61972633-Tecnicas-de-Analise-de-Vibracoes-i - Copia

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CIMATEC 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TÉCNICAS DE ANÁLISE 
DE VIBRAÇÕES I 
 
 
 
 
 
CIMATEC 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Salvador 
2004 
TÉCNICAS DE ANÁLISE 
DE VIBRAÇÕES I 
 
 
 
Copyright 2004 por SENAI DR BA. Todos os direitos reservados 
 
Área Tecnológica de Manutenção Industrial 
 
Elaboração: Antonio Fernando Abreu de Andrade 
 
Revisão Técnica: Robson da Silva Magalhães 
 
Revisão Pedagógica: Rita Cruz 
 
Normalização: Sueli Madalena Costa Negri 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Catalogação na fonte (NIT – Núcleo de Informação Tecnológica) 
_______________________________________________________ 
 
 SENAI- DR BA. Técnicas de análise de vibrações l. 
 Salvador, 2004. 125p. il. (Rev.01) 
 
 
 
 1. Análise de Vibrações l. Título 
 
 
 CDD 621 
________________________________________________________ 
 
 
SENAI CIMATEC 
Av. Orlando Gomes, 1845 - Piatã 
Salvador – Bahia – Brasil 
CEP 41650-010 
Tel.: (71) 3462-9500 
Fax. (71) 3462-9599 
http://www.senai.fieb.org.br 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
APRESENTAÇÃO 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................7 
1.1 CONDIÇÕES DO MONITORAMENTO DE MÁQUINAS POR ANÁLISE DE VIBRAÇÕES:.................. 7 
1.2 MANUTENÇÃO PREDITIVA ATRAVÉS DA ANÁLISE DE VIBRAÇÕES: ........................................ 9 
1.3 RESULTADOS PREVISTOS: .................................................................................................... 10 
2 FUNDAMENTOS DE VIBRAÇÃO E RESPOSTAS ÀS EXCITAÇÕES ...................11 
2.1 MOVIMENTOS BÁSICOS: ....................................................................................................... 12 
2.2 CONCEITOS BÁSICOS: ........................................................................................................... 14 
2.3 DOMÍNIO DO TEMPO E DOMÍNIO DA FREQÜÊNCIA: ............................................................... 16 
2.4 PRINCIPAIS PARÂMETROS: ................................................................................................... 18 
2.5 CONCEITUAÇÃO BÁSICA DO COMPORTAMENTO DINÂMICO DE ESTRUTURAS:..................... 19 
3 MEDIDAS DE VIBRAÇÃO - INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO.............................23 
3.1 SENSORES:............................................................................................................................ 23 
3.2 VANTAGENS E DESVANTAGENS NA ESCOLHA DOS SENSORES: ............................................ 25 
3.3 ESCOLHA E MONTAGEM DE SENSORES:................................................................................ 26 
3.4 ANALISADORES DE FREQÜÊNCIA DE VIBRAÇÃO: ................................................................. 28 
4 PROCESSAMENTO DIGITAL ....................................................................................32 
4.1 CARACTERÍSTICAS DOS SINAIS DINÂMICOS: ........................................................................ 32 
4.2 SINAIS HARMÔNICOS:........................................................................................................... 32 
4.3 ANÁLISE DE FOURIER:.......................................................................................................... 33 
4.4 CARACTERÍSTICAS DA FFT: ................................................................................................. 35 
4.5 ENJANELAMENTO (JANELAS): .............................................................................................. 40 
4.6 MODULAÇÃO DE SINAIS: ...................................................................................................... 43 
5 IDENTIFICANDO OS PROBLEMAS MAIS COMUNS EM MÁQUINAS ...............49 
5.1 VIBRAÇÃO POR DESBALANCEAMENTO: ............................................................................... 49 
PROBLEMAS COM EIXOS TORTOS: ..................................................................................................... 50 
5.2 VIBRAÇÃO POR DESALINHAMENTO:..................................................................................... 52 
5.3 VIBRAÇÃO PROVOCADA POR FOLGA: ................................................................................... 55 
5.4 VIBRAÇÃO OCASIONADA POR EXCENTRICIDADE: ................................................................ 57 
5.5 VIBRAÇÃO POR RESSONÂNCIA: ............................................................................................ 59 
5.6 VIBRAÇÃO EM FUNÇÃO DE PROBLEMAS EM MANCAIS DESLIZANTES: ................................. 61 
5.7 VIBRAÇÃO DEVIDA À PROBLEMAS HIDRÁULICOS/AERODINÂMICOS.................................... 63 
5.8 CONSIDERAÇÕES SOBRE OS TIPOS DE DEFEITOS EM ENGRENAGENS E MANCAIS DE 
ROLAMENTO DEVIDO À VIBRAÇÃO.................................................................................................... 66 
5.9 TABELA DE DEFEITOS EM ELEMENTOS MECÂNICOS CAUSADOS PELA PRESENÇA DE 
VIBRAÇÕES: ....................................................................................................................................... 70 
6 PROGRAMA DE MONITORAMENTO DAS CONDIÇÕES DE MÁQUINAS........93 
6.1 LEVANTAMENTO DO LOCAL:................................................................................................ 94 
6.2 PROCEDIMENTOS FINAIS: ................................................................................................... 106 
6.3 PROGRAMAÇÃO DOS BANCOS DE DADOS PRISM: ............................................................. 107 
6.4 ESTABELECIMENTO DE NÍVEIS DE ALERTA: ....................................................................... 118 
 
Referências.............................................................................................................................125
 
 
APRESENTAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
Com o objetivo de apoiar e proporcionar a melhoria contínua do padrão de 
qualidade e produtividade da indústria, o SENAI BA desenvolve programas de 
educação profissional e superior, além de prestar serviços técnico e tecnológicos. 
Essas atividades, com conteúdos tecnológicos, são direcionadas para indústrias 
nos diversos segmentos, através de programas de educação profissional, 
consultorias e informação tecnológica, para profissionais da área industrial ou 
para pessoas que desejam profissionalizar-se visando inserir-se no mercado de 
trabalho. 
 
Este material didático foi preparado para funcionar como instrumento de consulta. 
Possui informações que são aplicáveis de forma prática no dia-a-dia do 
profissional, e apresenta uma linguagem simples e de fácil assimilação. É um 
meio que possibilita, de forma eficiente, o aperfeiçoamento do aluno através do 
estudo do conteúdo apresentado no módulo. 
 
 
 
 
 
 
 
 7 
1. INTRODUÇÃO 
 
Ensaios não-destrutivos (END) são métodos que garantem a qualidade e a 
manutenibilidade de produtos e processos. A escolha de um END depende de 
uma grande quantidade de parâmetros. O conhecimento de detalhes sobre o 
possível tipo de defeito e a localização deste sãorequeridos na maioria dos 
casos. A acessibilidade ao defeito também deve ser garantida. Algumas 
observações servem para justificar o emprego de END na indústria 
recentemente: 
 
• Um aumento nos padrões de qualidade dos produtos e processos; 
• O aumento dos custos causado por paradas imprevistas da planta; 
• Um aumento nos padrões de segurança e proteção ambiental; 
• Uma melhoria dos instrumentos de controle e sensores; 
• Um aumento da experiência e do entendimento na interpretação de sinais. 
 
Os mais comuns END são: 
 
• Inspeção Visual; 
• Ensaios de Líquido Penetrante; 
• Ensaios de Partículas Magnéticas; 
• Ultra-som 
• Raio X; 
• Ensaios com a Corrente de Eddy; 
• Análise de Vibrações. 
 
1.1 Condições do monitoramento de máquinas por análise de vibrações: 
 
Com os altos investimentos que as indústrias fazem atualmente em máquinase 
equipamentos, paradas por períodos longos ocasionam interrupção da produção, 
tornando-se uma situação dispendiosa para as empresas. Conseqüentemente, 
uma grande quantidade de esforços e inovações são aplicadas no processo de 
manutenção das plantas industriais, visando reduzir estes intervalos de tempo. 
 
Durante sua vida útil sabemos que as máquinas vão sofrendo um processo de 
desgaste contínuo. Com o passar do tempo se nada for feito para minimizar ou 
evitar este desgaste, o equipamento quebrará causando a parada do processo ao 
qual faz parte. 
 
Quando é que uma máquina quebra? 
 
Esta pergunta é difícil de responder e sua resposta envolve muitas 
considerações. Podemos dizer intuitivamente que se não fizermos a manutenção 
correta de um equipamento, sua quebra ocorrerá mais cedo do que uma máquina 
que possui um plano de manutenção e que é corretamente executado. Podemos 
 
 8 
fazer o acompanhamento de determinados parâmetros das máquinas e através 
destes prever com uma certa antecedência a ocorrência de falhas. Chamamos 
este acompanhamento de monitoramento e para tanto, devemos encontrar 
parâmetros característicos, os quais descrevam as condições de operação das 
máquinas sob análise. 
 
Uma possibilidade é medir o nível de vibrações em unidades tais como, 
deslocamento (amplitude), velocidade ou aceleração, e observar sinais 
característicos presentes nas variações destes parâmetros, os quais fornecerão 
informações importantes sobre as condições de trabalho do equipamento, 
indicando o momento em que a manutenção deve ser realizada para evitar a 
quebra do mesmo. 
 
Vibração é uma oscilação mecânica em torno de um ponto. Podemos encontrá-la 
em máquinas como resultado da presença de forças dinâmicas, originadas nas 
partes em movimento. Freqüentemente ela é citada como um fenômeno 
destrutivo, mas às vezes pode ser gerada intencionalmente para realizar algum 
tipo de trabalho, como por exemplo as britadeiras, os compactadores, as caixas 
de som, etc. 
 
O controle de vibrações como um método de END utilizado no monitoramento de 
equipamentos, permite identificar com precisão os possíveis defeitos presentes 
nos componentes mecânicos de máquinas e estruturas. Podemos observar 
abaixo alguns exemplos de defeitos em componentes que podem ser 
acompanhados através da Análise de Vibrações, quanto a sua evolução: 
 
Figura 1-Exemplos de defeitos. 
 
Atualmente as indústrias de processos têm enfrentado problemas gerais, tais 
como: redução de custos, aumento do tempo de operação das máquinas e outros 
problemas diversos inerentes a qualquer unidade produtiva. Com isso, a busca 
de técnicas que possibilitem solucionar esses problemas, tornou-se intensa. Uma 
destas alternativas é a programação de intervenções através do 
acompanhamento da qualidade de funcionamento das máquinas, conhecida por 
Manutenção Preditiva ou Manutenção por Condição. 
 
