabilidade do 
óleo lubrificante. 
Em geral essas vibrações não são facilmente eliminadas. As seguintes etapas podem ser tentadas com 
diferentes graus de sucesso (Veja a figura 10): 
1. Mudar para mancal de rolamento. 
2. Diminuir o comprimento do mancal para aumentar a pressão sobre o filme de óleo. 
3. Colocar deliberadamente o mancal fora de linha com o eixo. 
 
 
 
Figura 10 – Espectro com Whirl do óleo. 
 
2.5 – Expansão térmica 
Instalações impróprias de vedadores podem gerar interferências que contribuem para um aumento 
irregular de temperatura, resultando em distorção térmica do eixo. 
Tais distorções também ocorrem como tensões internas, e são salientadas pelas elevadas temperaturas 
de operação. Esta condição pode provocar roçamento entre as partes girantes e fixas. 
Whril do Óleo – Rotação do Eixo: 
1780 RPM 
27 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
As distorções térmicas deste tipo são geralmente diagnosticadas, quando a amplitude de vibração e a 
fase variam com a temperatura (neste caso, as vibrações aparecem conforme espectro mostrado na figura 
11). 
 
 
 
Figura 11 – Roçamento provocado pela expansão térmica. 
 
 
2.6 – Resumo 
Bombas são excitadas, principalmente por desbalanceamento e desalinhamento. Os desgastes 
abrasivos, resíduos de produtos ou sujeira, são as principais causas do desbalanceamento durante a operação. 
As verificações periódicas das vibrações da bomba revelarão quando o desbalanceamento está 
começando a acumular-se. Algumas vezes uma simples limpeza colocará a bomba em condição de 
funcionamento suave novamente. 
Quando a bomba for equipada com mancais de rolamentos, verificações periódicas da aceleração de 
vibração (ou envelope) sobre a capa do mancal devem ser feitas para análise dos problemas. 
 
 
Roçamento – Rotação do Eixo: 
1780 RPM 
28 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
29 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
CAPÍTULO III 
MEDIDAS DE VIBRAÇÕES E NÍVEIS DE ALARME DE VIBRAÇÃO EM BOMBAS HIDRÁULICAS 
 
3.1 – Medidas de vibrações em bombas hidráulicas 
Efetuar as medidas iniciais, colocando o transdutor no mancal do motor e bomba nos pontos A, B, C, 
D, E e F, na direção vertical, horizontal e axial. (Veja a figura 13). 
 
 
 
Figura 13 – Pontos de medidas de vibração em bombas hidráulicas. 
 
A medida deverá ser feita em pontos onde a vibração das partes rotativas se transmita o mais fiel 
possível, ou seja, devem ser evitadas as partes flexíveis da carcaça. 
30 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
Estes pontos devem ser perfeitamente acessíveis durante a operação da bomba. 
Em cada um destes pontos devem ser pré-estabelecidas as direções das medidas: horizontal, vertical e 
axial, quando possível. 
Para cada bomba, estes pontos devem ser marcados com tinta ou colar uma arruela (no caso de usar 
base magnética) a fim de não permitir erros na hora de medir. 
Estabelecer o tipo de medida de vibração (velocidade de pico ou rms de preferência, aceleração e 
envelope de aceleração). 
A periodicidade das medidas deve ser de tal forma, que se garanta a detecção de um defeito antes que 
este comprometa a qualidade do produto e as demais peças da bomba. 
Por exemplo, se uma determinada bomba funciona 4 a 6 meses sem falha, uma medida mensal pode 
ser adotada. 
O ideal é fazer medidas em: 
Espectro de velocidades mm/s, rms, com escala 3 – 3200 Hz, com 3200 linhas (para controlar os 
problemas mecânicos e hidráulicos, bem como freqüências de rolamentos e cavitação). 
Outra medida em aceleração G’s rms (ou pico), na faixa de 1000 a 10.000 Hz, com 3200 linhas (para 
controlar desgaste de rolamentos e cavitação). 
E, espectro em envelope de aceleração em G’s rms (ou pico), escala de 0 a 1000 Hz com 800 linhas, 
usando filtro 3 (SKF) 500 a 10 KHz (para controlar desgastes em rolamentos, com maior confiabilidade). 
Acredita-se que com estes 3 espectros, o índice de acerto no diagnóstico de defeitos na bomba atinja 
95%. 
 
3.2 – Alarme de vibrações 
Usar um critério geral de severidade inicialmente. Os registros periódicos darão a história da máquina 
e a severidade dos problemas encontrados, como um resultado permitirá ajustar os valores iniciais desta 
instalação mais realisticamente. 
Os fabricantes das máquinas fornecem muitas vezes os níveis máximos permissíveis da unidade 
(níveis de atenção e de alarme). 
 
Níveis de vibração recomendados: 
O programa de manutenção será eficiente se o departamento técnico responsável possuir um padrão 
para comparação. 
Com relação a elaboração de várias normas internacionais, a grande variedade das máquinas e 
requisitos de qualidade, os padrões existentes não conseguem ser mais do que recomendações. 
Em função da experiência acumulada, o departamento técnico poderá construir uma carta de 
severidade adequada para cada tipo de bomba. 
De acordo com a experiência do autor deste trabalho, temos os seguintes níveis de alarme: 
Para desgaste em rolamentos, medidas globais de aceleração, em G’s, rms, medidos na faixa de 1000 a 
10.000 Hz (pode ser obtido do próprio espectro), são dadasa seguir. 
 
