ANÁLISE DE VIBRAÇÃO

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ANÁLISE DE 
VIBRAÇÃO
A análise de vibração mecânica consiste no
estudo do comportamento vibratório da máquina
voltado para a manutenção. Vale lembrar que a
análise de vibração não repara a falha. Ela
indica a possível origem da causa da vibração e
suas consequências, ficando a cargo dos
responsáveis executarem os devidos reparos no
equipamento.
Definição e conceitos básicos
Vibração é a descrição de um movimento que oscila em torno de um
ponto de referência que se repete regular ou irregularmente depois
de um intervalo de tempo. A vibração é a resposta a uma dada
excitação. O número de vezes de um ciclo completo de um
movimento durante um período de um segundo é chamado de
frequência e é medido em Hertz [Hz]. Se analisarmos os
movimentos de um ciclo completo em um minuto ele é medido em
rotações por minutos (RPM), ou ciclos por minuto (CPM).
A vibração pode consistir de um simples componente
ocorrendo em uma única Frequência ou muitos
componentes ocorrendo em diferentes frequências
simultaneamente. Um pêndulo ou a corda de um violão
são exemplos de vibrações simples, ou seja, uma única
frequência. Os movimentos de um motor de combustão
são exemplos de diferentes frequências atuando no
mesmo corpo ao mesmo tempo. Essas últimas são as
situações mais encontradas em engenharia. Estes
movimentos ocorrem em elementos de máquinas e nas
estruturas, quando estes estão submetidos a ações
dinâmicas
É possível marcar a trajetória do movimento oscilatório
na forma de onda, em relação ao tempo que ela leva
para se formar. Quando se tem uma única frequência
atuando em um corpo, fica fácil de visualizá-la em uma
gráfica amplitude X tempo. A amplitude da vibração é o
que caracteriza e descreve a severidade da vibração. A
amplitude é a medida escalar de oscilação positiva e
negativa de uma onda no tempo, podendo ser medida
de diferentes formas: pico, pico a pico e RMS (Raiz da
Média Quadrática).
Na figura ao lado, 
tem-se uma 
imagem da 
medição da 
amplitude do sinal 
de onda das 
diferentes formas.
O valor de pico-a-pico é usado onde o
deslocamento vibratório da máquina é a
parte crítica, por exemplo, com
turbomáquinas com mancal de deslizamento.
O valor de pico é usado na indicação de
falhas em elementos de alta frequência como
falha em rolamentos e dentes de
engrenagens.
E o de RMS é uma média global da vibração,
representa a quantidade de energia contida
em uma vibração. É indicada para vibrações
de média e baixa frequência relacionadas a
dinâmica da máquina. É de muita
importância determinar qual tipo de
amplitude de vibração está sendo associada,
pois uma interpretação errada pode alterar
bastante um diagnóstico final.
Os principais elementos da vibração são
amplitude e frequência, sendo esta o inverso
do período (tempo). Na figura 4, tem-se um
gráfico mostrando essas diferenças numa
forma de onda
A fase ou ângulo de defasagem é a diferença
entre a excitação da vibração e a resposta no
sistema. Como se observa na última figura, ao
passo que a onda de cor
verde já estava na amplitude máxima, a onda de 
cor vermelha estava iniciando a sua trajetória. Ou 
seja, a resposta para a excitação de vibração no 
sistema da onda verde ocorreu depois na onda 
vermelha. A fase também é um diferencial 
quando se estuda ondas no tempo
Dois fenômenos que provocam amplitudes elevadas são
a ressonância e o batimento. Ressonância mecânica é
um fenômeno que acontece quando um sistema
físico recebe energia por meio de excitações de
frequência igual a uma de suas frequências naturais de
vibração. Assim, o sistema físico passa a vibrar com
amplitudes cada vez maiores
Cada sistema físico capaz de vibrar possui
uma ou mais frequências naturais, isto é, que
são características do sistema, mais
precisamente da maneira como este é
construído. Quanto mais alta for a frequência
natural, mais energia será requerida para
produzir uma certa amplitude de vibração.
Como por exemplo, um pêndulo ao ser
afastado do ponto de equilíbrio, cordas de
um violão ou uma ponte para a passagem de
pedestres sobre uma rodovia movimentada
Todos estes sistemas possuem suas frequências
naturais, que lhes são características. Quando
ocorrem excitações periódicas sobre o sistema,
por exemplo, como quando o vento sopra com
frequência constante sobre uma ponte durante
uma tempestade, acontece um fenômeno de
superposição de ondas que alteram a energia do
sistema, modificando sua amplitude
Se a frequência natural de oscilação do
sistema e as excitações constantes sobre ele
estiverem com a mesma frequência, a
energia do sistema será
aumentada, fazendo com que vibre com
amplitudes cada vez maiores.
