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Análise de Vibrações LIZ AUGUSTO ANDRESSA COSTA FILIPE SANTIAGO PEDRO COSTA RODRIGO RODRIGUES THIAGO LEÃO Sumário Introdução Manutenção Preditiva Sensores Análise de falhas Estudos de Casos Análise de Vibrações 2 2 Introdução O que é vibração? Movimento alternativo de um corpo em torno de uma posição de equilíbrio. O que é análise de vibrações? Processo pelo qual as falhas em componentes móveis de um equipamento, são descobertas pela taxa de variação das forças dinâmicas geradas. Análise de vibrações Análise de Vibrações 4 Domínio do tempo Retrata a maneira que um sinal varia ao longo do tempo; Informações específicas são obtidas; Impulsos transitórios são observados; Demanda esforço computacional e tempo de simulação grande. Análise de vibrações Análise de Vibrações 5 Domínio da frequência Espectro da frequência é uma representação gráfica da amplitude da resposta de vibração em função da frequência; Quando a máquina começa a falhar. Seu nível de vibração e seu espectro mudam; A natureza e a localização da falha podem ser detectados comparando os espectros de máquina danificada com os de referência. Análise de vibrações Análise de Vibrações 6 Análise de vibrações Análise de Vibrações 7 Implantação de um Programa de Análise: Definir o foco do programa (equipamentos alvo); Determinar o(s) método(s) de coleta; Criar o Banco de Dados; Coletar dados; Detectar defeitos em desenvolvimento; Diagnosticar a sua origem e avaliar a sua severidade; Documentar as implicações técnicas e gerenciais. Monitoramento de vibrações Análise de Vibrações 8 Efeito sobre a produção; Disponibilidade de equipamento reserva; Custo do reparo; Duração do reparo (incluindo retomada de produção). 1° Etapa: Definir o foco do programa Análise de Vibrações 9 2° Etapa: Determinar os métodos de coleta de dados Análise de Vibrações 10 Monitoramento Periódico X Permanente Análise de Vibrações 11 Levantar dados básicos da máquina; Definir pontos de medida. 3° Etapa: Criar banco de dados Análise de Vibrações 12 4° Etapa: Coleta de dados Análise de Vibrações 13 5° e 6° Etapa: Detectar e diagnosticar defeitos Análise de Vibrações 14 Manutenção Preditiva Manutenção preditiva A manutenção preditiva é uma filosofia ou atitude que usa a condição operacional real do equipamento e sistemas da planta industrial, para otimizar a operação total da planta industrial. A manutenção preditiva por análise de vibrações, está baseada no conhecimento do estado da máquina através de medições periódicas e continuas de um ou mais parâmetros significativos, evitando paradas inesperadas e substituição de peças desnecessárias. Análise de Vibrações 16 Manutenção preditiva Deve-se ressaltar que o principal motivo pela adoção da manutenção Preditiva é o econômico verificando-se os seguintes resultados: Eliminação de desperdício de peças; Diminuição de estoques associados; Aumento da eficiência nos reparos; Aumento da confiabilidade da planta; Diminuição da gravidade dos problemas; Maior disponibilidade das máquinas. Como consequência, são obtidos os seguintes resultados : Diminuição dos custos globais; Aumento da confiabilidade; Aumento da produtividade; Melhoria da qualidade. Análise de Vibrações 17 Sensores Sensores Deslocamento Velocidade Aceleração Análise de Vibrações 19 Deslocamento Análise de Vibrações 20 Velocidade Análise de Vibrações 21 Aceleração Análise de Vibrações 22 Análise de Falhas Análise de falhas Toda máquina apresenta um determinado nível de ruído e vibração devido a operação e a fontes externas. Entretanto, uma parcela destas vibrações é causada por pequenos defeitos mecânicos ou excitações secundárias perturbadoras, que atuam na qualidade do desempenho da máquina. O fato de que os sinais de vibração de uma máquina trazem informações relacionadas com o seu funcionamento, indica a saúde da máquina e a decisão sobre uma intervenção ou não nesta máquina. Análise de Vibrações 24 Regras básicas de Diagnóstico: Cada defeito gera um padrão característico de vibração; A frequência de vibração é determinada pela geometria da máquina e pela sua velocidade de operação; Uma única medição de vibração fornece informação acerca de vários componentes Análise de Vibrações 