Rotação da 
bomba 
Aceleração 
em G’s 
Aceleração 
em G’s 
RPM Alarme 1 - 
Atenção 
Alarme 2 - 
Troca 
1200 3 5 
1800 4 6 
3600 8 10 
31 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
Também de acordo com a experiência profissional do autor deste trabalho, para desbalanceamento e 
desalinhamento, pode-se usar com sucesso o gráfico de severidade da tabela abaixo (em mm/s rms): 
 
 
1 10 100 1000
0,1
1
10
100
E
D
C
B
A
NÍ
VE
L 
DE
 V
IB
RA
ÇÃ
O 
VE
LO
CI
DA
DE
 [ 
MM
/S
 ] 
- R
MS
FREQUÊNCIA DE VIBRAÇÃO EM [ HZ ]
1 10 100 1000
0,1
1
10
100
 
A. Máquinas novas – sem defeitos. 
B. Máquinas com pequenos problemas. 
C. Máquinas com defeitos – corrigir. 
D. A falha está próxima – corrigir com urgência. 
E. Perigo – parada imediata. 
Figura 14 – Gráfico de severidade de vibrações. 
Para acompanhar desgastes em rolamentos, a técnica mais atual é a análise em 
envelope de aceleração, que será estudada no capítulo 4. Os níveis de alarme desta técnica 
dependem do tipo de rolamento (esfera ou rolo) da velocidade do rolamento e do tipo de 
lubrificação. 
 
Para bombas verticais, podemos sugerir os seguintes níveis de vibração: 
Altura do flange ao topo do mancal do motor: 
Medidas em velocidade mm/s – rms – Faixa de 0 a 3200 Hz. 
(3200 linhas) 
3,6 a 6 m – Bom de 0 a 8 / Regular de 8 a 12 / Atenção: 12 / Alarme: 18 
32 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
2,4 a 3,6 m – Bom de 0 a 7 / Regular de 7 a 10 / Atenção: 10 / Alarme: 16 
1,5 a 2,4 m – Bom de 0 a 6 / Regular de 6 a 9 / Atenção: 9 / Alarme: 13 
0 a 1,5 m – Bom de 0 a 3 / Regular de 3 a 5 / Atenção: 5 / Alarme: 11 
 
Observação importante: 
Já comentamos que as vibrações oriundas de bombas hidráulicas possuem componentes aleatórios que 
aparecem numa faixa larga de frequência. 
Portanto, para eliminar o efeito destas vibrações nos valores globais de vibração e também limpar o 
espectro, o espectro a ser analisado deve ser uma média de 4 a 6 espectros. Um espectro médio sempre 
elimina os ruídos existentes no espectro instantâneo. 
Também é conveniente usar janela Hanning. 
Veja a figura 15. 
 
 
Figura 15 – Espectros instantâneos e espectro médio. 
 
Bandas de alarme em velocidade mm/s rms 
Para melhorar a confiabilidade de diagnóstico, e ter o menor risco de falhas ocasionais, devemos usar 
as bandas de alarme por faixa de frequência. Para isso, partimos de valores de níveis de alarme para valores 
globais (overall), tais como os dados abaixo. 
 
NÍVEIS GLOBAIS DE VELOCIDADE PARA SISTEMAS MOTOR-BOMBAS-ACOPLAMENTO DIRETO – EM MM/S 
RMS 
Bom 0 a 5 mm/s rms 
Regular 5 a 8 mm/s 
rms 
Alarme 1 – Atenção 8 mm/s rms 
Alarme 2 – Máximo 10 mm/s rms 
 
33 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
Para bombas centrífugas, de acordo com a experiência profissional do autor, podem-se usar as bandas 
de alarme com seus respectivos níveis, dados na figura 16 a seguir. 
OBS.: OS NÍVEIS ABAIXO SÃO DE ALARME - PARA NÍVEIS DE ATENÇÃO – USAR 70% DESTES VALORES 
 
Figura 16 – Bandas de alarme de bombas centrífugas. 
 
 
8 
4 
5 
3 
3,5 
2 
* 
* * 
* * * 
NÍ
VE
L D
E 
VI
BR
AÇ
ÃO
 m
m/
s R
MS
 
ALARME OVERALL = 10 mm/s RMS 
0,01.fmáx 0,03.fmáx 0,06.fmáx 0,09.fmáx 0,18.fmáx 0,5.fmáx fmáx 
BANDAS DE ALARME PARA BOMBAS 
CENTRÍFUGAS ACIONADAS POR MOTORES 
ELÉTRICOS - ACIONAMENTO DIRETO. Rotação 
RPM fmáx(Hz) 
FFT 
Nº de Linhas 
600 
900 
1200 
1800 
3600 
400 
600 
800 
1200 
2400 
800 
1600 
1600 
3200 
3200 
 
*  Região deve incluir frequência de passagem de pás. 
 Valor máximo para o componente 3 mm/s RMS. 
* *  Região pode incluir frequências fundamento de defeitos nos 
rolamentos BPFO-BPFI-BSF – Valor máximo por componente 2 
mm/s RMS. 
* * *  Região pode incluir harmônicas das frequências BPFO-BPFI-
BSF – Valor máximo por componente 1,2 mm/s RMS. 
FREQUÊNCIA Hz 
34 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
 
 
 
 
35 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
CAPÍTULO IV 
ANÁLISE DE VIBRAÇÕES EM MANCAIS DE ROLAMENTOS PELA TÉCNICA DO ENVELOPE 
 
4.1 – Introdução 
Já sabemos que um rolamento com defeito provoca pulsos de curta duração no sinal de vibração no 
tempo. A figura 1.a, abaixo, mostra o sinal de vibração no tempo, medido em um mancal contendo um 
rolamento SKF 6202, com defeito na pista externa do motor elétrico, que aciona uma bomba. O sinal foi 
medido com acelerômetro, numa faixa de frequência de 0 a 10.000 [Hz]. 
Observe os pulsos interferindo na onda de baixa frequência. Estes pulsos correspondem aos impactos 
dos elementos rolantes sobre a pista externa do rolamento. 
Na figura 1.b temos o espectro correspondente a este sinal, mostrando que na 
região de baixa frequência não tem um pico (componente) bem definido, correspondente a frequência 
BPFO. 
 
Figura 1.a – Sinal no tempo Figura 1.b – Espectro de frequência 
Figura 1 – Sinais no tempo e na frequência de um rolamento com defeito 
na pista externa. 
 