 
 9 
A manutenção preditiva diferencia-se da corretiva pelo fato de que a intervenção 
no equipamento somente ocorrerá a partir do momento em que este apresentar 
os sinais característicos de falha, enquanto que na manutenção corretiva a 
intervenção ocorre quando o equipamento quebra, implicando num aumento de 
custos de manutenção (horas de parada, mão-de-obra, falta de reposição, etc.). 
 
A manutenção preditiva é aquela que indica as condições reais de funcionamento 
das máquinas, baseada em dados que informa o seu desgaste ou processo de 
degradação. Trata-se da manutenção que prediz o tempo de vida útil dos 
componentes das máquinas e equipamentos e as condições para que esse 
tempo de vida seja bem aproveitado. A manutenção preditiva baseia-se no 
monitoramento da condição, que é feita com a coleta de dados periódicos, 
interpretação dos mesmos, avaliando a sua severidade e traçando sua tendência 
ao longo do tempo, visando uma intervenção coerente tanto técnica como 
econômica. 
 
Os ensaios não destrutivos, entre eles a análise de vibrações são utilizados para 
realizar uma avaliação segura das condições de funcionamento dos 
equipamentos, acompanhado da evolução de falhas detectadas nas máquinas. 
Com isso, é possível fornecer previsões de quebra dos equipamentos, garantindo 
a operação sem riscos de quebras inesperadas até a execução de uma parada 
planejada. A análise de vibrações é a técnica utilizada na manutenção preditiva 
para avaliação de máquinas rotativas que apresenta um melhor custo/benefício, 
em relação as demais técnicas, fornecendo dados que possibilitam prolongar a 
vida dos equipamentos, baseando-se nas informações obtidas durante a 
operação normal do mesmo. 
 
1.2 Manutenção preditiva através da análise de vibrações: 
 
Em linhas gerais, o planejamento da implantação desta técnica de diagnose pode 
ser dividido em duas fases: 
 
• A primeira inclui o domínio da tecnologia e o acompanhamento das 
máquinas consideradas críticas para o processo produtivo. O sistema de 
gerenciamento é geralmente constituído de 1 coletor de dados,e o 
respectivo Software de análise. 
 
• A segunda fase consiste na divulgação e suporte à implantação desta 
tecnologia às manutenções de área. Serão gerenciados através dos 
recursos das manutenções de área, os equipamentos que, por razões 
diversas, não foram atendidos na primeira fase. 
 
Portanto, o planejamento (definição dos níveis de vibração, periodicidade das 
medidas, etc.), acompanhamento histórico, diagnósticos e a decisão de onde e 
quando intervir, são atribuições da manutenção de área. A Manutenção Preditiva 
central prestará, sempre, apoio a implantação, planejamento e às análises das 
 
 10 
manutenções de área, quando os recursos alocados nas áreas não forem 
suficientes. Veja Figura 2. 
 
Figura 2-Fluxograma de um programa de análise de vibração. 
 
Para a implantação da Manutenção Preditiva em máquinas rotativas através da 
medida e análise de vibrações, é necessário estabelecer o seguinte: 
 
• Lista dos equipamentos a serem medidos com respectiva identificação e 
cadastramento no sistema; 
• Levantamento de dados construtivos e operacionais dos equipamentos, 
tais como: rolamentos, número de dentes das engrenagens, rotação, 
potência, desenhos construtivos, etc.; 
• Histórico de manutenção dos equipamentos; 
• Escolha dos pontos de medição e sua identificação no sistema e na 
máquina; 
• Aparelho de medição e registro das vibrações; 
• Grandezas a serem medidas para cada ponto; 
• Níveis de alarme para cada ponto de medição; 
• Periodicidade das medições; 
• Programação dos pontos de coleta de dados; 
• Informações e relatórios periódicos. 
 
1.3 Resultados previstos: 
 
As atividades de Manutenção Preditiva permitem ganhos financeiros para a 
empresa, resultantes dos seguintes benefícios: 
 
 
 11 
• Redução dos custos de manutenção: Com base na análise de vibrações 
e nas curvas de tendência, pode-se ter uma previsão de quando será 
necessário uma intervenção de manutenção, e quais os serviços a serem 
realizados, prolongando-se assim a vida útil de componentes, substituindo-
se apenas o necessário; 
 
• Aumento da eficiência das intervenções de manutenção: Através da 
indicação antecipada dos elementos com falha e da avaliação dos 
resultados das intervenções; 
 
• Aumento da disponibilidade de equipamentos: A utilização de 
programas preditivos pode virtualmente eliminar paralisações imprevistas 
devido a falha de máquinas, bem como reduzir a necessidade de 
programação de paradas desnecessárias para serviços preventivos; 
 
• Aumento da confiabilidade operacional: A eliminação de paradas não 
programadas aumenta as confiabilidades operacionais, reduzindo riscos 
de perda de produção. 
 
2. FUNDAMENTOS DE VIBRAÇÃO E RESPOSTAS ÀS EXCITAÇÕES: 
 
Todo movimento físico de um equipamento ou movimento de rotação de uma 
máquina é normalmente referido como vibração. Vibração tem haver com 
oscilação, movimento repetitivo, que na maioria dos casos provocam danos nas 
máquinas e estruturas onde ocorrem. Desde o início das atividadesde 
manutenção, os inspetores tentam mensurar o tamanho da vibração através dos 
sentidos humanos. Medi-la significa a possibilidade de identificar sua origem e 
minimizar sua influência. 
 
Na prática, é muito difícil evitar a vibração. Geralmente ela ocorre devido aos 
efeitos dinâmicos de fabricação, folgas, contatos, atrito entre peças de uma 
máquina e ainda, devido a forças desequilibradas de componentes rotativos e de 
movimentos alternados. É comum que vibrações insignificantes para 
determinados elementos, excitem as freqüências de outras peças da estrutura, 
provocando defeitos que levam a quebra do equipamento. 
 
Com a evolução da eletrônica, foi possível desenvolver equipamentos para coleta 
e análise de dados, visto que a conversão da vibração mecânica para um sinal 
eletrônico é o melhor caminho para conseguirmos medi-la. O meio de conversão 
dos sinais mecânicos para sinais eletrônicos são os chamados transdutores, o 
sinal de saída de um transdutor é proporcional o quão rápido (freqüência), quão 
grande (amplitude) é o movimento oscilatório. A freqüência fornece qual é a fonte 
de vibração do equipamento e a amplitude qual a severidade, além destes 
parâmetros temos também o período que indica os intervalos de tempo em que 
ocorre a repetição do movimento vibratório, ver a Figura 3. 
 
 
 12 
Figura 3 – Sistema massa-mola. 
 
Um exemplo de um transdutor é o sensor de aceleração (acelerômetro), por 
exemplo, onde é possível converter movimentos vibratórios em sinais elétricos e 
digitais para uma análise em tempo real ou posterior, dos fenômenos vibratórios 
envolvidos. Quando falamos de movimento vibratório temos que identificar as 
diferenças entre os diversos tipos. Os movimentos vibratórios podem ser 
harmônicos, periódicos e/ou randômicos. Todo movimento harmônico é periódico, 
porém nem todo movimento periódico é harmônico. O movimento randômico 
acontece quando não podemos predizer a maneira com que a máquina se 
comporta, sendo o mais comum de observarmos em casos práticos. 
 
2.1 Movimentos básicos: 
 
Movimento periódico: 
 
O movimento oscilatório pode repetir-se regularmente, como no pêndulo de um 
relógio, ou apresentar irregularidade considerável, como em eventos da natureza 
(terremotos, por exemplo). Quando o movimento se repete em intervalos 
regulares de tempo (T) é denominado movimento periódico. 
 
Movimento harmônico: 
 
A forma mais simples de movimento periódico é o movimento harmônico: Uma 
massa suspensa por uma mola é deslocada de sua posição de equilíbrio, 
passando a oscilar em torno de um ponto de equilíbrio. Se representarmos 
graficamente a variação do deslocamento da massa em função do tempo, 
observaremos então um movimento de forma senoidal que chamaremos de 
movimento harmônico simples.O movimento registrado pode ser expresso 
pela equação: 
 
 
 13 
( )
T
tAsenX π2= 
 
Figura 4 – Exemplo de movimento harmônico. 
 
 
Definimos a grandeza ω é como freqüência angular , e sua equação é dada por: 
 
f
T
ππϖ 22 == 
 
onde T é o período e ƒ a freqüência. Podemos reescrever a equação do 
movimento harmônico usando a freqüência angular definida acima: 
 
( )tAsenX ϖ= 
 
como foi mostrado na equação acima, a freqüência angular é expressa em 
radiano por segundo, uma vez em que um período, ou ciclo, a partícula em 
oscilação percorre uma circunferência completa, ou 2π radianos, e o período 
expresso em segundos. 
 
Exemplo: Vamos considerar uma engrenagem de 12 dentes com um diâmetro 
externo de 6 polegadas, girando a velocidade constante. Marcamos um dos 
destes e observa-se o número de voltas que este dente realiza durante um 
intervalo de tempo determinado. Se nosso dente realizou 20 voltas completas em 
um segundo, dizemos então que sua freqüência f será de 20 ciclos/s ou 20 Hertz 
(1 ciclo/s = 1 Hz (hertz)). Neste caso a freqüência angular de nossa engrenagem 
será de 2π x 20 Hz, ou seja ω = 125,7 rad/s. 
 
 
Movimento randômico: 
 
Movimento randômico ocorre de uma maneira aleatória e contém todas as 
freqüências em uma banda especifica de freqüência, podendo ser também 
 
 14 
chamado de ruído. Movimento randômico é cada movimento não é repetitivo. (Ex: 
O estourar de pipocas dentro de uma panela). 
 
 
Figura 5 – Exemplo de movimento randômico. 
 
 
2.2 Conceitos básicos: 
 
Relação entre tempo e freqüência: 
 
• Período (T): É o intervalo de tempo em que o elemento gasta para realizar 
uma oscilação completa. 
 
• Freqüência (f): É o numero de ciclos (repetições) que ocorrem em um 
intervalo de tempo. 
 
Exemplo: 
 
Vamos supor que um elemento oscila com uma freqüência de 60 ciclos por 
segundo, ou seja, durante o intervalo de tempo de 1 segundo ele repete o 
movimento 60 vezes. Para encontrarmos o período de tempo em que uma 
oscilação ocorre, dividiremos o intervalo de tempo pelo numero de repetições, 
teremos assim o intervalo de tempo gasto para realizar uma oscilação (o 
período). A freqüência relaciona-se com o período através da seguinte 
expressão: 
 
T
f 1=
 
 
 
Sendo que f é dada em ciclos por segundo (ou Hertz (Hz)) e T em segundos. 
 
