FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICO DE MÁQUINAS - Aula 11, 12, 13 e 14 - Mauro Hugo Mathias

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AMBIENTE MULTIMÍDIA DE SUPORTE À DISCIPLINA DE 
PÓS-GRADUAÇÃO
FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICO DE MÁQUINAS
Mauro Hugo Mathias 
Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá
Programa de Pós-graduação em Mecânica
Área de Projetos
Conteúdo do capítulo
Neste capítulo efetuaremos o estudo de:
4.1 – Diagnóstico de máquinas;
4.2 – Desbalanceamento de eixos;
4.3 – Desalinhamento de eixos;
4.4 – Desalinhamento de correias;
4.5 – Componentes soltos;
4.6 – Falhas em engrenagens;
4.7 – Roçamento;
4.8 – Falhas em motores elétricos.
4 – Métodos de Diagnósticos de Máquinas
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PÓS-GRADUAÇÃO
FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICO DE MÁQUINAS
Capítulo 4.1 - Diagnóstico de máquinas
Através da análise de vibrações de conjuntos mecânicos é possível
identificar uma variedade de falhas e as mais comuns que respondem pela
maior parte das ocorrências em manutenção são:
• Desbalanceamento
• Desalinhamento
• Componentes soltos
• Defeitos em mancais de rolamentos
• Defeitos em engrenagens
4 - Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Teoria 
Os procedimentos experimentais demonstrados neste material serão
executados em bancadas experimentais especialmente desenvolvidas para
simulação das falhas a serem apresentadas:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Procedimentos experimentais
1ª - Bancada para testes de:
• Desbalanceamento;
• Desalinhamento de eixos;
• Desalinhamento de correias;
• Mancais de rolamentos;
• Falhas em engrenagens.
Os procedimentos experimentais demonstrados neste material serão
executados em bancadas experimentais especialmente desenvolvidas para
simulação das falhas a serem apresentadas:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Procedimentos experimentais
2ª Bancada para testes exclusiva
para Mancais de rolamentos.
Os procedimentos experimentais demonstrados neste material serão
executados em bancadas experimentais especialmente desenvolvidas para
simulação das falhas a serem apresentadas:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Procedimentos experimentais
3ª Bancada para testes de:
• Desalinhamento de eixos;
• Falhas em engrenagens;
• Mancais de rolamentos;
• Acoplamentos flexíveis;
Os procedimentos experimentais demonstrados neste material serão
executados em bancadas experimentais especialmente desenvolvidas para
simulação das falhas a serem apresentadas:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Procedimentos experimentais
4ª Bancada para testes de:
• Desbalanceamento;
• Desalinhamento de eixos;
• Falhas em engrenagens;
• Mancais de rolamentos;
• Componentes soltos;
• Roçamento;
• Falha em motores elétricos.
• Quando se busca identificar falhas em máquinas rotativas, uma mudança
no sinal de vibração pode ser considerada uma mudança na condição da
máquina.
• Vibrações tendem a se alterar com a velocidade e a carga da máquina,
assim nesta primeira etapa iremos apresentar os sinais gerados por
equipamentos que trabalham a carga e velocidade constante.
4 - Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Sinais gerados por máquinas rotativas
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Capítulo 4.2 – Desbalanceamento de eixos
O desbalanceamento ocorre quando há uma distribuição desigual de
massa em torno da linha central de rotação de um eixo, gerando cargas
nos mancais como resultado das forças centrífugas.
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desbalanceamento 
Massa desbalanceando o eixo
O desbalanceamento pode ser identificado
no espectro de freqüências como um pico
com valor igual ao valor de rotação do eixo:
Não há a presença de harmônicas.
1x RPM
Utilizando a bancada experimental nº 1 serão efetuadas coletas de dados
demonstrando como se caracteriza o defeito desbalanceamento:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desbalanceamento - Exemplo 
Nos discos serão
acopladas massas para
induzir desbalanceamento
no eixo em 3 condições:
• Massas opostas a 180º
(sem desbalanceamento)
• Massas a 90º
• Massas lado a lado
(situação mais crítica)
Utilizando a bancada experimental nº 1 serão efetuadas coletas de dados
demonstrando como se caracteriza o defeito desbalanceamento:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desbalanceamento - Exemplo 
Video demonstrativo do
experimento realizado
disponível na base
Teleduc na aba vídeos do
cápítulo 4.