Para eliminarmos os componentes de baixa frequência (desbalanceamento, desalinhamento, folgas, 
etc.), passamos o sinal da figura 1, por um filtro passa alto, correspondente a uma faixa de 300 a 10.000 
[Hz]. O resultado é o sinal no tempo, mostrado na figura 2, que define muito bem o trem de pulsos 
correspondente aos impactos dos elementos rolantes na pista externa do rolamento. 
 
Figura 2 – Sinal em alta frequência da vibração no mancal. 
Para que os pulsos fiquem ainda mais evidentes, o sinal correspondente à figura 2, pode ser retificado 
(tornado positivo). Veja o sinal no tempo retificado, mostrado na figura 3, mostrando os pulsos com maior 
intensidade. 
36 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
Figura 3 – Sinal no tempo retificado. 
 
Agora, podemos extrair o envelope (envoltória) do sinal mostrado na figura 3, usando 
a Transformada de Hilbert. O resultado é o sinal mostrado na figura 4. Em seguida, passando a 
Transformada de Fourier neste sinal envelope (FFT), obtém o espectro mostrado na 
figura 5. Este espectro é denominado espectro do envelope, e dever ser obtido numa faixa de freqüência 
mais baixa (fim de escala em função da rotação da máquina, por exemplo, 4  BPFI do rolamento). Neste 
caso, escolhemos 0 a 1000 [Hz]. Note que neste espectro, só existem os componentes da freqüência BPFO, 
correspondente ao defeito na pista externa do rolamento. Estes componentes não tinham energia suficiente 
para aparecer na faixa de baixa freqüência do espectro normal mostrado na figura 1.b. 
 
 
 
 
Figura 4 – Sinal do envelope no tempo. 
 
 
 
Figura 5 – Espectro do envelope. 
 
37 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
Envelope usando coletor SKF 
Para acompanhar o desgaste em rolamentos, através da técnica de envelope, usando coletores SKF; é 
comum obtermos espectros em aceleração em mancais numa faixa de 0 a 10.000 [Hz]. 
Na rota, utilizamos um filtro passa banda de 500 a 10.000 [Hz] (filtro 3) sobre este espectro de 
aceleração, para obtermos um espectro envelope em aceleração [g], na faixa de 0 a 1000 [Hz]. 
Este espectro envelope nos fornece um valor global que é, sem dúvida, um fator de decisão sobre a 
condição de desgaste do rolamento. 
O autor deste trabalho, usando a sua experiência e a de usuários de coletores SKF, elaborou uma carta 
de severidade, mostrado na figura 6, para decidirmos sobre a troca 
de rolamentos em motor - bombas. 
De acordo com estudos e pesquisas, concluímos que os níveis globais do sinal envelope, dependem 
substancialmente do tipo de elemento rolante (se é esfera ou rolo), do tipo de lubrificação (se é lubrificado a 
óleo ou graxa) e também da velocidade rotação do rolamento. 
Apresentamos a seguir, esta carta de severidade.Os níveis apresentados são alarmes finais. Para uma 
melhor segurança e confiabilidade a escala vertical na vertical deve ser divida por 1,5 (seria um nível 
de alarme 1). 
 
 
 
 
38 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
Figura 5 – Carta de severidade para defeitos em rolamentos. 
Autor: Márcio Tadeu de Almeida 
 
A figura 6 resume bem a técnica do envelope. 
1. Sinal no tempo em aceleração mostrando os pulsos dos impactos dos elementos rolantes com 
os defeitos nas pistas. 
2. Espectro de frequência em aceleração mostrando um aumento nas amplitudes na região de 
frequência natural do rolamento. 
3. Espectro em aceleração após a aplicação do filtro passa-banda. 
4. Sinal no tempo correspondente ao espectro do item 3, onde a razão de impactos aparece com 
mais destaque. 
5. Sinal no tempo após a aplicação da transformada de Hilbert, extraindo o envelope (envoltória) 
do sinal correspondente ao item 4. 
6. Espectro do envelope em aceleração mostrando somente os componentes de defeitos dos 
rolamentos BPFO, por exemplo. 
 
39 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
Figura 6 – Esquema do método envelope. 
 
 
40 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
41 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
 
 
42 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
CAPÍTULO V 
CASO REAL DE IMPLANTAÇÃO DE MANUTENÇÃO PREDITIVA USANDO 
ANÁLISE DE VIBRAÇÃO EM BOMBAS HIDRÁULICAS 
 
5.1 – Resumo 
É necessário que as bombas centrífugas numa indústria moderna operem com rendimento máximo, 
alta confiabilidade, e efetividade de custo para atender as demandas de programas de produção mais 
eficazes, tempos econômicos otimizados, e regulamentações ambientais severas. Desta forma, o sucesso 
destes padrões operacionais desejados deve ser obtido a partir do início da operação do sistema de 
bombeamento, através da instalação, e terminar com um procedimento de manutenção planejado e efetivo 
para assegurar os benefícios fornecidos por tal sistema. 
 
5.2 – Introdução 
A análise da vibração pode ser utilizada como uma técnica confiável, para se determinar a condição 
operacional original de um sistema de bombeamento e a aceitabilidade pela imposição de padrões de 
aceitação do limite de vibrações, que fornecerá um meio de se avaliar: 
 as características operacionais adequadas do projeto do sistema; 
 integridade do produto original do fabricante do equipamento; 
 instalação correta, 
 confiabilidade do sistema (mecânico, elétrico, e estrutural). 
 
A análise de vibrações também é um excelente meio de se rastrear ou monitorar a condição de 
operação de um sistema de bombeamento, como meio de manutenção planejada. O monitoramento de uma 
bomba contra falhas características incipientes é a parte preditiva de uma estratégia de manutenção 
planejada. Os problemas são diagnosticados através da análise da freqüência da vibração, e são tratados de 
uma maneira apropriada e eficiente em custo, que efetuarão operações mínimas de manutenção, aumentando 
a disponibilidade das bombas. 
Padrões de severidade (limites) de vibrações, monitoramento da vibração e diagnósticos da frequência 
da vibração são os tópicos aplicados neste capítulo. Também serão incluídos casos de diagnósticos de 
problemas de bombas, usando análise de vibração. 
 