Para o caso acima citado, onde o elemento possui uma freqüência f = 60 Hz, 
podemos calcular o período, onde teremos: T = 0.0167 s. 
 
 
 
 
 15 
Amplitude de vibração: 
 
A amplitude de vibração descreve a severidade da vibração, pode ser 
quantificada de diversas maneira: Pico-a-pico, Pico, Valor-médio e Raiz 
Quadrática Media (RMS). 
 
• Medição Pico-a-pico mostra o nível de vibração do topo do pico positivo à 
base do pico negativo. Esta medição se refere à amplitude total do 
deslocamento de equipamento em relação a uma referência (zero), 
indicando o percurso máximo da onda, este valor pode ser útil onde o 
deslocamento vibratório de uma parte da máquina é crítico para uma 
tensão máxima ou onde a folga mecânica é fator limitante. 
 
• A medição Pico mostra o nível de vibração do topo do pico positivo à linha 
de referência (zero). Este é um valor particularmente válido para a 
indicação de choques de curta duração, porém indica somente a 
ocorrência do pico, não levando em consideração o seu histórico no tempo 
da onda. 
 
• A medição de Valor-Médio Retificado representa (0.637 * Pico) da onda 
senoidal. Este valor calculado é exato somente quando a onda medida é 
uma senóide pura. Este é um valor que leva em consideração o histórico 
no tempo da onda, mas na prática é de interesse limitado, por não estar 
relacionado diretamente com qualquer quantidade física útil. 
 
• A medição RMS (Raiz Média Quadrática) é a verdadeira representante do 
valor eficaz da curva. O valor eficaz (RMS) pode ser calculado através de: 
]0[]0[ *707.0*)º45cos( PicoPico dd −− = ou através da aquisição do RMS 
Verdadeiro – calculado pela raiz quadrada da média do somatório dos 
quadrados de pontos da curva. Portanto, o valor RMS é a medida de nível 
mais relevante, porque leva em consideração o histórico no tempo da onda 
e dá um valor de nível, o qual é diretamente relacionado a energia contida 
na vibração, e portanto, à capacidade destrutiva da mesma. 
 
 
Relação entre os tipos de medição: 
 
• Valor Médio = 0.637 * Pico; 
 
• Valor Médio = 0.90 * RMS; 
 
• Pico-a-pico = 2 * Pico; 
 
• Pico = 1.414 * RMS; 
 
• Pico = 1.57 * Valor Médio; 
 
 
 16 
• RMS = 0.707 * Pico; 
 
• RMS = 1.11 * Valor Médio. 
 
 
Fontes de freqüência: 
 
Existem três diferentes tipos de fontes de freqüência na máquina: 
 
• Freqüências geradas: também chamadas de freqüência forçadas, são 
aquelas causadas pelos os esforços girantes da máquina, quando em 
funcionamento. Podemos citar como exemplo o desbalanceamento, a 
freqüência de engrenamento, a de passagem de palhetas, as freqüências 
geradas por atrito de rolamento, etc. Essa freqüência estará sempre 
presente nas medições da máquina, porém podem estar em níveis 
aceitáveis sem indicar problemas vibratórios; 
 
• Freqüências excitadas: também chamadas de freqüências naturais, 
representam uma propriedade do sistema. Uma amplificaçãoda vibração, 
chamada ressonância, ocorre quando a freqüência gerada é idêntica à 
freqüência natural. Em alguns casos a fonte de excitação pode ser 
removida, antes do fenômeno da ressonância ocorrer. Ex. Excitação das 
freqüências naturais de um rolamento, devido à quebra de um filme de 
óleo. Adicionando lubrificante ou alterando a viscosidade, podemos 
retornar a freqüência original. 
OBS: Ressonância em máquinas rotativas é semelhante aos 
amplificadores de eletrônica. Na maioria dos casos excessivas amplitudes 
de vibração são encontradas e a solução para tais casos é sempre 
complexa exigindo software avançados e profissionais experientes; 
 
• Freqüência causada por fenômenos elétricos/eletrônicos: Em certas 
situações sinais falsos ou errôneos podem estar presentes, por exemplo, 
quando um sinal senoidal é recortado (truncado) devido a um sinal 
saturado durante a coleta de dados, este fenômeno causa a inserção de 
uma onda quadrada no sistema. 
OBS: Deve-se conhecer bastante de máquinas para entender o que está 
acontecendo com as mesmas, não se deixando levar por coletas tomadas 
erroneamente. 
 
2.3 Domínio do tempo e domínio da freqüência: 
 
Podemos identificar o domínio da freqüência ao nosso redor através de alguns 
exemplos práticos. Por exemplo a Luz é freqüência, a cor vermelha é freqüência, 
som é freqüência. Nós não nos referimos a estes itens como freqüências, nós 
apenas chamamos de Luz, Cor e Som. O corpo humano está limitado a um 
determinado intervalo (range) de freqüência, por exemplo, podemos identificar 
sons entre 20 e 20000 Hz, o que nos impossibilita reconhecer certos tipos de 
 
 17 
defeitos em máquinas através do ruído gerado, ou ainda que estes defeitos 
podem estar mascarados por outros fora do nosso range de detecção. 
 
No domínio do tempo podemos fazer uso de parâmetros comuns em nossas 
vidas como deslocamento, velocidade e aceleração, para identificar tais defeitos. 
Vamos tomar como exemplo a suspensão de um carro. Ao passar por um buraco 
sentimos a carroceria subir e descer. Podemos identificar através do 
deslocamento quanto foi que esta carroceria deslocou em relação a sua posição 
inicial (por exemplo 2 cm) ou podemos dizer que esta carroceria oscilou em 
relação a sua posição com uma determinada velocidade (por exemplo 1 cm/s). 
 
Analisando alguns destes problemas no domínio do tempo, observamos que os 
sinais no domínio do tempo para máquinas rotativas se mostram bastante 
complexos. 
 
 
Figura 6 – Exemplo de um sinal analisado no domínio do tempo e da freqüência. 
 
Para análise de vibração é necessário dominar diagnósticos no domínio do tempo 
e da freqüência para análise completa e precisa. Para passarmos do domínio do 
tempo para o domínio da freqüência é necessário aplicar uma ferramenta 
matemática conhecida como Transformada de Fourier ao sinal (FFT). 
 
Fourier foi um grande matemático francês que desenvolveu um algoritmo (uma 
equação matemática) que quebrava um sinal complexo de ondas no tempo, 
decompondo-o em ondas individuas, facilitando assim a transposição matemática 
para o domínio da freqüência e conseqüentemente sua análise. Entretanto esta 
brilhante tecnologia não foi usada extensivamente até o advento do computador, 
utilizado na transformação do sinal do tempo em espectro de freqüência. 
 
 18 
 
Figura 7 – Exemplo de um sinal onde foi aplicada a Transformada de Fourier. 
 
2.4 Principais parâmetros: 
 
Relação entre deslocamento, velocidade e aceleração: 
 
• Velocidade: é a medida de quão rápido o objeto se move de zero a pico e 
isto é normalmente mensurado em milímetros por segundos (mm/s) no 
sistema métrico. 
• Deslocamento: é medida de quão o longe o objeto se move em relação a 
uma referência, de forma alternada. Sua grandeza é mensurada em 
“mícrons” ( sistema métrico ). 
• Aceleração: é a razão de mudança (variação) da velocidade de zero a 
pico e é normalmente medida em unidades de força gravitacional (g’s) no 
sistema métrico. Isto significa que altas freqüências geram altos níveis de 
aceleração. 
 
Os parâmetros relacionam-se entre si através das seguintes equações: 
 
( )222 f
a
f
vD
ππ
== 
Onde: 
D = deslocamento; 
 v = velocidade; 
 a = aceleração; 
 f = freqüência. 
 
OBS: Equação válida somente para sinais senoidais. 
 
 19 
 
Figura 8 – Exemplo dos gráficos de deslocamento, velocidade e aceleração respectivamente. 
 
Podemos notar que indicações de baixa freqüência geram altos níveis de 
deslocamento e indicações de alta freqüência geram baixos níveis de 
deslocamento, ou seja, transdutores de deslocamentos são mais eficientes para 
realçar componentes de baixa freqüência. Componentes de alta freqüência são 
bem representados com o uso de aceleração como parâmetro, como por 
exemplo na identificação de componentes de rolamentos entre 1000Hz e 
10000Hz de faixa de freqüência. A velocidade de vibração é o parâmetro mais 
influenciado por ruídos de baixas ou de altas freqüências, mostrando num 
espectro a mais planas das curvas, sendo por isso o parâmetro normalmente 
escolhido para a avaliação da severidade da vibração ou análise da mesma, 
entre 10Hz e 1000Hz. 
 
2.5 Conceituação básica do comportamento dinâmico de estruturas: 
 
Graus de liberdade de um sistema: é a quantidade de coordenadas 
independentes necessárias pra se definir completamente (de forma inequívoca) a 
posição de um sistema, ou seja, como o sistema vibra. 
 
Um sistema tem tanto modos de vibrar quanto são os seus Graus de Liberdade. 
 
Sistema com comportamento linear: é aquele para o qual vale a regra da 
adição ou superposição, ou seja, se para uma entrada (excitação) Ea, o sistema 
fornece uma saída (resposta) Sa e, se para entrada (excitação) Eb o sistema 
fornece uma saída (resposta) Sb, diz-se que o sistema apresenta um 
comportamento linear se para uma nova entrada 
 
Ec = Ea + Eb o sistema fornece uma saída (resposta) Sc = Sa + Sb 
 
 
 20 
 
Conseqüência 1: se Ec = α (Ea + Eb) � Sc = α (Sa +Sb); 
 
Conseqüência 2: um elemento elástico que apresenta um comportamento linear é 
uma mola que obedece a lei de Hooke (F = Kx); 
 
Conseqüência 3: para uns sistemas lineares , uma excitação senoidal gera uma 
resposta senoidal. 
 
 
Modo próprio de vibrar ou modo de vibrar: 
 
Um sistema mecânico pode armazenar energia mecânica de duas formas: 
 
• Cinética: mv2 / 2 [função do movimento da(s) massa(s)]; 
 
• Potencial: kx2 / 2 [função da deformação do(s) elemento(s) elástico(s)]. 
 