1º caso – Massas opostas (Eixo sem desbalanceamento)
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desbalanceamento - Exemplo 
Massas no disco: Sinal coletado com eixo a 20 hz:
Massa 1
Massa 2
Tempo Freqüência
Freqüência de 
desbalanceamento 
não identificada
Não há freqüência 
indicativa de falha 
no espectro
2º caso – Massas a 90º
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desbalanceamento - Exemplo 
Massa 1
Massa 2
Surge pico no 
espectro a 20 hz
Tempo Freqüência
Massas no disco: Sinal coletado com eixo a 20 hz:
Surge pico no 
espectro a 20 hz
3º caso – Massas lado a lado (situação mais crítica)
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desbalanceamento - Exemplo 
Massa 1
Massa 2
Massas no disco: Sinal coletado com eixo a 20 hz:
Tempo Freqüência
Pico com alta 
amplitude
Pico com alta 
amplitude
Comparando os espectros dos 3 sinais coletados a 20hz (1200 rpm):
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desbalanceamento - Exemplo 
Massas opostas Massas a 90º Massas lado a lado
Visualização dos sinais coletados:
A aquisição de dados encontra-se na base Teleduc (aquisições de sinais):
•Desbalanceamento massas a 0 graus sinal no tempo e na freqüência
•Desbalanceamento massas a 90 graus sinal no tempo e na freqüência
•Desbalanceamento massas a 180 graus sinal no tempo e na freqüência
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desbalanceamento - Exemplo 
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Capítulo 4.3 – Desalinhamento de eixos
O desalinhamento ocorre quando o eixo motor e movido não estão no
mesmo centro e pode ser de 2 tipos:
• 1º Tipo: Angular: quando as linhas de centro estão em direções diferentes
do tipo paralelo (quando as linhas de centro estão na mesma direção
porem lado a lado).
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento 
O desalinhamento angular pode ser identificado no espectro de
freqüências como um pico com valor igual ao valor de rotação do eixo e
com a presença de harmônicas da rotação do eixo:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento angular 
1x RPM
2x RPM
3x RPM
Este tipo de desalinhamento pode indicar componentes soltos que estão
gerando impacto no sinal
Utilizando a bancada experimental nº 4 serão efetuadas coletas de dados
demonstrando como se caracteriza o defeito desalinhamento:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento angular – exemplo nº 1
O eixo será colocado em
desalinhamento angular
em relação ao eixo motor
para a aquisição de
dados.
Os pinos indicados na
figura ao lado deslocam
a base do eixo causando
um desalinhamento
angular.
Sinal característico de desalinhamento angular com rotação de eixo 25Hz:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento angular – exemplo nº1
1x RPM
2x RPM
3x RPM
Visualização dos sinais coletados:
A aquisição de dados encontra-se na base Teleduc (aquisições de sinais):
• Desalinhamento angular na bancada nº 4 – execução
• Sinal aquisitado demonstrando a forma do sinal e do espectro resultantes
do desalinhamento angular.
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento angular – exemplo nº 1
Utilizando a bancada experimental nº 3 serão efetuadas coletas de dados
demonstrando como se caracteriza o defeito desalinhamento:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamemento angular – exemplo nº 2 
Foram montados proxímetros ao
redor de um acoplamento
flexível a fim de demonstrar o
uso destes para avaliação de
desalinhamentos de eixos.
Sinal coletado e demonstrado através de um gráfico de órbita, mostrando o
comportamento do eixo:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento angular – exemplo nº 2 
Visualização dos sinais coletados:
A aquisição de dados encontra-se na base Teleduc (aquisições de sinais):
• Sinal aquisitado demonstrando a forma do sinal no gráfico de órbita
resultantes do desalinhamento angular
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento angular – exemplo nº 2
2º tipo de desalinhamento: Paralelo (quando as linhas de centro estão na
mesma direção porem lado a lado).
