TURBINAS - 2 2 - CONFIGURAÇÃO E NORMAS

Prévia do material em texto

Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 1 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução sem Autorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
Introdução 
Aspectos Básicos e Funções 
de Analisadores Modernos 
 
1 - Aquisição de Sinal no Tempo 
 
 O sinal a ser medido, no caso de vibração, vindo de um transdutor passa por um 
pré amplificador, às vezes incluindo no próprio sensor, e é colocado à entrada de um 
conversor A/D (análogo/digital). 
 A aquisição tem alguns parâmetro importantes, que são: 
 - Número de BITS: 
 Os conversores A/D (análogo/digital) atuais trabalham com grande número de 
bits 12, 14, 16, 20. Isto significa que o sinal de entrada será dividido em 2n partes o que 
implicará na resolução de medida. Para um sistema de medição com acelerômetro 
capaz de medir de –50 a +50 g (aprox. –500 a +500m/s2), as possíveis resoluções da 
conversão estão mostradas na tabela abaixo. 
N
o
 de bits N
o
 de partes dB Resolução para  50 g Resolução para  100 g 
12 4096 72 0.024 g 0.048 g 
14 16384 84 0.006 g 0.012 g 
16 65536 96 0.001 g 0.002 g 
20 1048576 120 0.000095 g 0.000190 g 
     
32 4.294.967.296 192 0.000000023 g 0.000000046g 
 
 Note que nesta forma de avaliação a resolução e o ganho em decibéis ficam por 
conta do número de bits do conversor A/D. O número de bits é importante, mas para a 
medição o que realmente importa é a resistência do sensor para o valor máximo e a sua 
sensibilidade para o mínimo, ou seja, a relação entre o máximo e o mínimo (o Range de 
medição). Por exemplo, o acelerômetro 8309 da Bruel & Kjaer mede de 0.01 g a 1000 g, 
ou seja uma variação de 1:100.000, ou 100 100 dB de ganho. O tipo 8318 mede de 
0.000002 g (2  g) a 2 g, uma variação de 1: 1.000.000 (1 para 106) ou 120 dB de range 
(faixa dinâmica e medida de 120 dB). 
 
 
 
Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 2 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução sem Autorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
 - Número de Amostras: 
 A perfeita caracterização de um sinal dinâmico através da digitalização exige a 
aquisição de uma coleção de valores instantâneos. O número de amostras deverá ser 
suficientemente alto para permitir a reprodução dos sinais, especialmente de seu 
conteúdo de alta freqüência e dos possíveis impulsos de curta duração. Cada amostra 
contém um par de valores: uma identificação e o valor instantâneo do sinal. O conjunto 
destes valores amostrados vai constituir a amostra do sinal. 
 Iniciada a aquisição, os valores adquiridos são armazenados no buffer de 
memória do sistema de aquisição e quando completada a amostragem, o conjunto de 
valores é transferida para a memória RAM do analisador. Lá é montada uma tabela 
associando o número da amostra com o seu valor numérico, no instante da aquisição. O 
número identificador de cada amostra é entendido como tempo, visto que os pontos são 
tomados seqüencialmente, em intervalos de tempo bem definidos. 
 Com a amostra, é automático reproduzir a forma de onda do sinal, basta plotar 
os pontos adquiridos em escalas adequadas. O analisador funciona como um bom 
osciloscópio. 
A análise da forma de onda pode ser suficiente para tirar conclusões sobre o 
estado da máquina. 
De todos os pares de valores adquiridos, é selecionado um conjunto deles que 
servirá de base para o cálculo do espectro. Este conjunto selecionado de pontos será 
chamado simplesmente de amostra. 
Para calcular o espectro de freqüência, o algoritmo usado requer um número de 
amostras igual ao número de linhas desejado vezes 2.56, ou seja: 
Na = 2.56 x número de linhas 
 - Freqüência de Amostragem 
 A digitalização de um sinal consiste em coletar uma série de Na valores 
instantâneos e seqüência daquele sinal. O intervalo de tempo t entre cada valor 
adquirido estabelece a freqüência de amostragem famost. Assim, t deve ser 
estabelecido em função da faixa de freqüência de interesse do usuário. Ou então de 
sua necessidade de detectar impulsos de curta duração. 
Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 3 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução sem Autorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
 A freqüência de amostragem tem que ser maior do que as freqüências contidas 
no sinal. Por exemplo, quando o usuário adquire um sinal de 30 Hz e. g. a vibração de 
um motor de 4 pólos com fmost de 900 Hz, ele dispõe de 30 amostras para cada ciclo da 
vibração de 1x RPM. A qualidade da medida é excelente. 
 Porém, se um sinal senoidal de 100 Hz, foi coletado com famost = 1000Hz, o 
intervalo entre aquisições será igual ao período do sinal e as amostras terão o mesmo 
valor. Com isto, o processador entenderá que o sinal é contínuo: ERRO! 
 Aumentando a famost para 1200 Hz, o intervalo entre aquisições será 20 % menor 
do que o período do sinal e os valores das amostras variarão com 20% da freqüência 
do sinal, fazendo com que o processador entenda um sinal de 200 Hz. Aparecerá no 
espectro uma componente de 200 Hz, que provocará um erro de interpretação. 
 Por isso a famost deve ser maior que o dobro da maior freqüência a ser analisada. 