Como conseqüência, temos então três alternativas: 
 
• O sistema armazena energia exclusivamente na forma cinética e o 
movimento deve permanecer inalterado (lei da inércia); 
 
• O sistema armazena energia exclusivamente na forma de energia 
potencial , e os elementos elásticos deverão ser mantidos deformados; 
 
• A terceira alternativa é o sistema de armazenar energia sendo trocada 
internamente de cinética ⇔ potencial. Esta troca se dá com um certo 
tempo “RITMO“ que é função das inércias das partes que se movem e da 
rigidez dos elementos que se deformam; 
 
Este Ritmo é chamado de freqüência própria ou freqüência 
natural do sistema. 
 
O exemplo mais clássico de um sistema simples (1 grau de liberdade) é o 
sistema constituído por uma massa (m) e uma mola linear de rigidez (k). Sua 
Freqüência Natural pode ser calculada de forma simplificada da seguinte forma: 
 
Lei de Newton ⇒ F = m.a , onde a = d2x/dt2 
 
 
Lei de Hook ⇒ F = - k.x ⇒ m.a = - kx ⇒ 
 
 
 
Cuja solução é do tipo x = xo.sen(ωωωω.t) , com ωωωω = 2.ππππ.f 
 
x 
k 
m 
m.d2x = -kx 
 dt2 1 
 
 21 
Conseqüentemente a velocidade será: v = vo.cos(ωωωω.t) , com vo = ωωωω.xo 
 
e a aceleração a = - ao. ωωωω
2.sen(ωωωω.t) , com ao = ωωωω
2.xo , e ⇒ 
 
 
 
De e ⇒ 
 
 
 
xo = amplitude de deslocamento; 
vo = amplitude de velocidade; 
ao = amplitude de aceleração. 
 
A amplitude corresponde ao valor de pico. É comum para o deslocamento se 
utilizar o valorpico a pico, p.p. ou D.A. (Double Amplitude) 
 
Um Sistema tem tantos Modos de Vibrar quanto são seus Graus de Liberdade. 
Cada modo de vibrar é caracterizado por uma freqüência própria ou natural 
(eigen frequency) e pela Forma de Vibrar (Modal Shape), que é representada 
por um vetor próprio (eigen vector). 
 
 
Exemplo: 
 
Dois Pêndulos iguais, conectados por uma mola bem flexível: 
 
 MODO 1 MODO 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FREQÜÊNCIAS NATURAIS: F1 <<<< F2 
 
VETORES PRÓPRIOS (SHAPE): [X1 X2] = [ 1 1 ] , [X1 X2] = [ 1 -1 ] 
 
Figura 9 – Sistema de dois graus de liberdade (dois modos de vibrar). 
 
OBS: Outros parâmetros modais (massa modal, rigidez modal, etc) podem ser 
utilizados, dependendo da modelagem aplicada; 
 
Para sistemas lineares, diferentes modos de vibrar podem ocorrer 
simultaneamente, e podem ser tratados (analisados) isoladamente. Desta forma, 
 1 
a = ωωωω2.x 2 
 2 
 
 ωωωωn = k 
 m 
M MM M
 
 22 
um sistema com n graus de liberdade e, portanto, n Modos de Vibrar, pode ser 
entendido/modelado/analisado como sendo n sistemas de um grau de liberdade 
superpostos (Análise Modal). 
 
Se um sistema for excitado de forma periódica com freqüência igual a sua 
natural, (com o ritmo que ele gosta) ele tende a absorver toda a energia que 
puder, aumentando seu movimento. É o que se chama de ressonância. 
 
O gráfico a seguir, mostram que, quando as freqüências, natural e de excitação, 
estão próximas (ωf / ω = 1) a amplitude tende a infinito, levando à quebra da 
máquina quando a resistência mecânica é ultrapassada. Dizemos que o sistema 
está em ressonância. 
Figura 10 – Gráfico do deslocamento de um sistema na ressonância. 
 
Em um sistema vibrando na ressonância (em um modo próprio), todos os pontos 
atingem a posição de máxima deflexão de cada ciclo, simultaneamente (andam 
em fase ou em oposição de fase 0º ou 180º); 
 
Velocidade Crítica: Definida como sendo a velocidade em eixos rotativos onde 
as deflexões, ocasionadas pelo desbalanceamento, tornam-se muito severas. A 
velocidade crítica ocorre quando a freqüência ou velocidade de rotação do eixo Ω 
se iguala a sua freqüência natural ω, podendo ocasionar danos graves ao 
equipamento. 
 
Crítica Velocidade⇒=Ω
m
k
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 11 – Gráficos de amplitude e de ângulo de fase identificando-se a velocidade crítica. 
 
 23 
3. MEDIDAS DE VIBRAÇÃO - INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO: 
 
3.1 Sensores: 
 
Os três principais caminhos para representar a detecção de movimentos pelos 
monitores de vibração são deslocamento, velocidade e aceleração. Estes três 
parâmetros são matematicamente relacionados e podem ser derivados da 
entrada de qualquer sensor de movimento. A seleção de um sensor proporcional 
a deslocamento, velocidade ou aceleração depende da freqüência de interesse e 
do nível de sinal envolvido. 
 
Sensores de deslocamento: Sensores de deslocamento são utilizados para 
medir deslocamento a baixa freqüência e pequenas amplitudes. No passado, os 
monitores de deslocamento utilizavam sensores de proximidade, sem contato, 
tais como Eddy Probes. Atualmente, transdutores de deslocamento piezelétrico 
(acelerômetro com dupla integração) têm sido desenvolvidos para superar alguns 
dos problemas associados aos transdutores do tipo Eddy Probe. Ele produz uma 
saída proporcional ao movimento absoluto da estrutura melhor do que o 
movimento relativo entre o ponto de proximidade do sensor e a superfície e o 
alvo, tal como um eixo. 
 
 
Figura 12 – Exemplo de um sensor de deslocamento tipo Eddy Probe. 
 
 
 
Figura 13 – Exemplo de um sensor de deslocamento tipo Eddy Probe. 
Área 
Elétrica 
Eixo 
Distância 
“Eddy Current” ou 
“Proxímetro” 
 
 24 
 
Sensores de velocidade: Sensores de velocidade são usados para medidas de 
baixa à média freqüência. Eles são úteis para monitoramento de vibração em 
máquinas rotativas. Quando são comparados aos acelerômetros, os sensores de 
velocidade têm sensibilidade menor para vibrações de alta freqüência. Desta 
forma, eles são menos suscetíveis a sobrecargas do amplificador. As 
sobrecargas podem comprometer a fidelidade da amplitude baixa, e sinais de 
baixa freqüência. Os sensores de velocidade tradicionais utilizam um sistema 
eletromagnético (bobina e imã) para gerar o sinal proporcional de velocidade. 
Agora, os sensores de velocidade tradicional e do moderno sensor piezelétrico de 
velocidade são mostrados na figura abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 14 – Exemplo de sensores de velocidade. 
 
 
Acelerômetros: 
 
Acelerômetros são os sensores de movimento preferido para aplicações de 
monitoramento de vibração. Eles são úteis para medir de baixa à alta freqüência, 
e são disponíveis numa variedade ampla de fins gerais e desenhos para 
aplicações específicas. 
 
 
 
Figura 15 – Exemplo de sensores de aceleração. 
 
 25 
 
Sensores piezelétricos: 
 
Os sensores piezelétricos podem operar normalmente nas mais severas 
condições, sem afetar a sua performance. A maioria dos sensores usados em 
monitoramento de vibração possuem amplificadores internos. 
 
O elemento piezelétrico de um sensor produz um sinal proporcional de 
aceleração. Este pequeno sinal de aceleração é amplificado para medições de 
aceleração e / ou convertido (integrado proporcionalmente) quando se deseja 
medir velocidade ou deslocamento. 
 
Material piezelétrico: Os dois materiais piezelétricos básicos usados nos 
medidores de vibração são: cristal de quartzo e cerâmica piezelétrica, enquanto 
ambos são adequados para design de sensores, a diferença em suas 
propriedades permite uma maior flexibilidade na sua escolha. Por exemplo, o 
quartzo natural tem sensibilidade menor à carga e exibe um ruído de fundo maior, 
quando comparados a materiais piezocerâmicos. 
 
A maioria dos fabricantes de sensores de vibração utiliza materiais 
piezocerâmicos desenvolvidos especialmente para aplicação de sensor. 
Formulações especiais otimizaram as características para obter informação 
confiável em meios de operações extremas. A sensibilidade excepcionalmente 
alta desse material piezocerâmico permite o design do sensor com resposta de 
freqüência aumentada quando comparas ao quartzo. 
 
 
3.2 Vantagens e desvantagens na escolha dos sensores: 
 
Sensor de corrente (Eddy Probe): 
 
Vantagens: 
 
• Resposta em baixas freqüências; 
• Mede deslocamento relativo; 
• Útil como referência para análise e balanceamento dinâmico; 
• Confiável, se apropriadamente instalado e mantido. 
 
Desvantagens: 
 
• Dificuldade para instalação; 
• Limitada para medição de deslocamento para freqüências altas; 
• Calibração depende do material do eixo; 
• Produz sinal de “run-out” falsos no eixo. 
 
 
 
 
 26 
Sensor de velocidade 
 
Vantagens: 
 
• Não necessita de fonte externa; 
• Saída do sinal: Força; 
• Fácil de utilizar. Não é sensível aos problemas de montagens. 
 
Desvantagens: 
 
• Não é útil em freqüências muito baixas ou muito altas; 
• Possui partes internas móveis; 
• A orientação na montagem é importante; 
• Tamanho; 
• Precisão. 
 
Acelerômetros 
 
Vantagens: 
 
• Range (intervalo) muito grande de freqüências; 
• Range grande de amplitudes; 
• Suporta variações de temperatura; 
• Disponível para saídas de velocidades e deslocamento; 
• Design robusto. 
 
Desvantagens: 
 
• Não dá resposta DC; 
• É limitado em temperatura, devido ao amplificador interno; 
• Sensível a configuração de montagem. 
 
3.3 Escolha e montagem de sensores: 
 
Quando selecionamos um sensor para monitoramento, alguns fatores devem ser 
considerados até que o melhor sensor seja escolhido para aplicação, o usuário 
deve-se questionar para se familiarizar com o sensor. 
 
As questões típicas são: 
• Qual o nível de vibração? 
• Qual o range da medição que interessa?• Qual a temperatura exigida? 
• Existem corrosivos químicos presentes? 
 