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento paralelo 
O desalinhamento paralelo caracteriza-se por dois impactos por revolução
do eixo (a cada 180º ocorre um impacto), gerando assim a freqüências de
2x RPM com maior amplitude que a de 1x RPM
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento paralelo 
1x RPM
2x RPM
3x RPM
Utilizando a bancada experimental serão efetuadas coletas de dados
demonstrando como se caracteriza o defeito desalinhamento:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento paralelo – exemplo nº 1
O eixo será colocado em
desalinhamento paralelo
em relação ao eixo motor
para a aquisição de
dados.
Os pinos indicados na
figura ao lado deslocam
a base do eixo causando
um desalinhamento
paralelo.
Sinal característico de desalinhamento paralelo com rotação de eixo 25Hz:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento paralelo – exemplo nº 1
1x RPM
2x RPM
3x RPM
Visualização dos sinais coletados:
A aquisição de dados encontra-se na base Teleduc (aquisições de sinais):
• Sinal aquisitado demonstrando a forma do sinal e do espectro resultantes
do desalinhamento paralelo.
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento paralelo – exemplo nº 1
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
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Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
Conteúdo do capítulo
Neste capítulo efetuaremos o estudo de:
4.1 – Diagnóstico de máquinas;
4.2 – Desbalanceamento de eixos;
4.3 – Desalinhamento de eixos;
4.4 – Desalinhamento de correias;
4.5 – Componentes soltos;
4.6 – Falhas em engrenagens;
4.7 – Roçamento;
4.8 – Falhas em motores elétricos.
4 – Métodos de Diagnósticos de Máquinas
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
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Capítulo 4.4 – Desalinhamento de correias
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
As correias tem boa capacidade de absorver choques e vibrações da
transmissão, porém podem gerar ruídos e vibrações em toda a máquina.
A freqüência de vibração é fator chave para determinar a natureza da
vibração da correia, Se a correia estiver reagindo a outras forças a
vibração terá a freqüência da fonte e a correia atua como um amplificador
destes distúrbios.
Em caso de correias múltiplas, todas precisam ter a mesma tensão, caso
não tenham as que estiverem frouxas irão ter vibração excessiva e
aumentar o desgaste das demais.
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento de correias
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
A freqüência de vibração causada pela correia ocorrerá em múltiplos da
rotação da correia. A freqüência específica dependerá do diâmetro das
polias e pode ser calculada a partir da equação:
Os modos de falha que ocorrem com correias normalmente são:
rachaduras ou fendas, lóbulos, tensão não apropriada, desalinhamento,
cargas excessivas.
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento de correias













60
____
*
__
__*
*
RPMempoliadarotação
correiadaoCompriment
poliadadiâmetro
nFcorreia

Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
O desalinhamento de correias e polias gera sinais no espectro que são
múltiplos da rotação da correia:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento de correias
1x RPM 2x RPM
3x RPM
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
Utilizando a bancada experimental nº 1 serão efetuadas coletas de dados
demonstrando como se caracteriza o defeito desalinhamento de correias:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento de correias – exemplo
A correia será colocada
em posição deslocada
nas polias de forma a não
ficar a 90º em relação ao
eixo motriz e movido.
para a aquisição de
dados.
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
Sinal característico de desalinhamento de correia:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento de correias - exemplo
Polia 1 (rotação: 38 Hz)
Polia 2 (rotação: 47 Hz)
Polia 1 Polia 2
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
Visualização dos sinais coletados:
A aquisição de dados encontra-se na base Teleduc (aquisições de sinais):
• Desalinhamento de correia
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento de correias - exemplo
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
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Capítulo 4.5 – Componentes soltos
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
Este tipo de falha caracteriza-se pela perda de um ou mais pontos de
fixação dos mancais dos eixos, assim a cada giro do eixo a sua direção de
carregamento pode causar movimentação dos mancais:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Componentes soltos (máquina em relação a sua base) 
Impacto Impacto
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
Este tipo de falha caracteriza-se por apresentar uma freqüência no sinal
igual a 2x RPM e harmônicas.