Assim, a componente fantasma ficará fora da faixa útil do espectro e não causará erros. 
 A maioria dos analisadores fixa a famost como 2.56 vezes a fmáx, a freqüência 
máxima de análise escolhida pelo usuário: 
famost = 2.56 x fmax 
 Por exemplo se é escolhida a faixa de 0 a 1000Hz, famost= 2560 Hz. Isto é, 
existirão 2.56 amostras para o ciclo de freqüências mais alta d sinal analisado. Além 
disso, se existir no sinal a ser analisado componentes com freqüências próximas a famost 
aparecerão erros no espectro. Mantendo o exemplo de fmáx = 1000 Hz e famost = 2560 Hz, 
se existir no sinal uma componente de 2100 Hz , aparecerá no espectro uma 
componente de 460 Hz. Para eliminar esta grande possibilidade de erros, é preciso que 
o sinal passe antes da aquisição por um filtro passa-baixa com freqüência de corte um 
pouco superior à fmax, é o filtro ANTI-ALIAS (será explicado posteriormente). 
 
2 – Filtro ANTI-ALIAS 
 Nos analisadores existe uma bateria de filtros passa-baixa analógicos colocados 
na entrada do sinal antes do conversor A/D que cortam componentes de freqüência 
superiores à fmáx escolhida pelo usuário. A ativação do filtro anti-alias é feita 
automaticamente pelo processador em função da fmáx escolhida pelo usuário da análise. 
Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 4 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução sem Autorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
140 dB/década 
Resposta % 
f[Hz] 
fcorte 
Figura 1 – Resposta filtro Anti-Alias 
 Este filtro é basicamente um circuito passa-baixa com freqüência de corte igual 
ou pouco superior à fmax grande atenuação, 120 a 140 dB/oitava (140 dB = 1:107) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 – Janelas: 
 Existem muitos tipos de janelas para uso em análise de sinais, porém três delas 
são usadas nos analisadores de vibração. São elas: 
 Janela Hanning: de uso geral na análise de vibração e por isto é a mais usada. 
Sua função de ganho é uma curva de seno com ganho unitário no centro e zero nos 
dois extremos. Esta janela fornece a melhor capacidade de identificar duas 
componentes de freqüência que estejam bem próximas uma da outra. Já a medida da 
amplitude pode conter um erro de até -16%, se a componente de freqüência cair entre 
as duas bandas. 
 Janela Flattop: esta janela têm ganho variável de zero a um a partir dos 
extremos e ganho unitário na maior parte da duração da amostra. Esta janela de topo 
plano fornece a melhor exatidão em amplitude – erro máximo de -1,5%. Com a flat top é 
difícil perceber uma componente de freqüência próxima de uma outra de maior 
amplitude. 
 Janela Uniforme: esta de fato não é uma janela. Com ganho unitário em toda 
extensão da amostra, não altera o sinal adquirido. É aplicada para sinais com duração 
menor do que o tempo da amostra de modo que sua amplitude énula no começo e no 
fim da amostra, ou seja, aplica-se aos sinais auto “janelados”. 
 Os diversos fabricantes tem suas próprias recomendações para o uso das 
janelas para cada aplicação específica. Existem entre os fabricantes pequenas 
diferenças para a escolha das janelas. 
Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 5 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução sem Autorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
A importância da Análise 
do Transiente 
 
