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VIBRAÇÃO MECÂNICA: Conheça principais causas e seus impactos E - B O O K P Á G . 2 Sumário O que você vai encontrar neste e-book? ............................... 3 O que é vibração mecânica? ................................................... 4 Como medir a vibração mecânica? ........................................ 5 Causas da vibração em equipamentos rotativos: ................. 6 Desbalanceamento de massa ............................................... 7 Folgas nos rolamentos que suportam a máquina ................ 9 Desalinhamento entre eixos .................................................. 10 Efeitos negativos da vibração mecânica ................................ 11 Para funcionários ................................................................... 12 Para a operação ...................................................................... 14 Como evitar ou diminuir a vibração mecânica? .................... 16 Saiba escolher o tipo ideal de acoplamentos industriais .... 18 Acoplamentos flexíveis .......................................................... 19 Acoplamentos elásticos ......................................................... 20 Entenda a importância da manutenção ............................... 22 Melhore o alinhamento de eixos ........................................... 23 P Á G . 3 A vibração mecânica é um “fantasma” que ronda todas as fábricas, independente do seu tamanho. Ela costuma acontecer quando um sistema é deslocado da sua posição de equilíbrio saudável e traz uma série de problemas para a máquina e para a saúde dos colaboradores. Por ser uma questão comum, muitos gestores acabam deixando isso de lado. No entanto, se não for resolvido O que você vai encontrar neste e-book? rapidamente, esse problema pode escalar e trazer consequências gra- ves para o bolso da empresa. Por exemplo, o aumento da conta de luz (cerca de 3% dos custos de energia de uma fábrica vem da vibração) e a diminuição da durabilidade dos componentes da máquina. O lado positivo é que há produtos e atividades que até mesmo reduzem as chances de a vibração mecânica acontecer. Por isso, é importante ter o máximo de informação sobre esse assunto: assim, você consegue identificar o transtorno a tempo e solucioná-lo antes de virar uma dor de cabeça. Quer saber como? Então continue a leitura. Nós separamos tudo o que você precisa saber sobre a vibração mecânica, seus impactos e como evitá-la. Joaquim de Moraes Victor Neto E N G E N H E I R O D E A P L I C A Ç Ã O D A A N T A R E S A C O P L A M E N T O S P Á G . 4 O que é vibração mecânica? O primeiro passo é entender o conceito. Fisicamente falando, a vibração é a propagação de ondas mecânicas em uma determinada frequência e amplitude, da fonte emissora para outro ponto sólido. Em linhas gerais, é o deslocamento que ocorre em determinados intervalos de tempo durante o funcionamento de máquinas rotativas. Em processos mecânicos, é bastante comum que máquinas como bombas, moinhos, britadores, entre outras, possuam vibra- ção mecânica devido à função que desempenham. Nessas máquinas, a vida útil dos componentes - como rolamentos, selos, mancais - é inversamente proporcional à vibração: quanto maior for a vibração mecânica, menos as peças vão durar. A longo prazo, isso significa necessidades frequentes de substitui- ção de itens e até mesmo parada total de uma máquina ou de uma linha inteira de pro- dução. Logo, fazer a medição é crucial para prevenir que isso aconteça. P Á G . 5 O cálculo teórico da vibração de um eixo rotativo pode ser extensivamente complexo e, se não forem leva- das em conta praticamente todas as variáveis, pode ser bastante impreciso também. Por isso, a melhor maneira de quantificá-la é através da medição, feita com analisadores de vibração, que captam as vibra- ções transformadas em sinais elétricos. Dessa forma, é possível monitorar o funcionamento da máquina e Como medir a vibração mecânica? identificar com antecedência excessos de vibração. O processo é mais simples do que parece. O analisador converte as vibra- ções em sinais elétricos e coleta essas informações através de sensores ou transdutores. Esses sinais são transformados em dados digitais atra- vés de programas e, a partir dos parâmetros ou normas estabelecidos, o analisador apresenta as reais condições do equipamento. Uma alternativa é usar um osciloscópio com acelerômetros conectados à máquina, o que pode ser feito com o auxílio de profissionais da área de elétrica e eletrônica para visualizar e analisar parâmetros do sinal elé- trico. Entre eles, frequência, amplitude, tensão média, tensão eficaz e tensão pico a pico. Acompanhar a vibração mecânica permite que os gestores tenham informações concretas para as ações e decisões. Dentro das fábricas, cada segundo importa para a produção — então é preciso se antecipar aos problemas em prol da segurança e melhoria do processo produtivo. P Á G . 