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Componentes soltos (máquina em relação a sua base) 
1x RPM
2x RPM
3x RPM
4x RPM
5x RPM
6x RPM
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
Utilizando a bancada experimental serão efetuadas coletas de dados
demonstrando como se caracteriza o defeito:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Componentes soltos - exemplo
Os mancais serão
desparafusados e a
estrutura irá vibrar sob
efeito do carregamento
Alívio de torque
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
Sinal característico de componentes soltos com rotação de eixo 15hz:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Componentes soltos - exemplo
Remoção de torque
Tempo Freqüência
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
Visualização dos sinaiscoletados:
A aquisição de dados encontra-se na base Teleduc (aquisições de sinais):
• Componentes soltos (sinal no tempo, freqüência e tempo_freqüência)
• Vídeo da bancada em funcionamento mostrando a vibração do conjunto
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Componentes soltos - exemplo
Sistemas de Diagnóstico 
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Área de Projetos
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
Conteúdo do capítulo
Neste capítulo efetuaremos o estudo de:
4.1 – Diagnóstico de máquinas;
4.2 – Desbalanceamento de eixos;
4.3 – Desalinhamento de eixos;
4.4 – Desalinhamento de correias;
4.5 – Componentes soltos;
4.6 – Falhas em engrenagens;
4.7 – Roçamento;
4.8 – Falhas em motores elétricos.
4 – Métodos de Diagnósticos de Máquinas
Sistemas de Diagnóstico 
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Capítulo 4.6 – Falhas em engrenagens
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
• As engrenagens permitem a transmissão de potência com ou sem 
redução de velocidade e a relação de rotação entre os eixos está ligada ao 
número de dentes entre os pinhões em contato:
Falhas em engrenagens
Teoria 
F1
F2
N1 – Numero de Dentes – N2
N1 * F1 = N2 * F2
Ou
F2 N1
F1 N2
=
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
• A relação entre as engrenagens estabelece a freqüência de 
engrenamento (Fe) que corresponde ao rítmo de engrenamento dos 
dentes.
FE = N1 * F1 = N2 * F2
Falhas em engrenagens
Freqüências características
F1 F2
N1 N2
A amplitude do sinal da
freqüência de engrenamento
Fe depende da carga da
máquina pois a engrenagem
está transmitindo torque.
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
• O sinal coletado em um engrenamento sem falhas mostra a freqüência de 
engrenamento Fe e seus harmônicos.
FE = N1 * F1 = N2 * F2
Falhas em engrenagens
Freqüências características
F1 F2
N1 N2
Fe
3*Fe
2*Fe
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
• Desgaste dos dentes
Quando os dentes da engrenagem são desgastados, surgindo folgas entre 
eles, a velocidade de rotação não muda, porém passam a surgir choques 
entre os dentes que se manifestam no sinal com um aumento da amplitude 
da Fe.
Falhas em engrenagens
Modos de Falha 
Fe
3*Fe2*Fe
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
• Folga insuficiente entre os dentes
Se a folga entre os dentes for muito pequena, resulta em esforço extra no 
engrenamento e no desengrenamento, alterando o espectro aumentando a 
amplitude da freqüência 2*Fe 
Falhas em engrenagens
Modos de Falha 
Fe
3*Fe
2*Fe
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
• Deflexão devido ao carregamento
O dente da engrenagem sofre deflexão em função do carregamento, resultando 
no suporte da carga por um diferente numero de dentes com a variação da carga 
e da rotação, o que resulta em sinal distorcido na freqüência de engrenamento. 
Falhas em engrenagens
Modos de Falha 
Tempo
Forma de onda típica
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
• Dente quebrado
A passagem de um dente quebrado causa um choque a cada volta o 
espectro de freqüência apresenta uma série de picos (harmônicos) da 
freqüência de rotação da engrenagem com o dente quebrado.
Falhas em engrenagens
Modos de Falha 
Fi
3*Fi
2*Fi
Fi
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
• Eixo com pinhão ovalizado
A pressão sobre os dentes da engrenagem sofre uma modulação conforme 
ocorre a rotação do eixo. O resultado no espectro são bandas laterais de 
largura igual a rotação da engrenagem defeituosa (F1) ao redor da Fe. 
Falhas em engrenagens
Modos de Falha 3*Fi
Fe
F1
F2
Fe+F1Fe+F1Fe-F1
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
• É possível a ocorrência de mais de uma falha (exemplo: dente quebrado 
e ovalização de eixo), isto pode dificultar o diagnóstico da falha.