 A análise do transiente ( subida ou descida de rotação ) nos diz mais sobre as 
condições da máquina do que o a condição de regime. Os avanços tecnológicos 
permitem acompanhar e avaliar melhor todos os dado apresentados durante uma 
partida ou parada. Infelizmente em uma grande maioria de empresas a manutenção 
preditiva não se preocupa com a aquisição, análise e gravação dos dados apresentados 
no transiente, apenas com a operação em regime. 
 Para exemplificar essa importância, imagine um piloto de aeronaves, ele deve 
estar ciente de: 
- Velocidade e altitude instantâneas (amplitude); 
- Direção Instantânea (fase); 
- Tempo estimado para a chegada (delta de rotação); 
- Tendência da Direção (delta de rotação); 
- Velocidade vertical, de subida ou descida (operação transiente) 
Se o piloto se importar apenas com os dados fixos e não se importar com as 
tendências e os dados adquiridos durante o procedimento, um desastre pode acontecer. 
Iremos dessa forma explicar a importância da coleta dos dados e analisar os 
diferentes tipos de plotagens que poderemos usar para analisar. 
O que são dados de transientes e qual a sua importância 
 
Os dados de transiente são: amplitude, fase, freqüência, posição e processamento de 
dados. Os dados de transiente são coletados durante um startup ou um shutdown, ou 
durante uma mudança de velocidade ou carga. 
Ao passo que a rotação da máquina muda, as forças e as rigidezes que atuam 
na máquina mudam. No entanto, muitos elementos contribuem para essas mudanças. 
Uma resposta a vibração é simplesmente a força dividida pela rigidez. A resposta de 
vibração de uma máquina, ao passo que a velocidade muda, nos diz muito à respeito 
das forças e rigidezes que estão nela atuando. A análise de transiente pode identificar. 
Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 6 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução sem Autorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
- Velocidade baixa de rolamento: A velocidade máxima em que não existe 
resposta dinâmica que pode ser medida. Ovalização e runout (proxímetros) 
podem ser medidos em baixas rotações; 
- Modos de Vibrar: Informações dos modos laterais é importante para 
balanceamento, identificar falhas tais como trincas, falhas em rolamentos e 
roçamentos 
- Velocidade de ressonância; 
- Fatores de amplificadores síncronos: Uma medida da possibilidade de 
vibração do rotor, quando a velocidade rotacional é igual a freqüência natural 
lateral do rotor; 
- Carga 
- Roçamentos: Contato entre as partes rotativas e estacionária; 
- Instabilidades: Instabilidades induzidas pelo fluído (whirl e whip) – podem 
causar níveis destrutivos de vibração; 
- Trinca em eixos: Um eixo trincado pode causar falhas catastróficas. 
 
Formatos de Dados de Transiente 
 As plotagens mais comuns usadas para apresentar os transientes são: 
- Polar; 
- Bode; 
- Posição média do eixo; 
- Órbitas; 
- Espectro em Cascatas; 
 
 
 
 
 
Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 7 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução sem Autorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
Figura 1: gráfico polar em 1X não compensado Figura 2: gráfico polar em 1X compensado 
Plotagem Polar e Bode 
 Os gráficos de Polar e Bode, ambos mostram as mudanças no vetor de vibração 
filtrado com as mudanças na velocidade de rotação do eixo. No gráfico polar, os dois 
componentes dos vetores, fase e amplitude, são plotados no mesmo gráfico em um 
formato polar. No gráfico Bode, a fase e a amplitude são plotados em gráficos 
XY(retangular) separados. Cada formato de gráfico apresenta certas características 
que facilitam a identificação de características críticas. São gráficos complementares, 
dessa forma é importante analisar os gráficos Polar e Bode juntos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O gráfico polar é uma forma de representação do local do eixo em 1x ( ou 2x,...) 
de vibração filtrada em um canal contra a rotação do eixo. Normalmente adquirido 
durante o transiente. 
O gráfico Bode é um par de gráficos no formato XY mostrando o vetor de 
vibração 1X ( ou 2X, 3X...) de um único canal como função da velocidade de rotação do 
eixo. O eixo Y do gráfico superior representa mostra a Fase e o de baixo a Amplitude. 
O eixo X em comum representa a rotação. 
Normalmente são traçados os gráficos em 1X, mas podemos também plotar as 
harmônicos (2X, 3X,...) 
Gráficos Polar e Bode são essenciais para identificar mudanças nas freqüências 
de ressonância devido a defeitos nos mecanismos avaliados (roçamentos, e trinca em 
eixos). 
 
Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 8 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução sem Autorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Velocidades Críticas 
 A velocidade Crítica é uma rotação em que a rotação do eixo, ou da região do 
eixo se iguala à freqüência natural do rotor. Ao passo que a velocidade do eixo se 
aproxima da freqüência natural do sistema, as amplitudes de vibração aumentam e a 
fase começa a se inverter (Se move contra a direção de rotação). No pico de 
ressonância a amplitude de vibração é máxima e a fase se inverte de aproximadamente 
180o. 
 Em um gráfico polar, a amplitude acompanha uma mudança de fase gerando um 
circulo. O pico de amplitude se encontra no ponto mais afastado da origem do círculo. 
Têm uma amplitude de 90 graus de espaçamento. 
 
 
 
 
 
 
Figura 3: gráfico Bode 1X não compensado Figura 4: gráfico Bode 1X compensado 
Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 9 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução sem Autorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
Posição Média do Eixo 
 A posição média do eixo, figura abaixo, mostra a posição média em que o eixo 
vibra dentro da folga do mancal em coordenadas XY. Os transientes, no tempo e na 
velocidade, podem ser plotados neste formato. Os eixos X e Y mostram a mudança da 
linha média do eixo na horizontal e vertical em relação a um referencial inicial. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Geralmente uma posição inicial de referência é a posição marcada com o círculo 
na figura acima. Isto porque em uma máquina horizontal, com rotores e mancais na 
horizontal, assumimos que o eixo descansa no colo do mancal (quando a rotação for 
zero). A posição média se inicia na rotação zero ou quando a velocidade de rolamento 
é muito lenta. Ao aumenta a rotação observamos o levantamento dessa linha, devido à 
sustentação causada pelo filme de óleo. Esse tipo de gráfico mostra também a variação 
da linha média devido a variações de cargas no sistema. Este tipo de espectro também 
é muito útil para o cálculo da razão de excentricidade e o ângulo de posição do rotor. 
 A razão de excentricidade média é a medida relativa da posição do eixo entre o 
centro do mancal e a parede do mancal. É calculado dividindo a posição média do eixo 
pela folga radial no mancal. Um eixo com uma razão de 0 é concêntrico com o mancal, 
enquanto que um eixo com uma excentricidade de 1 está em contato com o mancal. 
Uma diminuição na razão excentricidade pode indicar um problema de estabilidade. 
 O ângulo de posição do rotor é o ângulo entre uma referência arbitrária que 
passe pelo centro do mancal (usualmente o vetor –y) e uma linha conectando os 
centros do mancal e do eixo. 
Figura 5 Posição média do eixo 
Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 10 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução semAutorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
 Geralmente uma máquina horizontal possui uma razão de excentricidade de 0,6 
e um ângulo de posição do rotor entre 20o e 50o. Uma razão de excentricidade menor 
indica que a linha de centro do eixo está se aproximando do centro do mancal, o que 
normalmente leva à uma diminuição rigidez dinâmica e em um aumento na razão de 
velocidade circunferencial do fluído. Pela diminuição na rigidez dinâmica o rotor tende a 
mais facilmente ser excitado pelas forças dinâmicas e estáticas. 
Gráfico de Órbitas 
 O Gráfico de Órbitas mostra a dinâmica, em duas dimensões, o caminho de um 
componente de máquina, no plano XY, dentro do mancal via transdutores em XY. 
Quando os transdutores XY são sensores de proximidade a órbita representa a vibração 
lateral da linha de centro do eixo, chamada de precessão. Uma órbita pode também ser 
obtida via osciloscópio no modo X versus Y. Uma Órbita mostra claramente: 
- A amplitude máxima de vibração; 
- A direção da máxima amplitude; 
- A influência de uma rigidez assimétrica; 
- A presença de forças de carregamento; 
- Freqüência de vibração versus rotação e direção da precessão (quando um 
Keyphasor estiver montado). 
Múltiplos gráficos de órbita podem ser apresentados em conjunto e depois 
agrupados em cascata para facilitar a avaliação do transiente. 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 6: Gráfico filtrado de órbita em 1X 
Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 11 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução sem Autorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
Espectro em Cascata 
 O espectro em cascata é um gráfico no formato XY que mostra a resposta em 
freqüência versus a rotação do maquinário. A rotação e a amplitude são mostradas em 
Y e a freqüência está disposta em X(horizontal). Este tipo de dado é mostrado durante a 
fase de transiente. Os gráficos de órbitas mostrados na figura 7 mostram a performance 
do eixo em diversas rotações. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7: Espectro em cascata mais órbitas 
Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 12 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução sem Autorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
A Importância do 
Monitoramento da linha 
Central do Eixo 
 