6 Causas da vibração em equipamentos rotativos: 1. Desbalanceamento de massa 2. Folgas nos rolamentos que suportam a máquina 3. Desalinhamento entre eixos P Á G . 7 Desbalanceamento de massa Esse é um problema que acontece também com os veículos domésticos, como carros. Os motoristas já sabem que, se há vibração na direção, eles precisam fazer um balance- amento das rodas. O mesmo acontece com outros tipos de máquinas: é preciso ter um equilíbrio de massa para que a peça possa girar sem vibrações. O desbalanceamento é especialmente grave em máquinas com rotores, como bombas, ventiladores e turbinas. De modo geral, são três situações em que a distribuição de massa não é uniforme e produz o desbalanceamento: Causa 1 P Á G . 8 Acontece quando o eixo de massa não coincide com o eixo giratório e é paralelo a ele. Esse fenômeno tam- bém é conhecido como desbalanceamento em um plano. Acontece quando o eixo de massa não coincide com o eixo giratório, não é paralelo a ele e não o intersecta. Esta condição também é conhecida como desbalan- ceamento em dois planos, pois é uma combinação dos desbalanceamentos estático e dinâmico. Acontece quando o eixo de massa não coincide com o eixo giratório, no centro de gravidade do rotor. Desbalanceamento Estático: Desbalanceamento Dinâmico: Desbalanceamento Conjugado: P Á G . 9 Folgas nos rolamentos que suportam a máquina Os rolamentos trabalham dentro de uma pequena folga que permite que o eixo gire de forma sustentável. Quando essa folga aumenta, o eixo perde sua sustentação e, além de girar, provoca movimentos radiais e gera a vibração mecânica. Aqui, é importante lembrar que os rola- mentos servem justamente para redu- zir o atrito ou fricção de deslizamento entre as superfícies de contato. Sua fabricação segue altos padrões de qua- lidade e é orientada pela Norma Téc- nica NBR ISO 281:2010. Logo, os rolamentos de uso industrial costumam ser mais exigentes do que aqueles encontrados em comércios ou ambientes domésticos. Afinal, as máquinas usadas na fábrica exigem mais dos seus componentes — e a falha em rolamentos provocam prejuízos e despesas não planejadas. Entre elas, a vibração mecânica. Causa 2 http://abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=58040 http://abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=58040 P Á G . 1 0 Desalinhamento entre eixos O desalinhamento pode gerar vibração no conjunto de vibração. O uso de aco- plamentos é essencial para reduzir esse problema, mas é preciso se atentar ao modelo. Entre os tipos de acoplamen- tos industriais mecânicos, apenas dois conseguem acomodar os desali- nhamentos: os flexíveis e os elásticos. Vamos falar mais sobre eles ainda neste e-book, mas já podemos adiantar que eles trazem o melhor resultado para corrigir o problema de vibração por des- balanceamento entre eles. Além disso, é preciso reforçar que os acoplamentos “rígidos” não acomodam esses desali-nhamentos e ficam fora dessa solução. Causa 3 https://www.antaresacoplamentos.com.br/blog/acoplamentos-industriais/ https://www.antaresacoplamentos.com.br/blog/acoplamentos-industriais/ P Á G . 1 1 Efeitos negativos da vibração mecânica 1. Para funcionários 2. Para a operação P Á G . 1 2 O corpo humano reage às vibrações de diferentes maneiras, mas uma coisa é certa. A exposição ocupacional continuada traz uma série de efeitos. Um dos mais comuns é a síndrome dos dedos brancos, também conhecida como doença de Reynaud. Essa enfermidade é causada pelo espasmo das artérias digitais, que limita o fluxo sanguíneo nos dedos. Caso não seja tratada, pode chegar a extremos como danos permanentes ou gangrena. Para funcionários Efeitos negativos https://semanaacademica.com.br/system/files/artigos/artigotcc_0.pdf P Á G . 