• Neste caso é possível distinguir a falha através da comparação das 
amplitudes no espectro:
Falhas em engrenagens
Combinação de falhas
Fe
3*Fe
2*Fe
Amplitude decrescente:
• Desgaste excessivo
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
• É possível a ocorrência de mais de uma falha (exemplo: dente quebrado 
e ovalização de eixo), isto pode dificultar o diagnóstico da falha.
• Neste caso é possível distinguir a falha através da comparação das 
amplitudes no espectro:
Falhas em engrenagens
Combinação de falhas
Fe
3*Fe
2*Fe
2*Fe > Fe
• Folga insuficiente
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
• É possível a ocorrência de mais de uma falha (exemplo: dente quebrado 
e ovalização de eixo), isto pode dificultar o diagnóstico da falha.
• Neste caso é possível distinguir a falha através da comparação das 
amplitudes no espectro:
Falhas em engrenagens
Combinação de falhas
Fe 3*Fe2*Fe
Amplitude constante
• Folga excessiva
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
• As falhas em engrenagens se caracterizam pela freqüência de 
engrenamento, o monitoramento constante da sua amplitude pode servir 
como alarme.
• È importante considerar o percentual de aumento da amplitude e não só o 
valor absoluto. Cada caso deve ter um valor de alarme analisado e 
definido.
• O parâmetro para identificar problemas de engrenamento é a aceleração 
e a modulação pode ser confirmada através de envelope.
Falhas em engrenagens
Monitoramento por valor global
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
Utilizando a bancada experimental serão efetuadas coletas de dados
demonstrando como se evidencia a freqüência de engrenamento:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Freqüência de engrenamento – exemplo
Uma engrenagem sem
danos será montada
no eixo.
Freqüência Eixo:14Hz
Nº Dentes: 60 e 40
Freqüência
Engrenamento:822 Hz
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
Utilizando a bancada experimental serão efetuadas coletas de dados
demonstrando como se evidencia a freqüência de engrenamento:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Freqüência de engrenamento – exemplo
Vídeo demonstrativo do
experimento realizado
disponível na base
Teleduc na aba vídeos do
cápítulo 4.
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
Sinal característico de engrenagem sem defeito, existindo somente a
freqüência de engrenamento:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Freqüência de engrenamento – exemplo
Freqüência Engrenamento:822 Hz
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
Utilizando a bancada experimental serão efetuadas coletas de dados
demonstrando como é o sinal característico de uma falha em engrenagem:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Falha em engrenagem – exemplo
Uma engrenagem com
um dente quebrado
será montada no eixo.
Freqüência Eixo:14Hz
Nº Dentes: 60 e 40
Freqüência
Engrenamento:822 Hz
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
Sinal característico de engrenagem com defeito (dente quebrado),
mostrando a harmônica características da falha e uma amplitude bem
maior na freqüência de engrenamento:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Falha em engrenagem – exemplo
Freqüência Engrenamento:822 Hz
Harmônica
Freqüência Engrenamento:822 Hz
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
Visualização dos sinais coletados:
A aquisição de dados encontra-se na base Teleduc (aquisições de sinais):
• Freqüência de engrenamento – Engrenagem sem defeito
• Freqüência deengrenamento – Engrenagem com defeito (dente quebrado)
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Falha em engrenagem – exemplo
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
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Capítulo 4.7 – Roçamento
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
•􀂋 O roçamento é o contato eventual entre partes estacionárias e 
rotativas de uma máquina podendo gerar vibrações na freqüência de 
rotação, no dobro dela, em seus sub-múltiplos e altas freqüências.
• Se o atrito for contínuo poderão aparecer vibrações numa faixa larga em 
altas freqüências. Quando o roçamento for parcial, aparecem no espectro 
picos correspondentes às freqüências naturais do sistema
• Esse tipo de vibração é muito comum em selos de máquinas rotativas ou 
quando há eixos empenados, partes quebradas ou danificadas que levam 
ao atrito entre metal.
• Pode ocorrer também em pás de agitadores ou misturadores nas paredes 
do tanque, em máquinas de fluxo tipo axial onde as pás do rotor podem 
roçar as pás do estator.