 27 
• O ambiente corre riscos de explosão? 
• Existe transiente acústico e ou eletromagnético intenso? 
• Existe descarga eletrostática na área? 
• A maquina é aterrada? 
 
Outras questões também deve ser levantadas quanto aos conectores, cabos etc.: 
• Qual tamanho de cabo é necessário? 
• O cabo deve possuir proteção externa? 
• A qual temperatura o cabo ficará exposto? 
• É necessário conector a prova d’água? 
• Será necessário utilizar outro tipo de instrumentação? 
• É necessária uma fonte externa de alimentação? 
 
Montagem de sensores: 
 
O tipo da configuração de montagem depende primeiramente do tipo de sinal 
dinâmico a ser coletado, qual o range de amplitude necessário e qual o range de 
freqüência. Outros fatores também são considerados para montagem ou não de 
sensores, tais como acessibilidade, proibições, temperatura, etc. Em geral 
existem quatro configurações para montagem de sensores de vibrações: stud 
(prisioneiro), adesivo, magneto e ponteira. 
 
 
 
Figura 16 – Exemplo de montagem de sensores. 
 
 28 
 
Montagem Stud (prisioneiro): 
 
Este tipo de montagem resulta na melhor resposta de range de freqüência. É 
recomendada para montagem de sensores em sistemas de monitoramento 
permanentes e medições em alta freqüência em geral. Conseguimos uma 
resposta máxima do range de freqüências dos acelerômetros. Deve-se observar, 
durante a montagem, a correta usinagem no ponto de conexão, o torque 
suficiente para montagem e a proteção posterior com silicone. 
 
Montagem com adesivo: 
 
Se não se pode aparafusar um sensor na máquina, podemos utilizar o adesivo 
como solução técnica. Existem atualmente diversos tipos de adesivos, os quais 
tem boa resposta de conexão, permitindo extrair até 70% do range de freqüência 
do acelerômetro. Deve-se observar a correta limpeza do local de montagem a fim 
de se ter a aderência necessária, com segurança. observando também o limite 
de temperatura do adesivo a ser utilizado com a realidade da máquina. 
 
Montagem com magneto e ponteira: 
 
Os magnetos são o tipo de montagem mais utilizados no campo, devido sua 
facilidade de manuseio, porém há um inconveniente: perde-se bastante do range 
de freqüências do acelerômetro, dependendo da qualidade de conexão entre 
mancal e magneto. 
 
Magneto tipo “plano” possui melhor resposta que os de “dois pólos” (plano: 50% e 
dois pólos: 30% do range de freqüências do acelerômetro). 
 
A ponteira deve ser o último recurso, sendo até não recomendada sua utilização, 
devido à perda de repetibilidade do sinal, trazendo o range de freqüências do 
acelerômetro para aproximadamente 10%. 
 
3.4 Analisadores de freqüência de vibração: 
 
Sempre que uma máquina exibir vibração excessiva ou um aumento significativo 
em sua vibração durante as medições periódicas, o próximo passo é realizar uma 
análise completa da vibração de forma a determinar suas causas. 
 
O elemento chave de qualquer análise de vibração é determinar quais 
freqüências estão presentes e suas amplitudes, e separar dentre essas, aquelas 
que são indicadoras de problemas. Para fazer isso necessitamos do Analisador 
de Freqüências de Vibração. 
 
Esses instrumentos estão disponíveis em uma grande variedade de formatos, 
tamanhos e capacidades. Porém, o escopo desse curso não detalhará cada um 
desses instrumentos. Entretanto, todos esses instrumentos têm características 
 
 29 
comuns mínimas sem as quais nada poderia ser feito. É muito importante aos 
técnicos que irão trabalhar nessa área, entender esses conceitos básicos desses 
instrumentos, pois muitos problemas de vibração tem sido erroneamente 
identificados ou perdidos, simplesmente porque o analista não entende como 
funciona um analisador de vibração. 
 
Todos os analisadores disponíveis hoje podem ser divididos nas seguintes 
categorias: 
 
• Analisadores Analógicos ou de Filtro Sintonizável; 
 
• Analisadores Digitais. 
 
 
 
Figura 17 – Exemplo de montagem de sensores. 
 
 
Analisadores de freqüência analógicos: 
 
Introduzidos durante a década de 50, os analisadores analógicos ou por filtro 
sintonizável, eram o que havia de mais moderno disponível para a realização da 
análise de vibração. Um analisador de filtro sintonizável trabalha de forma similar 
a um rádio. Numa determinada região existem, literalmente, dezenas de estações 
de rádio transmitindo programas ao mesmo tempo, mas cada estação está 
transmitindo em uma freqüência assinalada de transmissão. No nosso receptor 
de rádio existe um sintonizador que ajuda você a ajustar uma freqüência 
específica de transmissão fazendo então, com que se ouça a música de uma 
estação em particular. O sintonizador é na realidade um filtro eletrônico que 
aceita uma freqüência de transmissão de cada vez e rejeita todas as outras. 
 
Um analisador de freqüência tipo filtro sintonizável trabalha exatamente com o 
mesmo princípio do rádio. Uma máquina pode gerar diversas freqüências 
diferentes ao mesmo tempo em função de suas rotações de serviço, 
componentes mecânicos e freqüências de problemas. 
 
 30 
 
O analisador analógico inclui um filtro que pode sintonizar ou varrer sobre uma 
faixa de freqüência de interesse para capturar ou identificar cada freqüência 
gerada. As únicas diferenças entre um rádio comum e um analisador analógico 
são: 
 
1. O filtro do analisador de vibração é projetado para responder à freqüências 
de vibração e não radiofreqüências (RF); 
 
2. O analisador de vibração usa um sensor tipo acelerômetro enquanto o 
rádio utiliza uma antena; 
 
3. O analisador apresenta os valores sintonizados de amplitude x freqüência 
em indicadores ou em cartas impressas (chamadas de Assinatura de 
Vibração ou Espectro); o rádio apresenta como resultado da sintonia o som 
através de auto-falantes. 
 
O instrumento inclui um botão de manuseio do filtro usado para a sintonia manual 
sobre uma faixa larga de freqüência de vibração. Chaves de seleção são 
incluídas para a seleção do parâmetro de medição da amplitude e largura da 
banda do filtro. Também são incluídos os mostradores para apresentar as 
informações de amplitude e freqüência. Uma lâmpada estroboscópica é também 
incluída para análise de fase, balanceamento, confirmação da rotação e estudos 
em câmera lenta. Especificamente o instrumento fotografado inclui uma 
impressora interna para a geração dos espectros impressos e outras 
informações; também possuem um sistema que pelo simples apertar de um 
botão produz uma varredura automática do filtro de análise ajustado, sobre a 
faixa de freqüência de interesse e produz um espectro impresso 
simultaneamente. Esse aperfeiçoamento nos analisadores tipo filtro sintonizável 
elimina a tarefa tediosa e demorada do rastreamento manual de cada freqüência 
de interesse e sua marcação gráfica manual em uma folha de dados. 
 
Os analisadores analógicos de filtro sintonizável são considerados hoje 
ultrapassados em comparação com os padrões tecnológicos existentes. 
Entretanto, alguns desses instrumentos são fabricados ainda hoje e ainda 
existem centenas de velhos instrumentos desse tipo em uso. 
 
Analisadores digitais de freqüência (FFT): 
 
Os analisadores analógicos por filtro sintonizável vêem sendo utilizados ao longo 
de muitos anos e tem sido utilizado para detectar, identificar e resolver muitos 
problemas em máquinas. Entretanto, esses aparelhos, como vimos 
anteriormente, possuem inúmeras desvantagens se comparados com os 
analisadores digitais modernos, entre elas: 
 
1. Os analisadores analógicos são tipicamente grandes e pesados com pesos 
na faixa de 10 a 15 kg. Em compensação a maioria dos analisadores digitais 
atualmente, nem chegam a 2 kg; 
 
 31 
 
2. Os analisadores analógicos não podem armazenar dados ou se 
comunicarem diretamente com computadores. Já os analisadores digitais 
podem armazenar dados de vibração em memória própria e se comunicar 
com computadores externos; 
 
3. Nos instrumentos analógicosas capacidades e funções são governadas 
basicamente pelo projeto inicial. As atualizações e aperfeiçoamentos só 
podem ser feitos através de mudanças de hardware. Os instrumentos digitais 
são basicamente computadores e os aperfeiçoamentos podem ser feitos 
alternando os programas internos; 
 
4. Analisadores analógicos têm limitações de precisão em freqüência e não 
conseguem separar muito bem, freqüências muito próximas. Com ajustes 
apropriados, os analisadores digitais podem medir freqüências abaixo de 
frações de cpm; 
 
 
5. Os analisadores analógicos são tipicamente limitados a 600.000 c pm de 
freqüência máxima, ao contrário dos analisadores digitais que podem medir 
até mais de 4 milhões de cpm; 
 
6. Os analisadores analógicos são bem mais lentos que os digitais. O 
analisador analógico pode levar de 30 segundos a vários minutos para 
imprimir o espectro enquanto que o analisador digital pode tornar disponível 
um espectro simples em apenas alguns segundos (em alguns modelos, até 
em frações de segundo). 
 
Essas são apenas algumas das vantagens que os analisadores digitais de 
vibração, incluindo ai os coletores de dados, têm sobre os analisadores 
analógicos. 
 
 32 
4. PROCESSAMENTO DIGITAL: 
 
4.1 Características dos sinais dinâmicos: 
 
As informações dos processos industriais e de todos os experimentos de 
engenharia são transmitidos por sinais dinâmicos. Em alguns casos, a análise 
tem de ser feita com a informação total incluindo o valor médio, as variações 
lentas e as rápidas. Este é o caso típico dos sinais do tipo DC. Outras vezes, é 
suficiente para a análise considerar apenas as variações rápidas do fenômeno, 
eliminando por filtragem o valor médio e as variações lentas. Os sinais usados 
são então, do tipo AC. 
 
Independentemente da forma dos sinais portadores das informações de 
interesse, será imperioso analisá-los com o maior critério, pois a qualidade da 
interpretação depende diretamente da Análise dos Sinais. É necessário então 
conhecer as diversas formas com as quais os sinais se apresentam e seus 
possíveis modos de combinação dinâmica. O analista deve captar os sinais 
emitidos pelas máquinas e perceber se neles existem formas puras, distorcidas, 
combinadas ou moduladas. Depois desta observação pode-se escolher as 
técnicas de Análise de Sinais mais convenientes e adequadas ao caso em 
questão. Atualmente são disponíveis inúmeros analisadores de sinais, com 
recursos computacionais e preços pequenos. 
 