5.3 – Limites de aceitação da vibração para bombas novas e reformadas 
A razão para o estabelecimento de limites de aceitação de vibração para sistemas de bombas, ou para 
qualquer maquinaria rotativa, é baseada na determinação da condição operacional original do sistema novo, 
e presumidamente na condição operativa de carga máxima. 
A análise de vibrações pode determinar as características operacionais da bomba, balanceamento do 
rotor, alinhamento, desbalanceamento magnético e mecânico do motor, condições dos mancais, condições 
do fluxo da bomba, vedações (selos) da bomba, falta de rigidez estrutural e ressonância do sistema de 
bombeamento. 
A ampla variedade de componentes detectáveis do sistema, e as condições de sistema diagnosticáveis; 
através da análise de vibrações, tornam-se a principal razão: porque os limites de severidade de vibrações 
tornam-se valiosos durante a avaliação para aceitação de um sistema de bombeamento novo ou reformado. 
Os limites de aceitação das vibrações estabelecerão um meio avaliar, se o sistema é capaz de desempenhar 
43 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
com segurança seu trabalho em condições de carga máxima, com confiabilidade máxima, e expectativa de 
vida normal ou de rejeitar o sistema, baseado nos dados de vibração, como risco ao desempenho das 
operações, alto custo de manutenção ou expectativa de vida reduzida. 
Os padrões de aceitação de vibrações têm sido amplamente adotados por algumas das maiores 
corporações de manufatura no mundo, como meio viável de se determinar a integridade do equipamento. 
A aceitação de um equipamento exige que uma bomba seja um produto confiável, que tenha boa 
qualidade e vida de serviço fidedigna. Muitos fabricantes de equipamentos têm percebido, que prestar 
atenção aos detalhes é o necessário para fazer com que seu equipamento atenda e até que exceda os padrões 
de aceitação. 
 
5.4 – Padrão para limite de aceitação de vibrações em sistemas de bombeamento 
Pode-se usar um padrão de alarme, que possui limites de banda impostos sobre o espectro. Aqueles 
não familiarizados com esta terminologia devem ler algum texto que defina “alarme por banda espectral”. 
Durante o uso dos limites ou alarmes por banda espectral, se qualquer amplitude ultrapassar o valor de 
alarme da banda, o sistema de bombeamento não estará em condições operativas de pico e as seguintes 
etapas deverão ser empreendidas: 
 Reportar ao fabricante do equipamento para reparo pela garantia, ou substituição conforme 
a situação determine; 
 Providenciar para que o fabricante original do equipamento pague pelos reparos “in house”; 
 Se estas condições não puderem ser obtidas, então faça com que o seu próprio departamento 
de manutenção conserte a condição ao invés de deixar com que o sistema se deteriore. 
A figura 1 mostra um espectro típico de vibrações em uma bomba centrífuga medido no mancal do 
lado acoplado da bomba na direção horizontal. A medida está em velocidade mm/s RMS. Esta bomba 
opera em 1770 RPM (29,5 Hz) e possui 6 pás, portanto sua freqüência de passagem de pás é igual 177 
Hz. 
 
 
 
Figura 1 – Espectro típico de uma bomba centrífuga com 6 pás e 1 estágio. 
 
44 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
5.5 – Manutenção preventiva, monitoramento das condições da bomba-motor. 
A manutenção planejada utiliza duas estratégias de manutenção para efetivamente gerenciar os custos, 
as condições operacionais ótimas do sistema de bombeamento, confiabilidade, e vida útil. Estes métodos são 
conhecidos como manutenção preditiva/proativa.. 
A manutenção preventiva é baseada em tempo, e requer a realização de certos procedimentos de 
manutenção baseados nas recomendações do fabricante. 
Estes procedimentos podem incluir itens como troca do óleo a determinados intervalos de tempo, 
substituição de mancais em um número pré-determinado de horas corridas, ou reforma da bomba inteira 
após ter se atingido uma vida útil calculada. 
A manutenção preditiva monitora as máquinas, e permite que a máquina determine quando os 
procedimentos de manutenção são necessários com base nos dados monitorados. Os dados coletados através 
de técnicas como análise de vibrações, Termografia infravermelha, análise do óleo, e/ou detecção ultra-
sônica, determinam a estabilidade operacional. 
Uma boa analogia são os freios do carro. Até recentemente, os freios sempre eram trocadosnuma 
base de tempo (preventiva), baseado na quilometragem. Leva-se o carro até a oficina e trocam-se as 
pastilhas de freio (necessário ou não), se fosse preferido ignorar a recomendação da quilometragem então 
haveria, eventualmente, o risco de falha dos freios (falha catastrófica) ou, eventualmente, ocorreriam danos 
secundários dispendiosos (custo adicional de manutenção). 
O método preditivo permite que se faça o trabalho quando ele é realmente necessário (evita 
procedimentos desnecessários e interrupção da operação), permite tempo para planejar a manutenção em 
torno de cronogramas, e ainda evita danos secundários caros. A manutenção preditiva, neste caso, é mais 
efetiva em termos de custo do que a manutenção preventiva. 
Os melhores sistemas de manutenção planejada utilizam a preventiva nos procedimentos de baixo 
custo, e a preditiva nos procedimentos restritivos em custo. Entretanto, em qualquer momento se um método 
preditivo pode ser justificado em termos de custo, vale a pena! 
A análise de vibrações é um método efetivo em termos de custo de monitoramento de sistemas de 
bombeamento. Após um sistema ter passado por padrões de vibração iniciais (linha de base), pode-se 
monitorar a taxa de aumento da vibração (tendência) para determinar a estabilidade operacional do sistema 
de bombeamento. 
Um aumento na vibração significa que o sistema mudou sua condição operacional. Podem-se 
monitorar apenas as vibrações globais e suas tendências (Veja a figura 2). 
 