 Os gráficos Polar e de Bode, em 1x e 2x a rotação têm grande importância no 
monitoramento de uma máquina com mancal de deslizamento. Ambos mostram as 
respostas de amplitudes e fases versus a rotação. Na prática, estes tipos de 
representação de dados se tornou na maioria das indústrias o “melhor tipo” de 
monitoramento para um diagnóstico em uma máquina. No entanto, um outro tipo de 
representação, a Linha de Centro do Eixo, também se mostra muito importante. 
 Muitos profissionais da área de monitoramento de máquinas com mancais de 
deslizamento reconhecem o valor da análise da posição radial do eixo. A existência de 
uma pré-carga (externa ou interna) pode ser rapidamente identificada observando-se a 
posição radia média do centro do eixo com relação à folga do mancal. A mudança da 
posição desta linha em regime pode mostrar também a deterioração de partes internas 
do mancal. 
 
 Teoria sobre a Linha Central do Eixo 
 Quando um proxímetro sem contato é usado para monitorar o movimento lateral 
do eixo, o sistema do transdutor fornece as seguintes componentes de sinais: 
1) Um sina AC que mostra o movimento dinâmico do eixo relativo ao sensor de 
proximidade; 
2) Um sina DC que mostra a posição radial média do eixo em relação ao sensor 
de proximidade. 
Tipicamente, o sinal dinâmico é monitorado por um sistema de coleta que mostra 
a vibração radial em mils ou micrometros pico-a-pico. No entanto, a componente DC é 
muitas vezes descartada. No entanto, é interessante poder usar também a possibilidade 
de se medir a posição radial do eixo dentro do mancal. 
Um arranjo típico para se monitorar a linha central do eixo é composto por dois 
proxímetros ortogonais (XY) por mancal que produzem os sinais DC necessários. 
Comparando a combinação destes dois sinais a uma folga radial conhecida no mancal, 
nos dá informação suficiente para determinar a linha de centro do eixo. 
Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 13 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução sem Autorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
No intuito de se obter uma posição acurada, uma voltagem referente a uma 
velocidade inicial v0 é necessária. Esta referência normalmente obtida com o rotor 
descansando no colo do mancal ou em giro lentíssimo. Nesta condição, assume-se que 
o rotor está no ponto mais baixo do gráfico (ponto inicial) e no ponto mais baixo do 
mancal, sendo assim, todos os intervalos subseqüentes de medição de voltagem são 
referentes a este marco inicial de partida. Conforme a velocidade da máquina aumenta 
no startup, as medidas de voltagens dos sensores indicam o quanto o eixo passeia 
dentro mancal. Na velocidade de regime a posição média do rotor dentro do mancal é 
facilmente identificada. 
Analisando esta posição com o diâmetro conhecido de folga do mancal podemos 
obter as seguintes informações: 
1) Acoplamento e alinhamento do mancal; 
2) Pré-Carga no rotor; 
3) Espessura do filme de óleo; 
4) Possível desgaste do mancal; 
5) Ângulo de Atitude,  . 
O ângulo de atitude é definido classicamente como o ângulo entre a direção da 
carga fixa em regime (como a gravidade ou as forças de fluídos), cujas direções podem 
ser desconhecidas e a linha conectando o centro geométrico do mancal e a linha de 
centro do eixo. 
O ângulo de atitude pode ser obtido pela Linha de Centro do eixo de forma fácil 
desde de que alguns cuidados tenham sido tomados, tais como: determinar a folga 
correta no mancal e a voltagem inicial (Intervalo onde ela é zero). No geral, a avaliação 
do ângulo de atitude do eixo nos dá uma indicação da margem de estabilidade de uma 
máquina em particular. Certificando-se que o alinhamento da máquina está correto e os 
parâmetros para a medição da linha de centro do eixo tenham sido observados, um 
ângulo de atitude de aproximadamente 90o é um indicativo de uma instabilidade no 
sistema. Como referência temos a figura 1, aspecto normal e figura 2, anormal. 
 
 
Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 14 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução sem Autorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
Figura 1 – Ângulo de Atitude e Posição da linha de centro do eixo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 15 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução sem Autorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
Figura 2 
 
A linha de centro do eixo mostra um passeio excessivo do rotor na folga 
diametral do mancal em 6692 rpm. Este gráfocp também mostra o passeio 
total do rotor desde o startup onde alpha é aproximadamente 180
o
 da vertical 
 
 
 
 
 
Como regra geral, a posição ideal do eixo no mancal para uma máquina que 
possui rotação em sentido horário está locada no quadrante esquerdo inferior com um 
ângulo de atitude entre 20 a 60 graus, medido da linha vertical. 
Da mesma forma, em uma máquina com o sentido anti-horário, a posição do 
rotor seria no quadrante inferior direito. A convenção de observação do sentido de giro é 
sempre olhar do condutor (motor/turbina) para o conduzido. (gerador/compressor). 
 
 
 
 
 
 
Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 16 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução sem Autorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
 