1 3 Dessa forma, o descontrole da vibração mecânica pode ser altamente prejudicial à saúde do trabalhador. Desde 2014, a exposição à vibração acima do limite legal é considerada insalubre. Cabe aos empregado- res adotarem medidas de prevenção e controle da exposição às vibra- ções que possam afetar a segurança e a saúde dos trabalhadores. Caso não seja possível eliminar de vez esse risco, deve reduzi-lo aos menores níveis possíveis. Além disso, toda onda sonora nada mais é do que diferenças de pres- são de ar - ou seja, a vibração do ar. Por isso que máquinas com vibra- ção geram mais ruído. Ou seja, além das consequências já apontadas, a vibração de uma máquina pode fazer com que seja descumprida a NR17 e que prejudique a saúde do trabalhador. » Perda do equilíbrio e falta de concentração; » Desordens gastrointestinais; » Aumento da frequência cardíaca; » Perda do controle muscular de partes do corpo; » Distúrbios visuais com visão turva; » Descalcificação de pequenas áreas dos ossos do corpo; » Lesões na coluna vertebral; » Degeneração gradativa do tecido muscular e nervoso. Outras consequências físicas incluem: https://www.anamt.org.br/portal/2014/03/02/portaria-no-1-297-de-13-de-agosto-de-2014/ https://www.anamt.org.br/portal/2014/03/02/portaria-no-1-297-de-13-de-agosto-de-2014/ http://www.guiatrabalhista.com.br/legislacao/nr/nr17.htm P Á G . 1 4 Não há como ignorar os impactos da vibração mecânica dentro do maquinário. Os prin- cipais componentes podem ser prejudicados — em especial os selos mecânicos, que são peças mais sofisticadas e delicadas; logo, sujeitas à vibração. Para a operação Efeitos negativos P Á G . 1 5 Outro ponto de atenção está na qualidade dos produtos. Um fabricante de chapa, por exemplo, vai notar interferências no processo de laminação do produto final. O mesmo aconteceria com uma máquina de papel, e aí por diante. Ignorar a vibração mecânica significa comprometer a quali- dade da sua fabricação, prejudicando seu relacionamento com clientes e prospects. » Desgaste prematuro de mancais e acoplamentos; » Empenamento e ruptura de eixos (dependendo do grau de vibração); » Falha nas vedações e selagens, podendo causar vaza- mento de óleo e graxa; » Afrouxamento ou quebra dos parafusos de fixação da base dos equipamentos; » Ruído e desgaste prematuro em sistemas engrenados; » Temperatura elevada nos mancais e acoplamento. E não é só isso, pois as vibrações podem causar: P Á G . 1 6 Como evitar ou diminuir a vibração mecânica? 1. Saiba escolher o tipo ideal de acoplamentos industriais 2. Entenda a importância da manutenção 3. Melhore o alinhamento de eixos P Á G . 1 7 Até aqui, esperamos que você tenha entendido a importância de controlar a vibração mecânica dentro das fábri- cas. Nem sempre é possível solucionar de vez esse problema, porém é pos- sível diminuir os tremores o máximo possível. Não há uma solução ideal, e sim algu- mas boas práticas que ajudam no pro- cesso. Juntando todas essas três, você garante um ambiente de trabalho mais seguro e confortável para seus colabo- radores. Ao mesmo tempo, cuida da vida útil das máquinas e evita que elas parem. Confira as melhores soluções para evi- tar ou diminuir a vibração mecânica nas páginas seguintes! P Á G . 1 8 Saiba escolher o tipo ideal de acoplamentos industriais Praticamente todas as indústrias que possuem máquinas rotativas uti- lizam acoplamentos em seus processos. Esses componentes possuem diversas utilidades, incluindo o controle da vibração mecânica. No entanto, isso exige um conhecimento maior sobre os tipos de acoplamen- tos disponíveis no mercado que melhor atendem a essa necessidade. Como vimos nos tópicos anteriores, são dois tipos de acoplamentos mecânicos que acomodam desalinhamentos. Logo, quem quer elimi- nar ou reduzir as chances da vibração mecânica deve investir nesses componentes: P Á G . 1 9 Acoplamentos flexíveis Costuma ser o mais utilizado, pois sua prin- cipal característica é justamente a acomo- dação dos desalinhamentos. Podem ser de vários tipos, mas, utilizando-se como exemplo o acoplamento de pneu (que é altamente flexível), podemos citar alguns diferenciais: uma manutenção rápida e o fato de dispensar lubrificação. Além disso, alguns modelos são biparti- dos, ou seja, possuem o centro elástico em duas partes — o que facilita a manutenção nos casos de distância entre pontas de eixo pequenas (menores do que 10 mm). Os acoplamentos industriais flexíveis também trazem benefícios para o meio ambiente. Os modelos mais modernos proporcionam uma eficiência maior na redução dos ruídos a partir do isolamento de vibrações e de choques entre o motor e a máquina. P Á G . 2 0 Acoplamentos elásticos Junto com o modelo flexível, esse é um dos mais conhecidos dentro do setor indus- trial. Essa opção é capaz de influenciar diretamente na vida útil dos maquinários e no desempenho do equipamento em que está instalado. Os acoplamentos elásticos também aco- modam desalinhamentos e reduzem os níveis de vibração mecânica. A manuten- ção desses componentes é considerada simples e os modelos da Antares possuem um importante diferencial em relação a outras marcas: independente da distân- cia entre pontas de eixos, não é necessá- rio mover os equipamentos para substitui- ção do elemento elástico do acoplamento. Logo, resulta em mais produtividade e efi- ciência operacional. https://www.antaresacoplamentos.com.br/blog/acoplamento-elastico-o-que-e-para-que-serve/ P Á G . 