 
GRÁFICO DE TENDÊNCIA DO VALOR OVERALL -
PONTO 3H
0
2
4
6
8
10
12
ma
i/9
1
jul
/91
se
t/9
1
no
v/9
1
jan
/92
ma
r/9
2
ab
r/9
2
jun
/92
ag
o/9
2
AL
AR
ME
MESES DAS MEDIDAS
VI
B
R
A
Ç
Ã
O
 m
m
/s
 R
M
S
 
Figura 2 – Gráfico de tendência de valores globais de vibração. 
 
45 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
Entretanto, é mais eficiente monitorar um espectro ou assinatura em frequência 
de vibração, com alarmes espectrais, semelhantes àqueles usados para 
os limites de aceite de vibração, mas com limites maiores de amplitude, porque este 
método detecta, e reconhece falha dos componentes do sistema mais rápido e com um 
maior grau de precisão; permitindo estratégias de manutenção, e programando com 
mais flexibilidade. 
Na figura 3 temos um espectro de vibração de uma bomba com 6 pás, girando com 1780 RPM, onde o 
componente em 2 x a freqüência de passagem de pás (354 Hz) passou do alarme 2, ou seja, o alarme para 
esta frequência é de um nível de 3,5 mm/s (veja figura 16 do capítulo 3). Neste caso a bomba foi retirada de 
operação para reparo. 
 
 
 
Figura 3 – Espectro indicando problemas na bomba – 2x a freqüência de passagem de pás passou do 
alarme 2. 
Se o nível de alarme de vibração for ultrapassado na fase de monitoramento em manutenção preditiva, 
então uma análise do espectro da frequência da vibração em profundidade pode ser realizada por um analista 
de vibrações qualificado, para determinar exatamente, qual o problema ou componente do sistema está 
falhando. 
Esta análise em profundidade é a chave para se determinar a abordagem mais efetiva em termos de 
custo, para se resolver e corrigir o problema com a mínima parada do sistema. 
Os diagnósticos de problemas de sistemas, que usam análise de espectro de vibração mostram a 
diferença entre desmontar todo sistema para se encontrar o problema ou começar o procedimento de reparo 
com as partes, ferramentas e mão de obra apropriada para se finalizar a tarefa, porque o problema foi 
corretamente identificado antecipadamente. 
As condições do sistema de bombeamento como: desbalanceamento dos rotores da bomba/motor, 
desalinhamento do eixo, desalinhamento da base de fixação (pé do motor flexível ou placa de base flexível), 
ressonância estrutural, frequências de batimento, cavitação, e recirculação, são todas situações que 
reduzem a vida útil de um sistema de bombeamento e diminuem o rendimento operacional. 
Cada uma destas condições é detectável através da análise da espectral vibração e os diagnósticos são 
realizados usando “bom senso” e conhecimento técnico. 
Os componentes do sistema de bombeamento, que são detectáveis através da análise de vibração são: 
problemas elétricos do motor, eixo empenado da bomba/motor, desgaste do acoplamento, desgaste do 
Alto nível de vibração 
Em 2x a freqüência de 
Passagem de pás. 
46 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
mancal da bomba/motor, atritos da vedação da bomba e desgaste do rotor da bomba. Estes são os 
componentes que requerem substituição da peça, e devem estar disponíveis antes do procedimento de 
manutenção. 
Estas condições indesejáveis, e falhas de componentes ocorrem de várias formas e, frequentemente são 
combinações de certas condições, ou seja, de propagação de defeitos não corrigidos. 
O uso de técnicas de diagnóstico de vibração não só deve encontrar a falha do componente, mas 
também a condição, que causou a falha frequentemente referida como análise da causa na raiz da falha 
(ponto de partida para uma manutenção proativa). Este é o verdadeiro benefício da análise dos espectros 
em frequência, aplicado não só à falha, mas à causa. 
5.6 – Comentário final 
Não vamos nos esquecer, entretanto, que a melhor ferramenta de diagnóstico que temos é nossa 
mente, nossos sentidos e nossa habilidade de comunicar. 
A técnica de análise de vibração é tão boa quanto o indivíduo que a utiliza. 
O verdadeiramente bem sucedido programa de manutenção planejada incorpora boas técnicas de 
gerência, a tecnologia mais atual e pessoas conscientes, do operador da máquina ao gerente geral. 
A contribuição que um indivíduo faz para este esforço é apenas um elo da corrente, a corrente é tão 
forte quanto o elo mais fraco, o elo mais fraco deve ser continuamente procurado e fortalecido até que a 
corrente suporte o sucesso de um programa de manutenção planejada; e eventualmente a produtividade e 
margem de lucro de sua empresa. 
 
5.7 – Detecção de vibração e técnicas sensitivas para diagnóstico de problemas em bombas. 
Desalinhamento do eixo 
Verificação da vibração: 
 Normalmente possui vibração dominante a 1 , 2  ou 3  RPM da bomba. 
 A vibração axial é 50% ou mais da vibração radial. 
 Se o desalinhamento for severo, as frequências de passagem do rolamento (BPFO, BPFI, 
BSF) ou das pás também podem estar presentes. 
 
Verificações visuais: 
 Se o acoplamento for do tipo com um anel de borracha, a sujeira arenosa sobre a borracha, 
normalmente indica desgaste da borracha. 
 Se houver acoplamento lubrificado, então observar se há graxa com uma areia escura da 
mesma forma acima, normalmente isto indica desgaste da grade ou do dente. 
 Sinta a diferença de temperatura entre os mancais internos e externos (acoplados e livres), 
se as temperaturas dos mancais internos (acoplados) do motor e da bomba forem muito diferentes, 
então suspeite de desalinhamento. 
 Meça o acoplamento quanto ao calor, não deve ficar mais quente que os eixos. 
 
Correção: 
 Substitua os acoplamentos desgastados, buchas, etc. 
 Alinhe os eixos, usando método a laser ou de dial duplo. 
 
47 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
Caso estudado 1 (figuras 4 e 5) 
Altas vibrações em 1  a velocidade de operação nas direções horizontal e axial. O sistema foi “pré-
alinhado” na base. O equipamento de alinhamento a laser revelou um desalinhamento de 3 mm H e 1,5 mm 
V. 
 