Operação e Manutenção 
Partida Inicial 
- Efetuar os testes com a turbina desacoplada; 
- 1. Leia o manual de operação do equipamento; 
- 2. Verifique se a abertura da válvula do regulador está correta; 
- 3. Verifique quando o regulador fecha a válvula, se este se encosta na sua 
sede; 
- 4. Verifique se todos os dispositivos de segurança estão operando; 
- 5. Verifiquese as válvulas de alívio do sistema de lubrificação estão 
corretamente reguladas; 
- 6. Verifique se o ajuste do pressostato que comanda a bomba auxiliar está 
indicada no manual de instrução; 
- 7. Verifique se o variador de velocidade do regulador de velocidade está 
operando; 
- 8. Verifique se o botão para a variação de velocidade está na posição de 
rotação mínima; 
- 9. Abra as válvulas das tubulações de dreno de condensado; 
- 10. Abra a válvula globo da linha de admissão até que a turbina comece a 
funcionar. Feche a válvula e abra lentamente para manter 100-200 RPM; 
- 11. Feche as válvulas da tubulação de dreno de condensado quando estiver 
saindo vapor vivo; 
- 12. Escute a turbina a procura de ruídos estranhos. No caso de ruídos 
estranhos, que não tenham sua fonte logo identificada, pare o equipamento e 
investigue a causa; 
- 13. Mantenha a rotação entre 100-200 RPM de 10-30 minutos dependendo 
do tamanho do equipamento. 
Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 17 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução sem Autorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
- 14. Manualmente comande o fechamento da válvula de emergência e 
verifique se a velocidade começa a cair. Rearme a válvula e mantenha 100-
200 RPM. Não permita que p rotor pare de girar durante o teste; 
- 15. Aumente a rotação da turbina para 500 RPM até que as carcaças 
estejam igualmente aquecidas; 
- 16. Verifique as temperaturas dos casquilhos e do óleo na saída do trocador. 
Caso a temperatura do óleo esteja maior do que 50 graus Celsius, aumente 
o fluxo de água para manter a temperatura; 
- 17. Aumente a rotação da turbina para 1500 RPM. Caso ocorram problemas 
com vibração ou variação da temperatura do óleo, retorne para 500 RPM. 
Caso não ocorra nenhum problema, mantenha 1500 RPM pelo menos 15 
minutos; 
- 18. Se tudo estiver normal, aumente a velocidade até que o regulador 
assuma o comando. Abra totalmente a válvula globo da linha de admissão e 
retorne meia volta; 
- 19. Escute o equipamento a procura de qualquer ruído estranho ou nível de 
vibração anormal; 
- 20. Verifique se a pressão do óleo do sistema lubrificação está dentro do 
especificado; 
- 21. Aumente a rotação da turbina até sua rotação nominal de operação. Evite 
operar na velocidade crítica; 
- 22. Teste o dispositivo de desarme por excesso de velocidade 3 vezes; 
- 23. Verifique se todos os instrumentos estão operando corretamente. 
 
 
 
 
 
 
Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 18 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução sem Autorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
Operação e Manutenção 
Vibração 
 
 Norma API 612 – Quinta Edição (Julho 2003) 
 (Máquinas “Velhas”) 
 De acordo com a norma, nos testes devemos utilizar: 
 -Velocidade máxima contínua = 105% da mais alta veocidade de operação 
9.3.2 
a) Nos gráficos de análise de vibração, a rotação indicada não pode ser 5% 
diferente (nem para mais nem para menos) da rotação indicada no teste pela 
empresa encarregada de fazer as rampas ou controle da rotação; 
b) As amplitudes de vibração não podem ser maiores que as epecificadas pelas 
equações e cálculos pré-estabelecidos; 
9.6.5 critério de aceitação vibração: 
a) para velocidades acima de 3000 rpm os níveis de vibração não devem 
exceder 7400/N mm/s ou 1 mm/s, o que for menor. (N é a rotação em RPM) 
b) para velocidades abaixo de 3000 rpm, os níveis não devem exceder 2,5 
mm/s. 
9.6.8 Durante o teste da máquina com o rotor já balanceado, operando em sua 
velocidade máxima contínua, ou em qualquer outra faixa desejada, a amplitude 
pico-a-pico da vibração não filtrada, medida próxima ao eixo e relativa a 
cada mancal não deve exceder o cálculo abaixo ou 25 m (1,0 mil). O valor 
menor prevalece. 
- No sistema internacional: 
N
A
12000
4,25 
 
 
Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 19 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução sem Autorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
Onde: 
A – amplitude não filtrada, medida em m pico-a-pico 
N – Velocidade máxima contínua, em rpm 
 16.3.3.1 
g) Os seguintes dispositivos: sensores (acelerômetros e, ou proxímetros), , 
sensores de fase, coletores e cabos; 
h) A instrumentação deve ser capaz de monitorar continuamente, mostrar os 
gráficos em rpm, deslocamento pico-a-pico e ângulo de fase; 
i) Os parâmetros de vibração serão fundamentais para a aprovação ou refugo 
da máquina; 
j) Se estivermos coletando os dados através de acelerômetros externos, 
os dados devem ser coletados, ou medidos em três pontos em cada 
mancal, ou seja, na direção radial (horizontal e vertical) e axial 
16.3.3.3 
a) A operação de todo o equipamento deve ser satisfatória, incluindo mancais, 
juntas e conexões. Quanto à vibração, a medição de vibração não filtrada 
não deve exceder os limites mencionados no item 9.6.7 e devem ser 
arquivados durante a faixa de operação; 
b) Enquanto o equipamento estiver operando na velocidade máxima 
contínua e em outras velocidades que foram especificadas na 
seqüência de testes a aquisição de dados de vibração é importante para 
determinar amplitudes em freqüências diferentes das síncronas. Como 
mínimo, o coletor deve cobrir uma freqüência 0,05 vezes a 8 vezes a 
velocidade máxima contínua. Se qualquer amplitude discreta não 
síncrona exceder 20% do máximo permitido em 9.6.7 deve ser indicado 
novos testes para checar a validade do equipamento 
 