O outro fenômeno que provoca elevação de
amplitude é o batimento. Ele ocorre quando se
tem a interferência de ondas ou sinais de
frequências próximas. A superposição dos sinais
com frequências próximas resulta num sinal com
frequência igual à média das duas frequências. A
manifestação do batimento se dá com uma
vibração de amplitude modulada, variando sua
amplitude, o que dará um aspecto de pulsação.
Pelo fato de as frequências das ondas
diferirem uma da outra haverá momentos de
interferência construtiva onde a amplitude
resultante será alta (soma) e momentos de
interferência destrutiva, onde a amplitude
será menor (subtração).
Quando essas frequências são muito próximas, fica difícil de
identificar a verdadeira origem, e para isso é necessário se
obter um gráfico de amplitude X frequência (espectro) de alta
resolução. Às vezes a vibração é acompanhada de um ruído,
e se a diferença de frequências não for muito reduzida, este
evento é
percebido pela audição. Além da modulação de amplitude,
também existe a modulação de frequência.
Na modulação de frequência a forma de onda tem a
amplitude constante, porém o seu período varia
continuamente
Análise da frequência da vibração
Como dito anteriormente, um sistema pode
consistir em uma única componente em uma
só frequência, ou várias componentes
vibrando com frequências variadas. Em um
sistema mais complexo, que são os mais
estudados nos equipamentos industriais,
tem-se a ocorrência de múltiplas vibrações
ocorrendo ao mesmo tempo.
Elas podem ter frequências, amplitudes e fases
diferentes, devido a várias massas diferentes
vibrando. O resultado da “soma” dessas ondas
muitas vezes gera uma forma de onda de difícil
compreensão em um gráfico amplitude X tempo,
como na figura 11, onde a forma de onda de cor
preta é a junção das demais. Esses
componentes podem ser visualizados plotando a
amplitude da vibração X frequência.
O mais importante dos sinais de vibração é o
estudo dos componentes individuais da
frequência que é chamado de análise de
frequências, uma técnica que pode ser
considerada a principal ferramenta de
trabalho nos diagnósticos de medida de
vibração
O gráfico mostrando o nível de vibração em
função da frequência é chamado de espectro
de frequência. Quando se analisa a vibração
de uma máquina, encontra-se um grande
número de componentes periódicos de
frequência que são diretamente relacionados
com os movimentos fundamentais de várias
partes da máquina. Com a análise da
frequência, é possível descobrir as fontes de
vibração na máquina. Dessa forma, descobrir
possíveis causas dos problemas.
Vale lembrar que a vibração não é um
problema nas máquinas. Vibração é uma
forma de dissipação de energia, que é
natural em todos os equipamentos que
executam trabalho. Como se sabe, não é
possível transformar toda a energia em
trabalho final do equipamento. A vibração em
condições anormais acarretam problemas
nos equipamentos.
Na figura 12, 
mostra-se a forma 
de onda (amplitude 
X tempo) e o espetro
(amplitude X 
frequência) para 
diferentes tipos 
equipamentos que 
vibram.
Como se observa, fica muito mais simples
estudar a vibração por gráficos amplitude X
frequência quando se tem muitas frequências
distintas no mesmo conjunto, como no caso
do engrenamento. Para setransformar o
gráfico de onda no tempo em um espectro de
frequência, o equipamento coletor de
vibrações faz uso de uma técnica conhecida
como Transformada Rápida de Fourier (FFT -
Fast Fourier Transform).
A transformada de Fourier é capaz de
mostrar os componentes individuais da
vibração separados pelas suas frequências.
Ela estabelece que uma forma de onda
periódica complexa, pode ser decomposta
em formas de ondas senoidais individuais e
separadas.
O sinal de entrada é composto de muitas
ondas de senos diferentes. O FFT é capaz
de identificar estas ondas de senos
complexas e as separar em ondas de seno
por cada componente individualizado. Estas
ondas de seno separadas são projetadas no
eixo da
frequência, obtendo assim um espectro de
frequência.