Verificação da vibração: 
 Normalmente possui vibração dominante na direção horizontal pelo menos duas vezes 
aquela da vertical, e muitas vezes a vibração na axial é a maior de todas. 
 Se, no motor aparecer vibração na frequência de 7200 CPM (120 Hz), é porque o estator 
pode estar ovalizado devido à distorção da carcaça. 
 A vibração de batimento pode estar presente, especialmente se o motor for de 3600 RPM, o 
batimento ocorrerá em 2  a velocidadede operação do motor e frequência elétrica de 7200 CPM. 
(Os batimentos ocorrem quando duas frequências estão próximas 15% uma da outra, as vibrações 
entrarão e sairão de fase uma com a outra). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4 – Vibração alta em 1  - horizontal e vertical. 
 
Verificações visuais: 
 Coloque o indicador de dial na sapata, afrouxe a porca/parafuso, observe o movimento do 
indicador. 
 
Correção: 
 Com a bomba operando, coloque o sensor no local do mancal de maior leitura horizontal, 
afrouxe uma porca/parafuso da base e veja se a leitura da vibração diminui. Reaperte e verifique os 
parafusos restantes da mesma maneira. Note quais parafusos mudaram mais a leitura. 
 Use o método do indicador de dial duplo ou laser para colocar todas as sapatas da máquina 
no mesmo plano. 
 
Conjunto motor-bomba com desalinhamento. Vibração em 
1x a rotação chegou a mais de 25 mm/s na axial. 
Rotação do eixo 1750 RPM. 
48 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 Se um parafuso em particular reduziu bastante a vibração, deixe-o frouxo (medida em curto 
prazo). Às vezes, o problema é uma combinação de placa de base flexível e ressonância, e tentar 
corrigir o problema pelo calçamento e reaperto tem pouca redução de vibração. Basta deixar aquela 
porca frouxa. 
 Cheque a fundação sob a base quanto à flexibilidade ou baixa rigidez. 
 
 
 
Figura 5 – Sistema alinhado, anel de borracha do acoplamento trocado. 
Vibração reduziu 15 
 
 
Caso estudado 2 (figuras 6, 7, 8 e 9) 
Combinação de desalinhamento e placa de base fraca ou flexível (pé do motor macio ou pé manco). O 
sistema foi alinhado a laser, porém, ainda revelou uma vibração dominante a 7200 CPM (120 Hz), indicando 
uma possível distorção da carcaça do motor. Uma checagem da placa de base do motor revelou que um 
parafuso da base do motor, quando afrouxado, diminuía a amplitude a 7200 CPM em 58%. Bomba de 3 
estágios girando a 3557 RPM (~59 Hz). 
Primeiramente, esta bomba foi reformada, e reinstalada no local apresentando uma vibração alta em 2x 
a rotação do eixo na horizontal. Nesta montagem realizou um alinhamento pobre com régua e barbante. O 
espectro após o alinhamento, ainda continuou apresentando característica de desalinhamento, veja a figura 6. 
 
49 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
Figura 6 – Espectro de vibração após o alinhamento pobre. 
 
Em seguida foi realizado um alinhamento com instrumenta a laser, e o novo espectro é o mostrada na 
figura 7. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7 – Leitura após o alinhamento a laser. 
Observe no espectro 7, que o problema não era desalinhamento, pois as condições de vibração não 
alteraram muito, e onde a vibração parecia ser 2x a rotação, na realidade a freqüência agora é de 120 Hz (2x 
a freqüência da rêde), ou seja, parece que a vibração está vindo do motor. 
 
Vibração 2 x a rotação é o maior componente na 
direção horizontal.
 
MESMO DEPOIS DE REALIZADO UM 
ALINHAMENTO SEM PRECISÃO O SISTEMA 
APRESENTOU UM ALTO NÍVEL DE VIBRAÇÃO EM 
2X A ROTAÇÃO DO EIXO.. 
FOI REALIZADO NOVO ALINHAMENTO 
COM INSTRUMENTAÇÃO A LASER- MAS 
APARECEU AGORA UMA VIBRAÇÃO EM 120 
HZ COM ALTO NÍVEL. 
50 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
Figura 8 – Espectro com 3200 linhas. 
 Em seguida realizou uma medida na mesma faixa de frequência, porém com uma melhor resolução, 
ou seja, 3200 linhas. Nesta media conseguiu-se separar 2x a rotação do eixo da vibração de origem 
magnético em 120 Hz. 
Temos agora um novo diagnóstico, ou seja, a maior vibração do conjunto é induzida pelo motor e 
não desalinhamento. O problema realmente estava no nivelamento da base do motor, ou seja, um dos pontos 
de fixação do motor estava forçando a carcaça do motor e deformando o estator. 
Após corrigido este problema, o nível de vibração caiu consideravelmente , veja o novo espectro da 
figura 9. 
 
 
 
Figura 9 – Após correção do problema na base do motor. 
 
 
ESPECTRO COM 3200 LINHAS SEPARANDO 
2X A ROTAÇÃO DE 120 HZ 
OS NÍVEIS DE VIBRAÇÃO 
FICARAM REDUZIDOS APÓS A 
CORREÇÃO DO PROBLEMA NA 
PLACA DE BASE DO MOTOR. 
51 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
Ressonância estrutural 
Verificação de vibrações: 
 A vibração dominante está na velocidade de operação, ou em um múltiplo seu. Também 
pode ocorrer em uma ou outra frequência de excitação associada à bomba, tal como a frequência de 
passagem da pá, elétrica, etc. 
 Vibração normalmente é consideravelmente mais alta em uma direção, H, V ou A (a 
vibração de 2 a 20 vezes mais alta). 
Verificação visual: 
 Coloque a mão nos tubos, chapa de base, solo, fundação, suportes de aço, etc. Se a vibração 
aparecer excessiva, use sensor para comparar a amplitude da vibração do motor com a bomba, se 
estiverem com níveis bem próximos, provavelmente a ressonância é a maior suspeita. 
Correção: 
 Uma vez o componente ressonante seja localizado, verifique quanto ao nó de vibração, 
dividindo mentalmente em aproximadamente, dez pontos através da área que está sendo verificada. 
Tome leituras da vibração em 10 pontos, note como as vibrações ficam mais altas e mais baixas e 
tente imaginar a forma do modo de vibração, reconheça mentalmente a forma do modo, ou seja, pode 
formar um arco curvado (primeiro modo) ou uma curva em S (segundo modo). 
 
