UNIP VIBRAÇÃO

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Análise de vibrações
conteúdo do curso
Conceitos de manutenção
Técnicas preditivas
O que é vibração
Características de vibração
Limites de vibração
Medição de vibração(sensores , aparelhos e cuidados)
Análise de vibração( interpretação,tendência e espectro)
Causas de vibração
Análises de casos reais 
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1.     CONCEITO DE MANUTENÇÃO 
Função da manutenção : conservar instalações , equipamentos, máquinas visando maior disponibilidade possível para operação 
Missão da manutenção : obter a disponibilidade e confiabilidade das instalações através de trabalho seguro , a custo competitivo e sem impactos ambientais
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1.1       MANUTENÇÃO PREDITIVA
Manutenção Preditiva : 
Troca quando necessário .
 Manutenção baseada na condição . Troca antes que aconteça a falha 
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1.2       MANUTENÇÃO PREDITIVA 
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1.3       MANUTENÇÃO PREDITIVA
Vantagens :
Evitar quebras inesperadas,
Redução custos materiais,
Maior disponibilidade dos equipamentos,
Maior eficiência/produtividade dos reparos,
Conhecimento de cada máquina ( histórico),
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1.4 	MANUTENÇÃO PREDITIVA
Desvantagens :
Especialização das equipes,
Alto investimento em instrumental,
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2-     TÉCNICAS PREDITIVAS 
As técnicas mais conhecidas e aplicadas nas indústrias são :
o       ANÁLISE DE VIBRAÇÕES
o       análise de óleo / ferrografia
o       ensaios não destrutivos
o       máquinas elétricas 
o       termografia 
 
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3-     O QUE É VIBRAÇÃO ?
	A verdadeira causa de uma vibração é a existência de uma força que muda constantemente de direção e amplitude.
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3-     O QUE É VIBRAÇÃO ?
	Vibração é um movimento oscilatório e periódico, provocado pela ação de força sobre uma massa
	A curva descrita será uma senoide .
	Esta curva terá uma amplitude ( distância percorrida pela massa , entre posição superior e inferior ) e uma freqüência .
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3- O QUE É VIBRAÇÃO ?
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3-	O QUE É VIBRAÇÃO?
ONDA DE VIBRAÇÃO : SENÓIDE
Usualmente NÃO é uma forma de onda simples
1 x RPM
2 x RPM
6 x RPM
14,7 X RPM
Sinal
Complexo
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3-     O QUE É VIBRAÇÃO ?
3.1 Freqüência
	É o número de vezes que um movimento completo ( ciclo) se repete em um período de tempo .
 
	É medido em Hz ( ciclos por segundo )
	Em análise de vibração se utiliza também CPM ( ciclos por minuto ).
 
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3-     O QUE É VIBRAÇÃO ?
3.2 Amplitude 
	É o deslocamento que a massa realiza e pode ser medido em valores de :
Pico 
Pico a Pico
RMS
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3- O QUE É VIBRAÇÃO ?
Causas
Desbalanceamento de rotores ;
Desalinhamento;
Eixo empenado;
Engrenagens defeituosas ;
Mancais defeituosos ( rolamentos e deslizamento );
Forças eletromagnéticas;
Forças hidráulicas;
Folgas mecânicas;
Ressonância;
Atrito;
Correias defeituosas
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4 - CARACTERÍSTICAS DE VIBRAÇÃO
	Toda vibração possui características próprias de seu movimento, que são :
 
Deslocamento
Velocidade 
Aceleração
Freqüência 
Fase
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4- CARACTERÍSTICAS DE VIBRAÇÃO
4.1- Deslocamento 
É a distancia máxima percorrida pelo corpo.Também chamada de amplitude de vibração 
Unidade de medição : mícron metro ou in ( polegadas), em unidade inglesa
 
4.2- Velocidade
É a velocidade com que o corpo está se movimentando ( vibrando )
Unidade de medição : mm/s ou in/s , em unidade inglesa 
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4- CARACTERÍSTICAS DE VIBRAÇÃO
4.3 - Aceleração 
 Variação da velocidade de vibração ao longo do tempo.
Unidade de medição : m/s2 ( usualmente se utiliza a aceleração da gravidade “ g “ para representar a aceleração da vibração 
4.4 - Frequência 
É o número de vezes que um ciclo se repete em um intervelo de tempo 
Unidade : Hz ou CPM (1 CPM = 60 Hz )
4.5 - Fase 
É a posição angular de um corpo vibrante em relação a um ponto fixo 
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4- CARACTERÍSTICAS DE VIBRAÇÃO
 Importância da freqüência 
	Na análise de vibração a freqüência será utilizada para a identificação da causa da vibração . Cada defeito está associado a uma freqüência 
  Importância da amplitude 
	Esta relacionada à severidade da vibração . Quanto maior a amplitude maior será o defeito.
 Importância da fase
	Utilizada para balanceamento de rotores ( necessário saber massa e posição)	e em análises especiais 
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DIFERENÇA DE FASES 
MODO DE VIBRAR
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5-    LIMITES DE VIBRAÇÃO 
 A amplitude determina a gravidade da vibração . Como definir qual o limite para a continuidade em operação ?
Esses limites variam de máquina para máquina e de instalação para instalação .
  