Pela figura 13 observa-se como é feita a
mudança do domínio temporal para o domínio de
frequência. A forma de onda original é
decomposta em harmônicos
relacionados. O primeiro harmônico terá a
mesma frequência do sinal periódico do
equipamento, enquanto os demais terão
frequências que são múltiplos inteiros
desse primeiro harmônico.
Por esse conceito de harmônicos relacionados, é
possível estudar o espectro de frequência FFT e
descobrir os picos de frequência que tem relação
com o primeiro sinal periódico. E a partir desse
estudo pode-se captar quais são as frequências
normais de funcionamento e aquelas que se
manifestam quando o equipamento encontra se
em defeito. Pela frequência com a amplitude
elevada descobre-se a origem do problema e
assim torna se possível solucioná-lo.
Falhas Provocadas por Alta Vibração
A vibração é uma característica sempre presente
nos equipamentos dinâmicos, porém sua
ocorrência em níveis elevados pode ser danosa
ao equipamento e até
provocar falhas funcionais, gerando problemas
tais como: fadiga, desgaste, afrouxamento, ruído,
aquecimento e diversas condições insalubres.
Essas vibrações anormais podem ser devido 
a diversos fatores distintos, dentre eles 
temos: falha do projeto, de fabricação, 
montagem, manutenção e as decorrentes da 
operação do equipamento em si. As causas 
de defeitos são agrupadas em categorias 
diferentes:
Dinâmicas
São falhas que se manifestam na frequência 
de rotação da máquina e se apresentam em 
todas as máquinas. Elas são: 
desbalanceamento, desalinhamento,
folga, roçamento, folgas na estrutura, folga 
nas correias e outros.
Desbalanceamento
O desbalanceamento é uma das causas mais 
comuns de vibrações em máquinas. Ele é 
provocado quando se tem alguma massa no 
rotor que gera uma força centrífuga. Pode ser 
provocado por desgaste ou corrosão do rotor, 
acumulo de material no rotor e 
excentricidade.
Manifesta-se em uma vibração com 
amplitude alta no pico de uma vez a rotação, 
1X (onde X corresponde à frequência de 
rotação), e quanto maior for a amplitude mais 
acentuado será o desbalanceamento. O 
desbalanceamento tende a aumentar com o 
quadrado da velocidade de rotação do 
equipamento e se manifesta principalmente 
nas direções radiais (H e V).
Espectro de um 
desbalanceamento
.
Para balancear o rotor novamente, basta
igualar a força centrífuga causadora do
desbalanceamento com uma outra força
centrífuga contrária. Ela surgirá com a
introdução de uma massa que irá gerar uma
força de mesmo módulo e mesma direção,
mas de sentido oposto que irá anular o
desbalanceamento.
Desalinhamento
O desalinhamento também é uma fonte de 
vibração bastante comum em máquinas 
rotativas. O desalinhamento normalmente é 
caracterizado por uma
vibração com uma componente de mais de 
duas vezes a frequência de rotação, 2x, 
acompanhado de elevada vibração axial.
Demonstração de 
um espectro de 
frequência de um 
desalinhamento
A análise da fase do equipamento constitui
uma importante ferramenta para diferenciar
um desalinhamento de um
desbalanceamento. Outra forma de se
diferenciá-los é observar o quanto o
problema aumenta com o aumento da
rotação, enquanto o desbalanceamento
aumenta com o quadrado da rotação, o
desalinhamento aumenta pouco.
Há basicamente dois tipos de 
desalinhamento: paralelo e angular. O 
desalinhamento paralelo ocorre quando as 
linhas de centro dos eixos das máquinas não 
coincidem, não estão alinhadas, nesse caso 
observa-se alta vibração radial.
desalinhamento angular ocorre quando as 
linhas de centro do eixo das máquinas se 
interceptam, formando um ângulo entre si, 
nesse caso a vibração axial é a mais
elevada. Frequentemente o que se encontra 
é a ocorrência de ambos os tipos num 
mesmo equipamento, gerando o 
desalinhamento misto ou combinado.
Desalinhamento paralelo Desalinhamento angular
Devido a folgas de montagem, dilatações
térmicas, imperfeições geométricas e
diferentes condições de operação, um
alinhamento aceitável não é isento de
imperfeições. Pode-se tolerar um pequeno
desalinhamento no eixo desde que este
esteja dentro de uma faixa mínima que não
atrapalhe a operação do equipamento.