Caso estudado 3 (figuras 10 e 11) 
O sistema de bomba centrífuga apresentou alta vibração na velocidade de operação. Vibração dos 
mancais internos (lados acoplados do motor e bomba) na direção vertical foi mais alta, do que os mancais 
externos, e leituras verticais consideravelmente mais altas do que as leituras horizontais. A base foi checada 
e verificou-se ser ressonante no primeiro modo. Veja a figura 10. 
 
 
 
 
52 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
Figura 10 – Base ressonante. 
 
 Foi providenciado um reforço na base usando vigas de contraventamento, no sentido de travar os 
pontos onde os níveis de vibração eram mais altos. Após a soldagem das vigas o sistema saiu da ressonância, 
ou seja, a frequência natural foi deslocada da rotação de operação da bomba. A Figura 11 mostra o espectro 
de vibração após as modificações. 
 
 
 
Figura 11 – Base reforçada – Vibração caiu ~ 20 x. 
 
 
 
 
VIBRAÇÃO PREDOMINANTE EM 1X A 
ROTAÇÃO NA DIREÇÃO VERTICAL – 
NÍVEL MUITO ALTO TAMBÉM NA BASE 
O NÍVEL DE VIBRAÇÃO FOI REDUZIDO 
APÓS A MODIFICAÇÃO NA BASE DO 
CONJUNTO MOTOR-BOMBA. 
53 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
Frequências de batimento 
Verificação de vibrações: 
 As frequências de batimento ocorrem quando duas vibrações (frequências) independentes 
ocorrem dentro de uma margem de 15% uma da outra. 
 Normalmente há uma distinta elevação e queda da amplitude, quando observada sobre um 
período de tempo. Quanto mais próximas às duas frequências, maior será a elevação e queda da 
amplitude. 
 Coloque o coletor de dados em sinal on-line e observe a elevação e queda do nível de 
amplitude, que tem uma periodicidade definida. Lembre-se que quanto mais próximas as duas 
frequências, maior será a elevação e queda. 
 Pode-se requerer espectros com maior resolução para detectar as frequências (separar) que, 
geralmente são bem próximas (usa-se zoom ou espectros com 3200 ou 6400 linhas). 
 
Verificação visual: 
 Tente ouvir a elevação e queda audível do nível de ruído, será uma elevação e queda 
constante, repetível, que terá uma periodicidade definida. 
 
Correção: 
 Identificação das frequências que são de batimento é a primeira etapa. 
 Depois se deve encontrar a causa das frequências individuais. Uma vez a causa encontrada, 
deve-se prosseguir com a eliminação ou redução. 
 Se o sistema for de um projeto de velocidade variável,uma mudança na velocidade de 
operação pode ser tudo que seja necessário. 
 
Caso estudado 4 (figuras 12 e 13) 
O conjunto apresentou vibração alta a 7200 CPM (120 Hz) em sistema que gira com 3550 RPM (59,17 
Hz). Frequências de batimento detectadas entre 2  RPM (118, 34 Hz) e 2  frequência de linha (120 Hz). 
Deve-se usar FFT (espectro) de alta resolução para separar as frequências de batimento. A 
verificação do pé macio (placa de base macia) em operação, revelou uma sapata (pe do motor) causando 
distorção da carcaça do motor. Parafuso deixa do frouxo. 
 
54 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
Figura 12 – Vibração alta em 7200 CPM ou 120 Hz. 
 
 
 
Figura 13 – Distorção da base do motor corrigida. 
Problemas de cavitação ou de recirculação 
Verificação de vibração: 
 Normalmente aparece como ruído aleatório de alta frequência. Geralmente as frequências 
não repetirão exatamente, a menos que cavitação/recirculação estejam excitando frequências naturais 
do sistema. 
Alto nível de vibração em conjunto 
motor-bom em 120 Hz. A bomba é 
acionada por motor de 2 pólos. 
Após correção do problema na base 
do motor os níveis de vibração forma 
reduzidos. 
55 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 Também aparecerão com freqüência de passagem da pá (número de elementos de 
bombeamento  RPM do eixo) se a entrada para a linha de sucção conter filtros obstruídos, sujeiras, 
etc. 
 
Checagens visuais: 
 Quando a cavitação for severa, o sistema de bomba ficará ruidoso como se cascalho 
estivesse sendo bombeado através do sistema. 
 Se suspeitar de cavitação, tente fechar a descarga aproximadamente ⅓ a ½ e veja se o ruído 
pára ou muda. Isto indicaria cavitação. 
 Se suspeitar de recirculação, tente abrir a derivação, se o sistema tiver um. Assegure-se de 
que a válvula de descarga não esteja “entupida”. 
 
Correção: 
 Se as frequências de passagem da pá tiverem sido normalmente baixas e forem 
gradualmente crescendo, primeiro verifique o sistema de filtro quanto a obstrução; se estiver limpo, 
verifique a linha de admissão quanto à obstrução; se estiver limpo verifique o coletor de admissão 
quanto a sujeira que haver em torno da linha de admissão. 
 Se houver recirculação, verifique a linha de descarga quanto à obstrução, se o sistema tiver 
que ser “afogado”, instale uma linha de derivação para retornar o fluído para a derivação e mantenha 
a condição de operação nominal da bomba. 
 Se o sistema for novo, assegure-se de que a bomba esteja operando dentro da curva de 
rendimento do sistema (ponto de operação). 
 
Caso estudado 5 (figura 14) 
Um sistema de bombeamento estava gradualmente aumentando os níveis na frequência de passagem 
da pá. Inicialmente suspeitava-se de um problema com as pás, ou com a carcaça. 
Entretanto, foi aconselhada uma inspeção na caixa da bomba, antes da inspeção do “coletor”, onde a 
admissão da bomba está localizada. Esta foi esvaziada e limpa. 
Havia uma grande quantidade de sujeira que foi removida. O sistema de bombeamento foi partido 
após limpeza e as frequências de passagem de pás desapareceram. 
 