4.2 Sinais harmônicos: 
 
Os sinais harmônicos representam perfeitamente a maioria dos sinais de uma 
máquina. Uma componente de vibração é essencialmente um movimento 
harmônico, uma senóide como visto anteriormente. 
 
O sinal harmônico tem grandezas características próprias que são: 
 
- Amplitude: valor medido do nível de referência a um valor máximo do sinal; 
- Freqüência: número de vezes que o ciclo se repete, por unidade de tempo; 
- Período: tempo de execução de um ciclo completo do sinal; 
- Defasagem: avanço ou atraso de um sinal em relação a outro qualquer. 
 
Sinais harmônicos de mesma espécie ocorrendo simultaneamente interagem 
entre si e podem formar um sinal harmônico único. São várias as formas de 
combinação de sinais. Se a combinação for por processo de soma, pode ocorrer 
os seguintes casos: 
 
- A soma de dois sinais harmônicos de mesma freqüência resulta em outra 
harmônica de mesma freqüência e amplitude de defasagens próprias; 
 
 33 
 
- A soma de dois sinais harmônicos de freqüências diferentes resulta em sinal 
periódico, mas não harmônico; 
 
- A soma de dois sinais com freqüências quase iguais é um caso especial 
chamado Batimento e é de ocorrência comum. 
 
4.3 Análise de Fourier: 
 
Para compreender a informação contida em um sinal, é preciso discretizar o sinal 
captado, ou seja, dividi-los em sinais simples, para associá-los a suas origens e 
identificar as excitações correspondentes. Foi enfatizado, anteriormente, que a 
vibração de um equipamento real apresenta-se como um fenômeno complexo 
contendo um número apreciável de componentes, tanto em freqüência quanto em 
amplitude, devido a várias massas vibrando. 
 
 
Figura 18 – Sinal no domínio do tempo, sua discretização e em seguida o sinal no domínio da freqüência. 
 
No final do século passado, o barão Jean Baptiste Fourier mostrou que qualquer 
sinal ondulatório pode ser descrito como uma combinação de sinais senoidais. 
Demonstrou ainda que, para cada sinal, a combinação de sinais senoidais que o 
descreve é única. Assim, um sinal qualquer pode ser descrito matematicamente 
como: 
 
( ) ( ) ( ) ( )x t X t X t X tn n n= + + + + + +1 1 1 2 2 2sen sen ... senω ϕ ω ϕ ω ϕ 
 
 
 34 
No caso do exemplo de sinal vibratório apresentado na Figura 18, ele é o 
resultado da combinação de apenas três funções senoidais (Figura 18 (b)) cuja 
descrição matemática é: 
 
 
( ) ( ) ( ) ( )333222111 ϕωϕωϕω +++++= tsenXtsenXtsenXtx 
 
 
Levando-se em conta essas idéias, e considerando que uma máquina real se 
comporta como várias massas vibrando, se torna natural descrever o fenômeno 
vibratório de um equipamento indicando os valores das amplitudes máximas Xi 
relativas a cada uma das freqüências de vibração ωi presentes na composição do 
sinal vibratório. A descrição dessa forma é denominada forma espectral ou 
simplesmente espectro da vibração. Usualmente o espectro da vibração é 
apresentado na forma gráfica, do tipo mostrado na Figura 18 (c), que exemplifica 
a representação espectral do sinal da Figura 18 (a). 
 
No caso de um sistema mecânico real que tem um sinal vibratório complexo, 
como, por exemplo, um sistema motor-esmeril, o espectro de vibração é 
composto por um número muito grande de sinais senoidais combinados, 
resultando em um gráfico do tipo apresentado na Figura 19. 
 
 
 
Figura 19 – Sinal no domínio do tempo obtido no mancal de um sistema motor-esmeril. 
 
 
 
 35 
 
Para a separação das componentes harmônicas, determinar seu espectro de 
freqüências, hoje temos os recursos fantásticos em modernos coletores de 
dados, os quais aplicam o algoritmo matemático de decomposição harmônico 
chamado FFT (Fast Fourier Transformer). 
 
 
 
 
Figura 20 – Sinal complexo e seu espectro FFT. 
 
 
 
4.4 Características da FFT: 
 
 
O algoritmo da FFT foi especialmente desenvolvido para aplicação em 
analisadores digitais, em razão disso, ele tem uma série de propriedades e 
limitações decorrentes do processo. O fato básico a ser compreendido, é que a 
transformada é aplicada em blocos, Figura 20. 
 
 
O sistema ADC adquire um determinado tempo de sinal, normalmente 
identificado por Tr, decorrente da denominação em inglês “time record”, e 
digitalizada esse sinal em N pontos espaçados igualmente. Por questões de 
hardware, normalmente N = 1024 pontos, ou algum múltiplo par desse número. 
 
 
 
 
 36 
 
 
 
Figura 21 – Esquema de obtenção do sinal e do espectro. 
 
Verifica-se pelo esquema, que a FFT transforma o sinal em blocos, cada bloco 
equivalente a uma amostragem de um tempo Tr do sinal. Em razão da forma 
como são as freqüências no cálculo dos coeficientes da FFT, cada bloco com N 
pontos de informação do sinal, é transformado em bloco com N/2 freqüências 
igualmente espaçadas. O valor mais alto de freqüência, para a qual é calculada a 
amplitude, é dada por: 
 
 37 
Tr
N
f
⋅
=
2max
 
 
as demais freqüências são igualmente espaçadas entre 0 e fmáx, ou seja: 
 
0, 1/Tr, 3/Tr, ..., (n/2)/Tr 
 
Assim, como o número de pontos utilizados na digitalização de um sinal é 
constante para um dado equipamento, a freqüência máxima que pode ser 
alcançada via uma análise por FFT é governada pelo tempo de amostragem 
referente ao sinal digitalizado. A separação entre os valores de freqüência é 
definida por decorrência, Figura 22 onde a resolução entre as freqüências é 1/Tr. 
 
 
 
Figura 22 – Relações entre a freqüência e o tempo de aquisição do sinal.. 
 
 
 
Problemas na Análise pela FFT: 
 
O primeiro cuidado ao se utilizarFFT para gerar um espectro de um sinal, é 
lembrar que o algoritmo se comporta como um analisador de filtros paralelos de 
largura de banda constante. Se o problema for distinguir componentes próximas 
de alta freqüência, a resolução conseguida com a FFT pode não ser suficiente. 
Neste caso a solução será proceder a filtragem do sinal através de um filtro de 
banda larga, limitando o campo de freqüências do sinal para a região de 
interesse. Este processo é realizado, nos analisadores digitais, por meio de um 
“filtro digital”, e o processo de seleção das faixas de interesse é conhecido por 
“zoom” ou BSA, iniciais da expressão em inglês “Band Select Analysis”. 
 
O outro problema associado ao uso da FFT na obtenção de espectros de 
vibração, é que a transformada de Fourier, ferramenta matemática usada na 
implementação da FFT, supõe que o sinal é periódico através do tempo. Com os 
dados disponíveis pela aquisição digital do sinal é limitado dentro de um intervalo 
 
 38 
de tempo, o algoritmo da FFT supõe que o sinal se espelha para trás e para 
frente de forma periódica. 
 
Este procedimento pode causar problemas sempre que o “corte” do sinal ocorrer 
de tal forma que a periodicidade do sinal fique distorcida. Ao assumir o sinal 
“espelhado”, a FFT estará transformando um sinal diferente do original, não 
periódico, e conseqüentemente o resultado não será adequado. Este tipo de 
defeito na montagem, ou melhor, na edição do sinal para FFT, é conhecido como 
“leakage” (“fuga”) sendo notório o surgimento de freqüências em torno da 
freqüência do sinal. 
 
 
 
Figura 23 – Problema de “leakage” na FFT. 
 
Uma observação importante sobre este fenômeno, é que se o sinal for transiente 
no tempo, a edição do sinal, via espelhamento para frente e para trás, redunda 
em um sinal periódico e, portanto, a sua FFT levará a um resultado correto. A 
Figura 24 ilustra este caso. 
 
 
 
Figura 24 – Edição de um sinal transiente para FFT. 
 
 39 
 
Este fato, leva à uma proposta de solução para o problema de leakage: basta 
“enjanelar” a função editada de modo que nos pontos de edição, as amplitudes 
do sinal no tempo se anule, ou melhor, fiquem muito pequenas. 
 
Claude Shannon e Harry Nyquist provaram que, para não se perder a informação 
contida num sinal amostrado, é necessário que a freqüência de leitura ou 
amostragem (Nº de leituras/Período de amostragem) seja pelo menos o dobro da 
maior freqüência de interesse contida no sinal. A esta freqüência é usual chamar-
se freqüência de Nyquist. 
 
De fato, se pretendermos adquirir o sinal harmônico da Figura 25 (a) e a 
freqüência de amostragem escolhida for igual à do sinal, acontecerá que seremos 
levados a pensar estar perante um sinal contínuo (freqüência = 0) de amplitude 
dependente do instante em que se iniciou a aquisição Figura 25 (b). 
 
 
 
Figura 25 – Freqüência de amostragem igual à freqüência do sinal em análise 
 
Se a freqüência de amostragem for maior que a do sinal, mas inferior ao seu 
dobro obteremos um sinal de freqüência inferior à verdadeira Figura 26 (a). 
Finalmente, se a freqüência de amostragem for maior ou igual ao dobro da 
freqüência do sinal (freqüência de nyquist) já se obtém o valor correto desta 
Figura 26 (b) e (c). 
 
 40 
 
 
Figura 26 – Exemplos da ocorrência do “aliasing”. 
 
 
Ao fenômeno de confundir uma freqüência com outra menor, situação que se 
verifica quando a freqüência de amostragem é inferior ao dobro da freqüência em 
análise, é costume chamar-se aliasing. 
 
 
Na prática, a compreensão deste erro é muito importante quando se utiliza a 
lâmpada estroboscópica, pois é vulgar confundirmos a rotação real com outra de 
metade, um terço ou um quarto do seu valor. O princípio de funcionamento da 
lâmpada estroboscópica baseia-se numa luz intermitente, de freqüência regulável 
pelo utilizador que, ao refletir numa fita colada para o efeito no veio em rotação, 
cria a ilusão desta estar parada, caso a freqüência seja igual à do veio. Assim, 
quando se pretende medir a rotação varia-se a freqüência da lâmpada até se 
parar a fita refletora colada previamente no veio. Naturalmente que se o veio 
rodar ao dobro, triplo ou qualquer múltiplo inteiro da freqüência da lâmpada 
teremos sempre a ilusão da fita parada. Todos estes casos são erros de aliasing. 
Uma forma de determinarmos corretamente a rotação consiste no aumento da 
freqüência da lâmpada até obtermos duas imagens paradas da fita. A rotação 
verdadeira será igual à freqüência imediatamente anterior que mantinha uma 
imagem parada. 
 