f) Gráficos mostrando a amplitude e a fase de vibração versus a velocidade de 
desaceleração devem ser coletados antes e depois das 4 horas de teste da 
máquina. Devem ser filtradas (1x) e não filtradas. Se solicitado, também 
Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 20 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução sem Autorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
devem ser apresentadas na forma polar. O range de rotações cobertas pela 
análise deve varrer a velocidade de trip até 400 rpm. 
Norma API 611 – Quarta Edição (Junho 1997) 
(“Máquinas Novas”) 
4.8.4.5 Durante o teste da máquina com o rotor já balanceado, operando em 
sua velocidade máxima contínua, ou em qualquer outra faixa desejada, a 
amplitude pico-a-pico da vibração não filtrada, medida próxima ao eixo e 
relativa a cada mancal não deve exceder o cálculo abaixo ou 50 m (2,0 
mil). O valor menor prevalece. 
- No sistema internacional: 
N
A
12000
4,25 
Onde: 
A – amplitude não filtrada, medida em m pico-a-pico 
N – Velocidade máxima contínua, em rpm 
 
4.8.4.8 Quando não houver sensores de proximidade instalados e a vibração do 
eixo não puder ser coletada, a velocidade de pico medida próximo aos mancais 
não pode exceder 3 mm/s (não filtrado) e 2 mm/s (filtrado). 
 
6.3.3.1.5 Quando não houver sensores de proximidade instalados e o nível de 
vibração não puder ser coletado diretamente no eixo deve-se usar acelerômetros 
nos mancais. E coletar os níveis de vibração axial, radial (horizontal) e radial 
(vertical). 
6.3.3.1.6 Os acelerômetros e cabos devem ser calibrados segundo a norma API 
670 
6.3.3.3.4 As coletas de vibração devem ser feitas na velocidade máxima 
contínua, logo abaixo da velocidade de trip, e na velocidade de operação mínima 
Dinâmica de Rotores – Capítulo 2 
Grupo Desenvolvimento Página 21 23-09-2012 
 
Proibida Reprodução sem Autorização - Autor: Eng. Ricardo A. P. Andrade 
depois da estabilização ( 1 hora ininterrupta sem carga na velocidade máxima 
contínua). Observar os limites de vibração em 4.8.4.5 e 4.8.4.8 
Segundo o Curso Dresser Rand – Turbinas à Vapor 
A amplitude medida nas saídas dos proxímetros é dada em mils ou seja 1/1000 
pol; 
A amplitude de vibração deve ser medida em 3 direções : 1 axial e 2 radiais; 
Norma aplicável : API-612/670 
 
 Nível de vibração padrão ou aceitável : 
RPM
12000
 
Exemplo: se tivermos uma turbomáquina com rotação de 5400 RPM, 
então: 
Nível aceitável 
5400
12000 =1,49 mils = 37,8 microns 
Alarme = 1,25 x nível aceitável 
Desarme = 2 x nível aceitável 
 
 
Norma aplicável : VDI-2056 Grupo T , indica valores de vibração para 
turbinas em velocidade – RMS: 
 
-Bom 0,28 – 2,8 mm/s 
-Aceitável 2,8-7,0 mm/s 
-Ainda Aceitável 7,0-18,0 mm/s 
-Não Aceitável > 18 mm/s