Empeno de eixo
O empenamento de eixo pode provocar elevada
vibração, sendo um problema comumente
confundido com desbalanceamento e
desalinhamento. A execução de um
balanceamento poderá reduzir a vibração
provocada, porém raramente irá eliminá-la. A
única solução do problema reside na remoção do
empenamento que, quando viável, pode ser
realizado mediante aquecimento ou uso de uma
prensa.
Um eixo empenado geralmente causa forte
vibração axial em 1x. A vibração predominante
ocorre em 1x se a curvatura estiver próxima do
centro do eixo. Quando a curvatura estiver mais
próxima de um dos mancais comumente surgirá
um pico em 2x. A chave para a identificação
deste tipo de falha reside na análise da fase. A
fase medida nos mancais entre os quais
encontra-se o empenamento apresentará uma
defasagem de 180º na direção axial.
Roçamento
O roçamento é o contato eventual entre as partes
rotativas e estacionárias de uma máquina
podendo provocar vibrações na frequência de
rotação, em seu dobro, em seus sub harmônicos
e até em altas frequências. O roçamento é
normalmente
resultado de um eixo empenado ou
excentricidade.
O roçamento exibe característica similar à
folga mecânica. Geralmente uma ou mais
frequências naturais são excitadas pela
fricção. A análise da forma de onda pode ser
bastante útil nesta análise, podendo revelar
uma forma de onda truncada.Com o
agravamento do problema pode-se observar
também a ocorrência de impactos.
Entretanto, se o roçamento for contínuo,
provavelmente não será possível ver nenhum
truncamento. Contudo, esse atrito contínuo
pode excitar a ressonância em algum
componente da máquina gerando vibrações
de amplitude e fase instável. O roçamento
apresenta sub harmônicos e inter-
harmônicos no espectro de frequência.
Folga
A folga é provocada pelo excesso de espaço livre
entre elementos rotacionais e estruturais da
máquina. Normalmente a folga ocorre por uma
vibração excitada de outra fonte, como
desalinhamento ou desbalanceamento, que
aumentam as pequenas folgas já existentes no
equipamento. A folga pode ocorrer também
devido ao desgaste provocado no suporte dos
mancais
Em mancais de rolamento, a folga entre a
extremidade do eixo e o suporte do mancal tende
a produzir harmônicos de 1x que podem se
estender até 10x. Com o aumento da folga a
quantidade de harmônicos e suas amplitudes
aumentam. Alguns picos serão maiores que
outros devido à coincidência com alguma
ressonância estrutural ou mesmo por coincidir
com outra fonte de vibração da máquina.
Quando a folga se torna excessiva podem
surgir harmônicos de meia ordem (0,5x), ou
sub harmônicos. Estes tendem a ser
produzidos por atrito ou ocorrência de
impactos. Nesse tipo de folga a fase é
instável podendo variar a cada medição, uma
vez que o rotor muda a sua posição no eixo a
cada partida.
Espectro 
característic
o de folga.
A folga pode ser na estrutura do mancal, ou
seja, entre um pé e a base, chamado de
folga na base ou folga estrutural. A folgaestrutural entre uma máquina e sua base
tende a aumentar a vibração em 1x na
direção de menor rigidez. Embora ocorra
normalmente na direção horizontal, a direção
na qual haverá maior aumento, depende da
montagem física da máquina
Na ocorrência de folga estrutural
normalmente a diferença de fase medida
num mesmo plano entre a máquina e sua
base é de 180º. O afrouxamento da base
pode ser provocada por pinos ou parafusos
soltos, corrosão, rachaduras, dentre outros.
Folga 
estrutural em 
um mancal
Excentricidade
A excentricidade é outra causa comum de
vibração em máquinas rotativas. Se diz que
tal componente está excêntrico quando o
centro da rotação difere do centro
geométrico.
Tipos comuns 
de 
excentricidade
Em alguns casos o efeito da excentricidade
pode ser reduzida através de
balanceamento, mas, em geral, os resultados
não são bons. Normalmente o problema só é
corrigido através da montagem correta dos
elementos envolvido.
Procedimento de Coleta de Dados para Analise de 
Vibração 
OBJETIVO
Padronizar a atividade de coleta de dados
para análise de vibração de todos os
equipamentos, afim de nivelar os
conhecimentos e facilitar as programações
de execução, minimizando o tempo
desprendido e disponibilizando o
equipamento para a produção com
confiabilidade e segurança, sem agredir o
meio ambiente.