25 Espectro de vibração típico De uma maneira geral: Picos específicos correlacionam com defeitos específicos numa frequência específica Análise de Vibrações 26 Análise de falhas Qualquer acréscimo no nível de vibração de uma máquina é o primeiro sinal de agravamento de um defeito, que pode ser: Desalinhamento Desbalanceamento Eixos tortos Folgas Defeitos em Rolamentos Defeitos em engrenagens Ressonância Análise de Vibrações 27 Desbalanceamento Análise de Vibrações 28 Características do Desbalanceamento Picos de amplitude alta em leituras radiais em 1xRPM do Eixo (1N); Baixo nível de vibração no sentido axial em 1xRPM do Eixo; Baixas amplitudes para as harmônicas de 1xRPM do Eixo; Forma de onda visível de 1xRPM - senóide perfeita. Obs: Se as amplitudes das harmônicas de 1xRPM aparecem significativamente, suspeite de algo além do desbalanceamento; Se uma medida radial é 3 ou mais X maior que a outra, suspeite de outro problema como ressonância; Desbalanceamento sempre causa pico em 1XRPM, mas pico em 1XRPM nem sempre é causado por desbalanceamento. Análise de Vibrações 29 Eixos Tortos (empenamentos) 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. Análise de Vibrações 30 Eixos Tortos Vibração predominante em 1xRPM, muito parecido com o desbalanceamento; Alto nível de vibração no sentido axial, diferente do desbalanceamento; Obs: Toda vez que a amplitude da vibração medida na direção axial exceder 50% da maior amplitude medida na direção radial, o eixo torto será a provável causa de altas vibrações axiais. Análise de Vibrações 31 Desalinhamento Divergência de uma linha de centro comum durante a operação. Análise de Vibrações 32 Tipos de desalinhamentos Análise de Vibrações 33 Combinações de desalinhamentos angulares e paralelos podem mostrar conjuntos de 1 x e 2 x rpm e em alguns casos, até 3 x rpm. 33 Exemplo de desalinhamento angular a 25Hz. Caracteristicamente haverá alta vibração axial tanto com 1X RPM quanto com 2X RPM. Entretanto não é incomum que 1X, 2X ou 3X sejam dominantes. 1x RPM 2x RPM 3x RPM Análise de Vibrações 34 Exemplo de desalinhamento paralelo a 25Hz 2x RPM 3x RPM Desalinhamento paralelo tem sintomas similares ao Angular, mas apresenta vibração radial alta. 2X é muitas vezes maior que 1X, mas sua altura relativa para 1X é habitualmente ditada pelo tipo de construção do acoplamento 1x RPM Análise de Vibrações 35 Folgas Análise de Vibrações 36 Rolamentos Análise de Vibrações 37 Vibrações geradas por defeitos em rolamentos Análise de Vibrações 38 Estudo de Casos CASO 01 Domínio do Tempo Braider Equipamento Analisado Análise de Vibrações 41 No rolamento do mancal Defeito Análise de Vibrações 42 Análise Gráfica Análise de Vibrações 43 CASO 02 Domínio do Tempo Extrusora TR60 Equipamento Analisado Análise de Vibrações 45 Análise Gráfica Análise de Vibrações 46 CASO 03 Domínio da Frequência Bomba Alternativa de Pistão Equipamento Analisado Análise de Vibrações 48 Defeito: Rolamento Análise de Vibrações 49 Defeito: Rolamento Análise de Vibrações 50 Defeito: Rolamento Análise de Vibrações 51 Defeito: Rolamento Análise de Vibrações 52 Manutenção Preventiva Análise de Vibrações 53 Análise Gráfica Coleta de dados; Instrumentadas quatro partes do sistema; Local 1: extremidade livre do motor Local 2: extremidade movida do motor Local 3: extremidade movida da bomba Local 4: extremidade livre da bomba. Análise de Vibrações 54 Análise Gráfica Análise inicial Análise de Vibrações 55 Análise Gráfica Eixo Tangencial Eixo Radial Eixo Axial Análise de Vibrações 56 Análise Gráfica Análise de Vibrações 57 Petrobrás. E&P-BC. GELOG. GEOFI. GMAN. Curso de vibrações. Macaé - RJ. 2000 DE PAULA, ALCIMAR NUNES. Utilizando análise de vibração para Identificar folga no eixo. Engenheiro especialista em análise de vibração, Artigo Técnico, 2010. DIAS, ANDERSON S., RODRIGUES, JAIANE C., RAMALHO, G. L. BEZERRA.. Detecção de falhas em rolamentos através da análise de vibraçãoInstituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará. 2009. RAO, SINGIRESU S.. Vibrações Mecânica – São Paulo: Pearson Prentice, 2008. http://www.cimec.org.ar/ojs/index.php/mc/article/viewFile/1066/1012 Referências Análise de Vibrações 58
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