 
O erro de aliasing não é problemático para os analisadores de vibrações pois 
estes equipamentos possuem filtros passa-baixa que impedem que freqüências 
mais elevadas presentes no sinal caiam no intervalo de freqüência da aquisição. 
 
 
4.5 Enjanelamento (janelas): 
 
Já vimos anteriormente que o espectro de freqüência de um sinal harmônico é 
composto por uma só linha. Isto é verdade quando falamos de sinais contínuos, 
mas no caso do processamento de sinal digital pode não ser rigorosamente 
assim. De fato, na Figura 27 temos um sinal amostrado durante um período de 
tempo (T – período de amostragem) que por acaso coincidiu exatamente com um 
número inteiro de ciclos deste. 
 
 
 
 41 
 
 
 
Figura 27 – Período de amostragem coincidente com um número inteiro de ciclos (harmônica de amplitude 1, 
fase 0 radianos e freqüência 8 hz). 
 
Assim o espectro obtido pela FFT é rigoroso. Mas na prática nada nos garante 
que, quando medimos uma vibração, o período de amostragem escolhido 
coincida com um número inteiro de ciclos. Além disso, a vibração real das 
máquinas é normalmente composta por variadas contribuições a diferentes 
freqüências e fases. Nas Figuras 28 e 29 podemos constatar o que acontece 
neste caso ao espectro de freqüência. 
 
 
Figura 28 – Período de amostragem não coincidente com um número inteiro de ciclos (harmônica de 
amplitude 1, fase 0 radianos e freqüência 8 hz). 
 
 
Figura 29 – Período de amostragem não coincidente com um número inteiro de ciclos da harmônica de 
maior freqüência. 
 
Como podemos ver, a não existência de um número inteiro de ciclos no sinal 
amostrado provoca no espectro FFT o aparecimento de falsas componentes de 
freqüência assim como a amplitude à freqüência verdadeira surge menor. Este 
efeito chama-se windowing, ou efeito de janela ou enjanelamento. 
 
 
 42 
A razão deste nome deve-se a que parte amostrada do sinal seja como a parte 
do sinal real que vimos através de uma janela Figura 30. 
 
 
Figura 30 – Amostragem do um sinal da figura 29 com uma janela retangular. 
 
 
O erro de enjanelamento pode ser reduzido se escolhermos a janela adequada. 
 
Uma das janelas mais usadas na medição de vibrações periódicas em 
Manutenção é a janela Hanning (Figura 31). O objetivo desta janela é conseguir 
que as amplitudes do espectro sejam mais próximas dos seus valores 
verdadeiros e reduzir o número de componentes falsas do espectro. Se 
aplicarmos ao sinal a janela hanning o resultado será o seguinte: 
 
 
 
Figura 31 – Período de amostragem não coincidente com um número inteiro de ciclos da harmônica de 
maior freqüência. Utilização da janela Hanning. 
 
 
No tempo verifica-se uma atenuação do sinal amostrado nos extremos e na 
freqüência, se compararmos a Figura 31 com a Figura 29, podemos constatar 
que a amplitude da maior freqüência se aproximou mais do seu valor real (X = 2) 
e o número de falsas componentes diminuiu apesar das que restaram 
aumentarem em amplitude. No entanto será sempre fácil verificar se estas 
componentes são ou não verdadeiras bastando para tal mudar a escala de 
freqüências de modo a aumentar a resolução ou fazendo um zoom. 
 
 
Outras janelas também costumam ser usadas, como é o caso da Kaiser-Bessel, 
Flat-Top ou da Exponencial. Na Figura 32 listam-se as janelas mais vulgares e 
quais as suas aplicações. 
 
 
 43 
 
 
Tipo de sinal Aplicação Janela 
Transiente Geral Retangular 
 Transientes curtos e testesde 
impacto com sinal de excitação 
curto 
Transiente 
 Transientes longos e testes de 
impacto com sinal de excitação 
longo 
Exponencial 
 Transientes muito longos Hanning (x % de 
sobreposição) 
Contínuo Geral e medição de respostas 
com excitação aleatória 
Hanning 
 Separação de picos adjacentes Kaiser-Bessel 
 Calibração Flat-Top 
 Sinais pseudo-aleatórios, análise 
por ordens e medição de 
respostas com excitação pseudo-
aleatória 
Retangular 
 
Figura 32 – Janelas e suas aplicações 
 
 
4.6 Modulação de sinais: 
 
O analista de Manutenção Preditiva deve conhecer alguns fundamentos de 
modulação para poder identificar e assim associar às excitações 
correspondentes. 
 
Quando um sensor capta um sinal dinâmico e o transfere para o analisador, 
provavelmente ele vem misturado com outros ou está modificado por algum outro 
processo de modulação. O analista necessita reconhecer a forma de modificação 
para escolher a maneira mais adequada de separá-los e associá-los às causas 
que o geram. No universo de sinais dinâmicos, muitos deles apenas se misturam 
e então são facilmente separados pelo processo de FFT. Algumas vezes, o 
processo físico favorece a combinação de sinais, surgindo diversas formas de 
modulação. Podemos citar como exemplo: gaiolas de rolamentos, campos 
magnéticos, correntes rotóricas, engrenamentos, etc. 
 
As formas mais comuns de modulação são: Amplitude Modulada (AM), 
Freqüência Modulada (FM) e a Modulação de Fase. 
 
 44 
 
A modulação é composta por um sinal modulador e um sinal portador (chamado 
portadora). O sinal portador em sua propagação “transporta” o sinal modulador. O 
sinal modulador modifica o portador alterando-lhe ou a amplitude ou a freqüência 
ou a fase. 
 
 
Modulação de amplitude: 
 
Uma forma de modulação em amplitude AM consiste em “multiplicar” uma 
harmônica de freqüência ωp (a portadora) pelo sinal modulador f(t). Esta forma de 
modulação cria duas componentes eqüidistantes da freqüência, suprimindo a 
portadora. É também chamado de Modulação em Amplitude com Portadora 
Suprimida. 
 
( )ttf pϖcos).( 
 
Outra forma de modulação em amplitude AM, o processo físico faz com que os 
sinais se associem por um processo de soma. Se a amplitude da portadora for 
sempre maior do que o maior pico do sinal modulador, o processo de modulação 
irá transportar o sinal modulador sem perder nenhuma informação. O espectro 
em freqüência deste tipo de AM contém um pico na freqüência da portadora com 
bandas laterais espaçadas da(s) freqüência (s) do sinal modulador. 
 
 
 
Figura 33 – Espectro de freqüência AM com portadora. 
 
Modulação em freqüência: 
 
Neste caso, o sinal de alta freqüência (onda portadora) tem sua freqüência 
variando conforme o sinal de menor freqüência, denominado sinal modulador. O 
sinal FM tem amplitude constante e igual à da portadora e freqüência instantânea 
variável. 
O espectro FM tem as seguintes características: 
 
 45 
 
• Infinitas bandas laterais em torno da freqüência portadora; 
• A modulação em freqüência não é linear, portanto, não vale o princípio da 
superposição, dificultando a análise de sinais modulados por sinais 
complexos; 
• Dependendo do valor do índice de modulação , a amplitude da portadora 
no espectro pode ser nula. 
 
Os casos mais comuns de FM em máquinas rotativas ocorrem em 
Engrenamentos e Motores Elétricos. 
 
 
Figura 34 – Sinal modulado em Freqüência. 
 
Na prática, muitas vezes é difícil distinguir um espectro com FM de um outro com 
AM. Veja abaixo comparação entre eles: 
Figura 35 – Comparação entre Batimento, AM e FM. 
 
 46 
 
Nos casos mais complexos podemos ter superposição de AM + FM + Batimento 
e Super-modulação. 
 
 
 
Figura 36 – Comparação de sinais. 
 
 
 
Grau de Modulação “ββββ”: 
 
O grau de modulação β indica de uma forma geral o nível ou a intensidade de 
falha em determinados sintomas de falhas em máquinas. Por exemplo: em 
motores elétricos, se tivermos β = 2 no motor A e β = 5 no motor B, ambos 
associados a problemas de barras do rotor rompidas, podemos dizer que no 
motor B tal sintoma está mais acentuado do que no motor A, apenas 
comparando-se os graus de modulação β encontrados nos espectros. 
 
 
 
 47 
 
 
Figura 37 – Espectros em freqüência para vários graus de modulação. 
 
Filtros: 
 
O filtro é um dispositivo que, teoricamente, deixa passar um determinado número 
de freqüências e bloqueia as demais. A separação entre a freqüência mínima e a 
máxima que o filtro deixa passar é denominada largura de faixa ou banda, 
definida por: 
 
12 ffB −= 
 
onde: 
f1 = a freqüência mais baixa, 
 
f2 = a freqüência mais alta. 
 
Visando uma maior conveniência para ajustar faixas de freqüência sobre as quais 
se deseja deixar passar o sinal, é definida internacionalmente, uma freqüência, 
denominada freqüência central, expressa pela relação: 
 
 48 
21 fff c ⋅= 
 
ou seja, a média geométrica das freqüências limites do filtro. 
 
Nos casos usuais são utilizados basicamente dois tipos de filtros: o de largura de 
faixa constante e o de largura de faixa percentual ou proporcional. Os filtros de 
largura constante cobrem a faixa de interesse num número de faixas cuja largura 
não é alterada em função de freqüência. Um exemplo são os filtros com largura 
de faixa de 20 Hz. Os filtros de largura proporcional ou percentual, apresentam 
uma largura de faixa que é percentualmente proporcional à freqüência central da 
faixa, por exemplo: 
 
100
cfnB = 
 
onde, n é a largura da faixa em porcentagem da freqüência central. 
 
Os filtros normalmente apresentam uma largura de faixa percentualmente igual a 
6% da freqüência central. Os mais utilizados são os de oitava e de terça de 
oitava, que correspondem a uma largura de faixa é igual a 70,7% da freqüência 
central para os de oitava e para o filtro de terça 23,1% da freqüência central. 
 