 
56 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
Figura 14-a – Espectro do sistema de bombeamento em boas condições – linha de base. 
 
 
Figura 14 – b – Vibração alta na bomba sugerindo cavitação. 
 
ESPECTRO DO CONJUNTO 
MOTOR BOMBA EM BOAS 
CONDIÇÕES. 
ALTO NÍVEL DE VIBRAÇÃO EM 2X A 
FREQUÊNCIA DE PASSAGEM DE PÁS E 
BASTANTE RUIDO AUDÍVEL E TAMBÉM 
NO ESPECTRO DE VIBRAÇÃO. 
57 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
Figura 14 – C - Espectro com vibrações reduzidas após a limpeza da sujeira, que estava bloqueando a 
admissão da bomba e causando cavitação. 
 
 
Problemas de balanceamento especialmente em sistemas de bombas verticais 
Verificação de vibração: 
 Vibração dominante sempre estará em 1  RPM do sistema, e dominará o espectro. 
 
Verificações visuais: 
 Quase impossível detectar sem referência de frequência de vibração (a rotação do rotor). 
 
Correção: 
 Deve-se balancear o sistema, usando pesos de correção ou perfurar o rotor no ponto pesado. 
 Às vezes, podem-se colocar pesos no acoplamento. 
 As bombas verticais devem ser dinamicamente balanceadas em campo, se o motor for 
acoplado à bomba. 
 
Caso estudado 6 (figura 15, 16, 17 e 18) 
Tipicamente sempre foi aceito que, os sistemas com bombas verticais possuem inerentemente, 
vibrações mais altas do que os sistemas horizontalmente montados. 
Contudo, o fato é que estes sistemas requerem balanceamento de campo. Os motores para estes 
sistemas, frequentemente possuem anéis de balanceamento montados no eixo, que podem ser usados para o 
balanceamento de campo. 
O motor pode ser perfeitamente balanceado antes do acoplamento com a bomba e depois todo 
conjunto deve ser dinamicamente balanceado. A montagem destes sistemas também desempenha um papel 
OS NÍVEIS DE VIBRAÇÃO REDUZIRAM BASTANTE APÓS A 
LIMPEZA NA CAIXA DE ADMISSÃO DA BOMBA. OS NÍVEIS DE 
VIBRAÇÃO NA FREQUÊNCIA DE PASSAGEM DE PÁS E 
HARMÔNICOS CAIRAM. O RUÍDO DESAPARECEU NO ESPECTRO 
BEM COMO O AUDÍVEL. 
58 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
na vibração aumentada, por causa do efeito de pivotamento que o motor e bomba possuem a partir da base. 
Por fim, a vibração é aumentada proporcionalmente com a distância ou altura, permitindo que uma pequena 
vibração atinja uma amplitude significativa. 
A ressonância natural do sistema também pode exercer seu papel, que serve para amplificar a vibração 
para uma proporção ainda maior. 
Desta forma, o balanceamento de campo se torna uma importante etapa na confiabilidade do sistema 
de bombas verticais. Estes sistemas, tipicamente vibram em uma direção mais do que em outra, então, 
coloque o sensor naquele plano e faça o balanceamento. 
 
 
 
 
Figura 15 – Bomba vertical desbalanceada. 
 
BOMBA VERTICAL COM ALTO NÍVEL 
DE VIBRAÇÃO DIAGNOSTICADA COM 
DESBALANCEAMENTO. 
59 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
Figura 16 – Bomba balanceada, baixou 24 mm/s para 1,2 mm/s. 
 
As figuras a seguir mostram outro caso de bomba vertical desbalanceado. 
 
 
Figura 17 – Bomba desbalanceada 2. 
 
APÓS O BALANCEAMENTO OS 
NÍVEIS CAIRAM BASTANTE 
PRINCIPALMENTE O COMPONENTE 
EM 1X A ROTAÇÃO DO EIXO. 
ROTOR DA BOMBA DESBALANCEADO COM 
ALTO NÍVEL DE VIBRAÇÃO EM 1X NA 
DIREÇÃO RADIAL (H) 
60 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
Figura 18 – Bomba balanceada 2. 
 
 
 
NÍVEL DE VIBRAÇÃO EM 1X A 
ROTAÇÃO DO EIXO APÓS O 
BALANCEAMENTO FOI REDUZIDO 
CONSIDERAVELMENMTE. 
61 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
 
 
 
62 
 
Ebook- ANÁLISE DE VIBRAÇÕES NO CONJUNTO BOMBA CENTRÍFUGA E MOTOR – FUPAI/IVMTA 
 
 
CAPÍTULO VI 
 
EXEMPLO DE ANÁLISE DE VIBRAÇÃO EM UMA BOMBA CENTRÍFUGA, 
USANDO COLETOR SKF E SOFTWARE PRISM. 
 
 
Histórico 
Apresentamos o caso de uma bomba centrífuga que, após o funcionamento por um período de 
aproximadamente 4 anos houve a necessidade de substituição dos rolamentos. 
Após a troca dos rolamentos e substituição do rotor (com desgaste), verificamos a existência de 
desbalanceamento no novo rotor da bomba. 
O rotor da bomba foi retirado novamente, e balanceado em máquina de balancear. Em seguida foi feita 
nova análise, mostrando que a bomba estava em boas condições de uso. 
 
Pontos de medidas da bomba e suas frequências típicas 
(Veja o esquema na figura 1) 
 
PM H = Horizontal 
PM V = Vertical 
PM A = Axial 
Motor: Potência = 40 CV 
 Rotação = 1755 RPM 
Rolamentos: PM 1 (motor) = SKF 6310 
 PM 2 (motor) = SKF 6312 
 PM 3 (bomba) = FAG 3313 
 PM 4 (bomba) = FAG 6313 
 
Níveis de vibração em mm/s RMS.