Experiências definiram critérios para aceitação ( normas e tabelas como : gráfico de Rathbone , ISO 2372 , VDI 2056 ).
Melhor critério é aquele baseado no histórico do equipamento 
 
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5-    LIMITES DE VIBRAÇÃO
5.1 Cartas de Severidade 
	A primeira a ser utilizada foi a de T. C. Rathbone que utiliza o valor global em deslocamento ( pico a pico ) considerando a rotação da máquina  
	Em seguida apareceram cartas que utilizavam os valores de amplitude medidos em velocidade ( pico ) 
	Após, foram aparecendo cartas que levam em consideração a velocidade da vibração em RMS e do tipo de instalação 
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6-     MEDIÇÃO DE VIBRAÇÃO 
6.1- Sensores 
 
	Para se medir vibração utiliza-se instrumentos apropriados que farão a conversão do movimento mecânico em sinal elétrico . O instrumento utilizado para isto são os sensores ou transdutores .
 	 
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6-     MEDIÇÃO DE VIBRAÇÃO
	Tipos de sensores : 
Vibrômetro
Acelerômetro
Sensores de proximidade 
	Os mais utilizados atualmente são os acelerômetros devido seu largo campo de atuação e capacidade de captação da vibração , tanto em baixa freqüência quanto em altas freqüências . Além disso , não sofrem influência quanto à captação da vibração , pela posição de medição 
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VIBRÔMETRO
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ACELERÔMETRO
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SENSOR DE PROXIMIDADE
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6-     MEDIÇÃO DE VIBRAÇÃO
6.2 Aparelhos  
	Existem diversos tipos de aparelhos para medir vibração 
	Ao longo do tempo , os aparelhos foram evoluindo e incorporando diversos recursos que facilitam a implantação de um monitoramento de uma máquina .
	No início , os aparelhos mediam apenas o deslocamento da vibração . Em seguida foram surgindo aparelhos que , além da medição em deslocamento , também mediam em velocidade . 
	Com a evolução da eletrônica foram incorporados a medição em aceleração e RMS .  
	Além dos recursos de medição , os aparelhos passaram também a gravar as medições , funcionando como coletores de dados . Este recurso permite que se otimize o tempo de medição podendo a análise ser realizada em escritório . 
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6-     MEDIÇÃO DE VIBRAÇÃO
6.3 Cuidados para medição e análise  
Ø     Definir o tipo de acelerômetro a ser utilizado
Ø     Definir os pontos de medição (sempre os mesmos – marcar no mancal )
Ø     Manter boa fixação do sensor 
Ø     Cuidado com movimento do cabo 
Ø     Conhecer dados da máquina (rpm,rolamentos, pás do rotor, e outros )
Ø     Condições operacionais compatíveis
Ø     Definir melhor unidade de medição (velocidade , aceleração )
Ø     Definir rota adequada 
Ø     Avaliar a tendência dos resultado 
Ø     Analisar as freqüência presentes e as que aumentam
Ø     Rever limites de vibração
Ø     Registrar todas as informações a respeito da máquina ( troca de componentes , por exemplo )
     