Com o auxílio dos filtros obtém-se as amplitudes das diferentes freqüências, 
bastando então traçar o espectro versus freqüência. 
 
 
 49 
5. IDENTIFICANDO OS PROBLEMAS MAIS COMUNS EM MÁQUINAS: 
 
Está fora do objetivo deste curso introdutório descrever detalhadamente as 
características associadas a cada problema específico que podem ser encontrados 
em todos os tipos de máquinas. Essa apostila foi desenvolvida para aquelas 
pessoas que tem pouca experiência no uso da detecção de vibração e suas técnicas 
de análise para a Manutenção Preditiva. 
 
A seqüência deste capítulo aborda as características dos problemas mais comuns 
em máquinas em geral, a saber: 
 
1. Desbalanceamento; 
2. Eixo torto; 
3. Desalinhamento; 
4. Folgas; 
5. Problemas de excentricidade; 
6. Ressonância; 
7. Rolamentos (caso típico em 88% das ocorrências); 
8. Mancais deslizantes; 
9. Problemas hidráulicos ou aerodinâmicos; 
10. Problemas em motores elétricos AC assíncronos; 
11. Engrenagens; 
12. Correias. 
 
A análise de vibração, como a medicina, não é uma ciência exata. Entretanto, com a 
informação fornecida neste capítulo, associada ao bom senso, tornarão vocês aptos 
a indicar a maioria dos problemas de máquinas com confiança. 
 
5.1 Vibração por desbalanceamento: 
 
O desbalanceamento de componentes de máquinas é talvez o problema mais fácil 
de reconhecer com certeza. O desbalanceamento simples, não complicado por 
outros fatores, pode ser rapidamente identificado pelas seguintes características: 
 
1. A vibração ocorre a 1 x rpm do componente desbalanceado. A presença 
de múltiplas freqüências harmônicas (2x, 3x, 4x, etc.) usualmente indica 
problemas adicionais como folga, roçamentos entre outros; 
 
2. A vibração é razoavelmente uniforme na radial dos mancais, nunca 
excedendo uma relação 5:1 entre a horizontal e a vertical. As medições de 
 
 50 
fase geralmente apresentam uma diferença entre 60º e 120º, entre a 
horizontal e a vertical; 
 
3. Se um componente específico como motor, ventilador, bomba, é a fonte do 
desbalanceamento, esse componente vibrará mais que os outros. Se a 
fontefor um acoplamento toda a máquina vibrará. 
 
O estado do desbalanceamento também pode ser afetado por condições de 
operação, tais como carga ou temperatura. Por exemplo, máquinas operando em 
altas temperaturas podem se distorcer fisicamente e deformar em função da 
dilatação, resultando em mudanças no balanceamento do rotor. 
 
Grandes ventiladores de tiragem de fornos de rotor soldado devem ser balanceados 
à temperatura de operação, de forma a compensar distorções térmicas. Quando 
balanceados à temperatura ambiente, podem rodar bem suaves a frio, mas, 
começam a vibrar violentamente quando em operação normal à quente., 
 
Complementando, devido a pequenas variações de posição e diâmetro médio nas 
pás de grandes ventiladores de rotor montado, podem apresentar variações 
significativas de balanceamento com a variação do fluxo. Em outras palavras, uma 
variação no ajuste das válvulas pode resultar em uma variação significativa na 
amplitude de desbalanceamento e características da fase. Esses efeitos são 
referenciados como desbalanceamento aerodinâmico e indicam a importância de 
balancear o rotor sob as condições normais de operação. 
 
Problemas com eixos tortos: 
 
Eixos tortos são um problema comum encontrado em máquinas devido a erros de 
fabricação ou então, da manipulação durante o transporte ou instalação. Também 
pode ser provocado por distorção térmica ou desbalanceamento excessivo. 
 
Independente das causas, eixos tortos produzem uma vibração predominantemente 
em 1 x rpm, muito parecida com o desbalanceamento. E como no 
desbalanceamento, na direção radial essa vibração é uniforme e não direcional. 
Mas, diferente do desbalanceamento, o eixo torto irá produzir um nível significativo 
de vibração AXIAL. Toda a vez que a amplitude da vibração medida na direção axial 
exceder 50% da maior amplitude medida na direção radial, um eixo torto será a 
provável causa de altas vibrações axiais. Sendo o eixo torto a principal causa da 
vibração axial, podemos confirmá-lo através de uma simples análise de fase nessa 
direção, pois, podem existir dois tipos diferentes de entortamento de eixo: 
 
1. Rotores com um simples empenamento; 
 
2. Eixos com um entortamento ou dobra, próximo a um mancal específico. 
 
Cada um desses tipos de distorção irá produzir alta amplitude axial, mas cada tipo 
irá ocasionar uma vibração axial notavelmente diferente. Portanto, uma análise de 
 
 51 
fase não apenas verificará uma condição de empenamento, mas também apontará a 
natureza e o local exato do empenamento. 
 
Identificando um eixo com um entortamento próximo a um mancal: 
 
A vibração axial causada por um eixo torto pode realmente acontecer de duas 
formas diferentes. Normalmente, o eixo se dobra próximo a um mancal em 
particular, como acontece em uma dobra na ponta de um eixo causada por uma 
pancada no transporte ou instalação, o mancal vai tender a "dançar" axialmente. 
Essa "dança" ou retorção pode ser facilmente reconhecida tomando medições axiais 
de fase em várias posições do mesmo mancal, como apresentado na figura abaixo. 
 
 
 
Figura 38 – Exemplos de um mancal com entortamento. 
 
Quatro medições de fase axiais por mancal são recomendadas, porém, limitações 
físicas e de segurança, com certeza, tornarão impossível obter todas as leituras 
recomendadas. De qualquer forma, mais de uma leitura axial é necessária. Então, 
tente medir a maior quantidade possível (no mínimo duas posições diametralmente 
opostas). 
 
Mancais que são montados tortos em seus alojamentos, também apresentam alta 
vibração axial e a mesma característica de fase exposta acima. Entretanto, o mancal 
torto possui vibração axial extremamente direcional, então, as amplitudes axiais nas 
posições indicadas na figura acima serão muito diferentes umas das outras, sendo 
que a maior amplitude será na posição para onde o mancal está torto. 
 
Identificando um eixo com um simples empenamento: 
 
Um eixo que possua um empenamento simples como o mostrado na Figura 39, 
pode não provocar que seus mancais vibrem axialmente na forma de movimentos de 
retorção. Também um simples empenamento pode fazer com que os suportes dos 
mancais vibrem axialmente de forma uniforme ou plana como o mostrado na figura 
abaixo. Nesse caso a amplitude axial e a fase medidas nas 4 posições indicadas 
serão muito uniformes, quase iguais, indicando um movimento plano ou uniforme do 
mancal. 
 
De forma a identificar um empenamento simples como a causa da alta vibração 
axial, será necessário comparar o movimento axial relativo entre os suportes dos 
 
 52 
mancais. Se o eixo está somente empenado, os suportes dos mancais do rotor irão 
revelar uma substancial condição de fora de fase conforme mostrado na figura 
abaixo. 
 
Apesar de um empenamento pronunciado revelar 180º de defasagem na direção 
axial entre os suportes, uma defasagem de apenas 90º é significativa o suficiente 
para indicar um possível empenamento. 
 
Uma verificação com um relógio comparador deve ser feita no rotor para determinar 
eventuais empenamentos, especialmente se as amplitudes axiais excederem 50% 
da mais alta amplitude radial. 
 
É importante observar que as leituras de fase axial nos suportes dos mancais sejam 
feitas com o sensor de vibração sempre na mesma direção. Por exemplo: se você 
mede o mancal da direita em sua face do lado direito, o mesmo deve ser feito no 
mancal da esquerda. Se não for possível e você girar o sensor e colocá-lo para a 
esquerda, o valor de fase lida terá que ser corrigido, subtraindo-se 180º da leitura 
obtida. 
 
 
 
Figura 39 – Eixo com um empenamento simples. Abaixo temos a indicação 
 do movimento plano do mancal. 
 
 
5.2 Vibração por desalinhamento: 
 
Verificações têm demonstrado que nos estágios iniciais da maioria dos Programas 
de Manutenção Preditiva, o desalinhamento de máquinas diretamente acopladas é 
de longe o problema mais comum que causa a vibração nas máquinas. A respeito 
de mancais auto-compensadores e acoplamentos flexíveis, é difícil alinhar dois eixos 
 
 53 
e seus mancais de forma a não existirem forças que irão produzir vibração. Mesmo 
com as máquinas bem alinhadas inicialmente, vários fatores podem afetar esse 
estado, incluindo: 
 
1. Temperatura (máquinas alinhadas a frio ou na oficina, podem apresentar 
grandes desalinhamentos quando aquecidas - por fatores de operação ou 
pelo sol) devido à dilatação térmica dos metais; 
 
2. Assentamentos de fundação; 
 
3. Deterioração de ancoragens. 
 
 
A Figura 40 ilustra os três tipos desalinhamentos: off-set, angular e combinado. As 
características de vibração ocasionadas por desalinhamento dependem do tipo de 
desalinho e da extensão ou grau de desalinhamento. 
 
Seguem aqui as características gerais a verificar: 
 
1. As forças resultantes do desalinhamento no acoplamento são geralmente 
"compartilhadas" pelas máquinas acopladas. Como resultado, as amplitudes 
de vibração medidas nas unidades motoras e movidas vão apresentar um 
nível razoavelmente próximo. É claro que diferentes massas e rigidez vão 
resultar em amplitudes de vibração levemente diferentes. Entretanto, a 
vibração não será tipicamente localizada em um único componente; 
 
2. A vibração será normalmente direcional. O desalinhamento ocorre em uma 
certa direção, e como resultado as forças radiais não serão uniformemente 
aplicadas em todas as direções na radial; 
 
3. As freqüências características da vibração ocasionadas pelo desalinhamento 
serão 1x, 2x e 3x rpm e podem aparecer em qualquer combinação, 
dependendo do tipo e da extensão do desalinho. 
 
Desalinhamento angular geralmente causa vibração em 1x rpm, enquanto que 
o desalinhamento off-set ou paralelo causa vibração predominante em 2x 
rpm. 
 
De fato o desalinhamento paralelo é provavelmente a causa mais comum de 
vibração predominante em 2x rpm. Combinações de desalinhamentos 
angulares e paralelos podem mostrar conjuntos de 1x e 2x rpm e em alguns 
casos, até 3x rpm; 
 
4. Sempre que o desalinhamento é