2 1 Quer saber qual é o modelo ideal de acoplamento para a sua aplicação? Clique aqui e saiba mais https://www.antaresacoplamentos.com.br/ P Á G . 2 2 É possível medir os prejuízos que a vibração mecânica causa nos equipamentos. A resposta está na manu- tenção preditiva, que permite visualizar e identificar os problemas da máquina. Esse acompanhamento é fundamental para empre- sas que querem ganhar competitividade, pois dá uma visão geral do estado do equipamento. Assim, o gestor sabe quando é preciso substituir ou ajustar os compo- Entenda a importância da manutenção nentes, bem como compreender o rendimento e a eficiência de máqui- nas e processos. Logo, a operação não é surpreendida por paradas não programadas e que geram prejuízos financeiros. A manutenção preditiva faz uma série de análises. Entre elas, a da vibra- ção mecânica, inspeção visual e termografia. Isso também impacta na vida útil dos equipamentos, pois esse monitoramento permite uma aná- lise mais profunda do seu estado. O profissional também avalia a hora/ homem, perda de produção e equipamentos danificados — o que ajuda a calcular o prejuízo que a vibração mecânica traz para o negócio. O profissional vai investigar se há necessidade de novas ações e, caso a resposta for sim, vai orientar que a máquina passe por uma manutenção preventiva. Essa prática, por sua vez, vai de acordo com a NBR-5462 e busca diminuir a probabilidade de uma falha ou problema surgir em um equipamento. https://www.antaresacoplamentos.com.br/blog/manutencao-preventiva/https://www.antaresacoplamentos.com.br/blog/manutencao-preventiva/ https://www.antaresacoplamentos.com.br/blog/manutencao-preventiva/ https://www.antaresacoplamentos.com.br/blog/manutencao-preventiva/ P Á G . 2 3 Melhore o alinhamento de eixos Por fim, é preciso ficar de olho no alinhamento dos eixos. Ou seja, o pro- cesso pelo qual dois eixos são posicionados de forma que suas linhas de centro fiquem colineares quando em operação. Quando os eixos estão desalinhados, eles apresentam pequenas diferen- ças angulares, radiais ou axiais. Com a rotação, estas diferenças geram oscilações mecânicas; a vibração. Logo, resolver esse problema garante a redução da vibração mecânica. O alinhamento pode ser feito por três métodos. Tem baixo custo e é rápido, usando um padrão de Nylon próprio para cada tamanho de AT. Serve como gabarito e é fixado acima de cada um dos flanges do acoplamento. 1. Padrão de alinhamento da Antares P Á G . 2 4 Custo e tempo médio. Nesse caso, o instrumento é posicionado em um cubo, e as anotações de desalinha- mento são feitas com relação ao outro cubo. Depois, é necessário um cálculo para saber onde inserir calços e quais as suas espessuras. Custo alto e baixo tempo. É utilizado com equipamento próprio para isso, em que cada parte do equipamento é inserida em um eixo, e os dois giram em sincronia. Este equipamento calcula automaticamente o quanto é necessário movimentar cada pé da máquina móvel. 2. Alinhamento com relógio comparador: 3. Alinhamento a laser: Outras opções são: Com essas informações, você já tem tudo o necessá- rio para entender sobre as vibrações mecânicas. Ter esse conhecimento ajuda a identificar os problemas de antemão e saber qual acoplamento é o mais indi- cado para as necessidades da sua empresa. Saiba mais sobre a Antares Acoplamentos conferindo os links a seguir: antaresacoplamentos.com.br Dimensione o seu acoplamento Visite o nosso blog https://www.instagram.com/antares_acoplamentos/ https://www.linkedin.com/company/antares-acoplamentos/ https://www.antaresacoplamentos.com.br/ https://www.antaresacoplamentos.com.br/dimensione-o-seu-acoplamento/#/init https://www.antaresacoplamentos.com.br/migracao/blog/acoplamentos-industriais/#:~:text=Acoplamentos%20s%C3%A3o%20componentes%20de%20transmiss%C3%A3o,transmiss%C3%A3o%20de%20torque%20e%20rota%C3%A7%C3%A3o.&text=Os%20acoplamentos%20industriais%20tamb%C3%A9m%20s%C3%A3o,entre%20as%20pontas%20de%20eixo. https://www.youtube.com/channel/UCuPahVTj60WM889vlVWShKw O que você vai encontrar neste e-book? O que é vibração mecânica? Como medir a vibração mecânica? Causas da vibração em equipamentos rotativos: Desbalanceamento de massa Folgas nos rolamentos que suportam a máquina Desalinhamento entre eixos Efeitos negativos da vibração mecânica Para funcionários Para a operação Como evitar ou diminuir a vibração mecânica? Saiba escolher o tipo ideal de acoplamentos industriais Acoplamentos flexíveis Acoplamentos elásticos Entenda a importância da manutenção Melhore o alinhamento de eixos