 2. ALTERAÇÃO DA REVISÃO 
 Itens alterados 0. 
 3. DOCUMENTOS COMPLEMENTARES 
 Ordens de Serviços 
 4. RESPONSÁVEL PELA EXECUÇÃO 
 - Supervisores de Manutenção. 
 - Mecânico. 
 - Terceiros Contratados. 
 5. MATERIAIS NECESSÁRIOS 
 - Aparelho Analisador. 
 6. E.P.I.S NECESSÁRIOS 
 - Capacete. 
 - Protetor Auricular 
 – Luvas nitrílicas ou de raspa 
 – Óculos de segurança 
 - Bota de segurança 
 - Cinto de Segurança 
 - Mascara de proteção
DEFINIÇÕES 
ANALISE DE VIBRAÇÂO 
A análise de vibração está entre o mais
importante método de predição entre as mais
diversas industrias. A maior ênfase de
acompanhamento de analise de vibração esta
concentrada nos equipamentos rotativos, para os
quais tanto a metodologia de análise quanto os
instrumentos e aparelhos, além de softwares de
apoio e sistemas especialistas, se encontram
num estagio bastante avançado.
Vibração esta presente em qualquer sistema 
à medida que este responde a sua excitação. 
Isto é válido. Isto é valido para todos os 
equipamentos que estão sujeitos a variação 
de vibrações. Os parâmetros de vibração 
relacionados com maquinas rotativas são 
usualmente expressos em termos de 
deslocamento, velocidade e aceleração. 
Todas as três variáveis representam o quanto 
o equipamento esta vibrando. A frequência é 
outra variável de importância na analise de 
vibração, que ajuda a verificar sua origem, ou 
DESENVOLVIMENTO 
Preparação para o 
inicio das coletas dos 
dados. 
a- Montar todos os 
dispositivos do aparelho 
analisador. 
b- Conferir as condições 
do aparelho analisador. 
c- Definir a rota a ser 
seguida. 
Coleta dos dados 
para analise de 
vibração. 
a)- Posicionar-se 
corretamente diante 
do equipamento, de 
forma que não 
permaneça no raio 
de ação do sentido 
de giro do mesmo. 
b)- Posicionar e 
montar o dispositivo 
do aparelho de coleta 
de dados de forma 
correta no 
equipamento, 
evitando assim o 
contato com o 
equipamento em 
movimento, tanto do 
colaborador quanto 
do aparelho. 
Os pontos de medição 
devem estar 
previamente definidos 
para que o colaborador 
tenha uma sequencia 
lógica e rápida durante 
a execução da 
atividade. 
O dispositivo deverá 
ser instalado de forma 
que o colaborador 
possa coletar os dados 
sem se expor aos 
riscos de se aproximar 
c)- Manter uma postura 
correta durante a 
realização da atividade de 
coleta de dados para 
analise de vibração. 
Manter-se longe do raio 
de ação do equipamento 
em movimento, e com 
uma postura correta, afim 
de evitar projeções de 
líquidos ou partículas, 
problemas lombares e ou 
musculares 
d)- Não retirar 
nenhum dispositivo 
do equipamento em 
movimento. Manter o 
equipamento intacto, 
principalmente não 
remover as proteções 
das partes rotativas. 
e)- Não deixar pontos de 
agarramento tanto do 
uniforme, da alça do 
aparelho ou dos cabos de 
alimentação. Manter o 
aparelho preso ao corpo 
para evitar queda e 
impacto do mesmo. Os 
cabos de alimentação 
curtos e esticados, para 
evitar que as partes 
girantes do equipamento 
possam agarrar as pontas 
e puxar o colaborador. 
f)- Atividades com estes fins 
não devem ser realizadas por 
um único colaborador, visto 
que os equipamentos se 
encontrarão em operação e 
os locais não estão sempre 
ao alcance dos olhos do 
operador. Ter sempre um 
observador durante a 
execução da atividade, afim 
de evitar quaisquer incidentes 
e ou algum mau súbito, de 
forma que seja possível 
prestar algum socorro caso 
necessário 
 Análise dos dados coletados. 
 a)- Os dados coletados deverão ser 
analisados em laboratório específico ou 
escritório onde tenha o software para 
avaliação do espectro. 
Envio dos Laudos das análises. 
 a)- Como a analise e interpretação dos 
espectros é realizado por uma empresa 
contratada, os laudos e espectros devem ser 
enviados via e-mail para os responsáveis da 
área.