Roçamento
Teoria 
Sistemas de Diagnóstico 
de Máquinas
• Representação de roçamento:
Roçamento
Teoria 
Selo de máquina que atrita com 
o eixo em rotação
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0xRPM
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Conteúdo do capítulo
Neste capítulo efetuaremos o estudo de:
4.1 – Diagnóstico de máquinas;
4.2 – Desbalanceamento de eixos;
4.3 – Desalinhamento de eixos;
4.4 – Desalinhamento de correias;
4.5 – Componentes soltos;
4.6 – Falhas em engrenagens;
4.7 – Roçamento;
4.8 – Falhas em motores elétricos.
4 – Métodos de Diagnósticos de Máquinas
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Capítulo 4.8 – Falhas em motores elétricos
Rotor
Falhas em motores elétricos
Motor de Indução trifásico 
Estator
Ventilador
Um motor de indução possui freqüências características mesmo que não 
tenha nenhuma falha, são as chamadas assinaturas de vibração do motor. 
Estas freqüências são(em parêntesis a notação que iremos utilizar neste 
curso):
• Freqüência de alimentação – (Fal)
• Freqüência de rotação – (Frt)
• Freqüência do campo magnético (Fcm)
• Freqüência de escorregamento (Fes)
• Freqüência de ranhura – (Fran)
Falhas em motores elétricos
Freqüências básicas de um motor elétrico 
• Freqüência de alimentação – (Fal) – É a freqüência elétrica – 60 Hz
• Freqüência de rotação – (Frt) – É a freqüência real com que o motor está 
girando, depende da carga que está aplicada.
• Freqüência do campo magnético (Fcm) – É a freqüência de alimentação 
dividida pelo numero de pólos do motor
Falhas em motores elétricos
Freqüências básicas de um motor elétrico 
polosn
Fal
Fcm
º

• Freqüência de escorregamento (Fes) – O rotor do motor não gira com 
velocidade síncrona, mas escorrega para trás no campo girante. A 
freqüência de escorregamento é a diferença entre velocidade síncrona e a 
velocidade do rotor. 
A Fes é calculada multiplicando a freqüência de alimentação pelo 
escorregamento do motor, que é calculado por:
Onde: Nm = Freqüência de rotação do motor (medida no motor)
Ns = Rotação síncrona (do campo) 
Falhas em motores elétricos
Freqüências básicas de um motor elétrico 
Ns
NmNs
S


pólosn
Fal
Ns
º*60
*120

• Freqüência de ranhura (Fran) – As ranhuras do entreferro tanto no estator 
quanto no rotor geram vibração, pois criam desbalanceamento de forças 
magnéticas de atração, conseqüência da variação da relutância do circuito, 
em função da taxa de passagem pelas ranhuras do estator e do rotor.
Falhas em motores elétricos
Freqüências básicas de um motor elétrico 
A freqüência de ranhura é calculada por:
Fal = Freqüência da rede
Rs = Numero de ranhuras do rotor
S = escorregamento unitário
P = numero de pares de pólos
K = zero ou nº par (2,4,6,8,…)
 









KP
SRs
FalFram
1*
*
• Maquinas com conjunto rotativo leve e estruturas robustas e pesadas tem 
a maioria das forças geradas pelo rotor, como movimento relativo entre o 
eixo e o mancal. 
A estrutura da máquina funciona como amortecimento, assim deve-se 
medir a vibração no rotor, através de sensores sem contato.
• Máquinas com conjunto rotativo pesado, apoiado em mancais rígidos e 
com estrutura leve, tem as forças gerada pelo rotor dissipadas através dos 
mancais da estrutura, assim o melhor ponto para medição está localizado 
na estrutura da máquina, próximo a mancais de rolamentos ou chapas 
grossas.
Falhas em motores elétricos
Como medir a vibração em motores elétricos
Em um motor de indução os defeitos de origem elétrica podem ser 
resultado de:
• Degradação do isolamento da bobina do estator
• Desequilíbrio da alimentação
• Quebra das barras do rotor
• Quebra do anel curto-circuito 
Os defeitos de origem mecânica podem ser identificados como:
• Rotor excêntrico ou desbalanceado
• Ventoinha quebrada
Falhas em motores elétricos
Defeitos de origem elétrica e mecânica
As falhas:
• Degradação do isolamento da bobina do estator
• Desequilíbrio da alimentação
• Enrolamentos em curto e folgas no entreferro do motor
Caracterizam-se por uma freqüência no espectro de vibração igual a duas 
vezes a freqüência de alimentação. A amplitude é determinada pela carga 
do motor.
2*Fal (Freqüência de alimentação)
Falhas em motores elétricos
Defeitos elétricos
As falhas:
• Quebra das barras do rotor
• Quebra do anel curto-circuito
Caracterizam-se pelo surgimento de bandas laterais ao redor da freqüência 
de rotação do motor (Nm) igual ao valor da freqüência de pólos que por 
sua vez é igual a 2x o valor da freqüência de escorregamento (Fes)
Falhas em motores elétricos
Defeitos elétricos
Nm
2*Fes 2*Fes
Um rotor excêntrico ou um rotor desbalanceado provocam variações no 
campo magnético entre os pólos do estator e o rotor (altera o chamado air 
gap – distância entre o rotor e o estator), causando uma freqüência de 1X 
rpm no sinal medido no motor:
Falhas em motores elétricos
Rotor excêntrico ou desbalanceado
Nm
2*Fs 2*Fs
Como saber se o defeito é mecânico (Desbalanceamento) ou elétrico 
(Excêntrico)?
• Deve-se medir a vibração no momento em que a corrente de alimentação 
do motor é cortada, duas situações podem ocorrer:
• 1º - Amplitude de vibração decai bruscamente: Problema é elétrico e pode 
ser causado por excentricidade do rotor no estator
• 2º - Amplitude decai lentamente: Problema mecânico possivelmente 
devido a desbalanceamento do rotor.
Falhas em motores elétricos
Rotor excêntrico ou desbalanceado
Método da análise de corrente
• Utiliza medidores não-invasivos ao motor para obter o sinal elétrico de 
entrada das fases do motor, assim é possível efetuar a análise do espetro 
da freqüência de alimentação do motor.
• É indicada para identificação de barras quebradas no rotor e 
desbalanceamento de tensão.
Falhas em motores elétricos
Métodos de análise de falhas em motores elétricos
Método do fluxo magnético
• Utiliza uma bobina imersa no campo magnético girante produzido pelas 
correntes do estator. Qualquer pequeno desbalanceamento no fluxo 
magnético é perceptível pela bobina. 
• Este método é indicado para identificação de barras quebradas no rotor, 
desequilíbrio de fases e problemas nos enrolamentos do motor.
• Possuia vantagem de não precisar saber o numero de barras e a carga 
do motor para identificar anomalias nas espiras.
Falhas em motores elétricos
Métodos de análise de falhas em motores elétricos
Utilizando um motor de indução trifásico de 1cv, 4 pólos e 220 de
alimentação (ligação em triângulo).
Com o auxilio de um reostato com entrada 220V e saída variável entre 0 e
250V foi induzido um desbalanceamento de corrente no motor.
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Falhas em motores elétricos – exemplo
Bancada de testes
As freqüências básicas observadas na assinatura de vibração de um motor
sem defeito são:
• Freqüência de alimentação – (Fal) = 60 Hz e
Múltiplos da freqüência de alimentação: : 2xFal = 120 Hz
• Freqüência de rotação – (Frt) = 1750 rpm = 29,17 Hz
Múltiplos da freqüência de rotação: 2x Frt = 58,38 Hz, 3xFrt = 87,50 Hz
• Freqüência de ranhura – (Fran) = 875 Hz e múltiplos: 2x Fran = 1750 Hz
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Falhas em motores elétricos – exemplo
Inicialmente foi efetuada uma coleta sem desbalanceamento. A corrente
em cada uma das fases foi de 1 Ampere.
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Falhas em motores elétricos – exemplo
Espectro normal
No gráfico do osciloscópio 
podemos distinguir dois 
picos:
28 Hz – Freqüência de 
rotação (Frt)
360 Hz – Múltiplo da 
freqüência de alimentação 
(Fal)
Uma segunda medição foi efetuada induzindo-se um desequilíbrio em uma
das fases. A corrente da fase com o reostato é de 1,8A enquanto as
demais estão com 3,0A.
Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Falhas em motores elétricos – exemplo
Espectro com desequilíbrio de fase
No gráfico do osciloscópio 
podemos distinguir dois picos:
28 Hz – Freqüência de rotação 
(Frt)
120 Hz –Freqüência de 
alimentação (Fal)
240Hz - Múltiplo da freqüência 
de alimentação (Fal)