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7-     ANÁLISE DE VIBRAÇÃO
Processo composto de duas atividades :
- medição	
- Interpretação do resultado da medição
Finalidade :
 Determinar as condições mecânicas da máquina através dos pontos medidos,identificando um provável defeito mecânico
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7.1 -    INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOSÉ a parte mais importante.
É feita através de comparação e avaliação de dados anteriores( análise de tendência e análise espectral)
Ponto onde apresenta a maior vibração indica o provável local do problema .
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7.2 -    ANÁLISE DE TENDÊNCIA 
É o gráfico Amplitude x tempo .
É feito utilizando-se o valor global da vibração. 
Determina , através dos limites de vibração, a 
continuidade , ou não , da máquina em operação .
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7.2 -    ANÁLISE ESPECTRAL
É a interpretação das frequências presentes na 
onda de vibração ( no resultado da medição ).
Espectro de vibração :
Representação gráfica da Amplitude x frequência
As frequências são obtidas através do tratamento 
matemático (FFT- transformada rápida de Fourier)
A análise destas frequências e da amplitude irá 
determinar a causa e a gravidade da vibração
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8- CRITÉRIOS PARA MEDIÇÃO DA AMPLITUDE DE VIBRAÇÃO
Deslocamento  ideal para baixas frequências
Velocidade  Bom resultado em todas as faixas de frequências 
Aceleração  ideal para altas frequências 
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8.1 – FREQUÊNCIA DOMINANTE
Método aproximado para identificar frequência
 de vibração sem uso de analisador de vibração.
F = 19120 . V/D , onde :
F frequência dominante
V vibração medida em velocidade ( O-pico)
D vibração medida em em deslocamento (pico a pico ) 
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9 – CAUSAS DE VIBRAÇÃO
A chave para determinação da causa é a 
frequência de vibração e sua comparação com a
 rotação da máquina 
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9.1 – VIBRAÇÃO CAUSADA POR DESBALANCEAMENTO
É a causa mais comum de vibração.
Normalmente, as maiores amplitudes serão medidas na direção radial ( preferencialmente na horizontal).
Em alguns casos (por ex.: rotor em balanço ) pode aparecer amplitude alta na axial .
É provocada por distribuição irregular de massa 
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9.2 – VIBRAÇÃO CAUSADA POR DESALINHAMENTO
Outra causa com bastante ocorrência 
Aparece quando de montagem / substituição de 
conjuntos 
A vibração será na :
Direção radial : quando desalinhamento paralelo
Direção axial : quando desalinhamento angular
Direção radial e axial : quando desalinhamento angular e paralelo
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9.3 – VIBRAÇÃO CAUSADA POR FOLGAS
Folgas por desaperto ( mancal solto ) : maior vibração na direção vertical.
Folga de rolamento : maior vibração na direção
 radial 
Rolamentos montados com bucha podem apresentar vibração na direção axial 
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9.4 – VIBRAÇÃO CAUSADA POR DEFEITOS EM ROLAMENTO
Podem ser provocadas por defeitos em :
Pista externa 
Pista interna 
Rolete
Gaiola
Cada elemento deste gera uma frequência típica 
. Hoje softwares possuem cadastro de frequências para 
cada tipo de rolamento. É calculada em função da
 rotação 
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9.5 – VIBRAÇÃO CAUSADA POR PROBLEMA ELÉTRICO
Pode ter origem elétrica ou mecânica .
Para tirar a dúvida , realiza-se o teste do 
desligamento . Quando a origem é elétrica , a 
vibração desaparece logo que desernegiza o 
motor . Quando é mecânica , a vibração reduz
 lentamente ( com a inércia do conjunto rotativo)
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9.6 – VIBRAÇÃO CAUSADA POR DEFEITOS EM ENGRENAGEM
Geralmente acontece na frequência de engrenamento
F= RPM x Z , onde :
F  frequência de engrenamento
RPM  rotação do eixo 
Z  número de dentes da engrenagem 
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9.6 – VIBRAÇÃO CAUSADA POR DEFEITOS EM ENGRENAGEM
Melhor forma de medição é em aceleração.
Pode ser provocada por desgaste dos dentes ,
 folgas ou desalinhamento dos eixos .
Provoca ruído muito elevado 
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9.7 – VIBRAÇÃO CAUSADA POR CORREIAS
Pode ser causada por :
Correias frouxas,
Desalinhamento de polias .
É importante identificar as frequências devido 
transmissão entre parte acionada e motora 
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9.8 – VIBRAÇÃO CAUSADA POR FORÇAS HIDRÁULICAS
Comum em bombas ( principalmente ) e ventiladores .
Não são preocupantes ,pois não significam problemas mecânicos . Estão relacionadas com projeto das máquinas .
Aparece na frequência igual ao número de pás do rotor x RPM .
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10- ANÁLISE DE CASOS
Vent. Transp. Pó Gráfico de Tendência
Mancal LNA dir: H
8,7 mm/s
Vibração acima do limite máximo
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10- ANÁLISE DE CASOS
Vent. Transp. Pó espectro
8,3mm/s
1X = 3000CPM
2X
3X
4X
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10- ANÁLISE DE CASOS
Parada para manutenção
MVI 01(Exaustor despoeiramento) Gráfico de Tendência
1ª medição após intervenção
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10- ANÁLISE DE CASOS
MVI – 01 : espectro
1x 
2x
5x
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10- ANÁLISE DE CASOS
MANCAL LA DO VENTILADOR
 DIR H 1800 RPM
ALARME: 4,5 mm/s
FALHA: 7,0 mm/s
Principio de deterioração
Vent. Refrigeração de Canais Gráfico de Tendência
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10- ANÁLISE DE CASOS
Região de alta frequencia
Vent. Refrigeração de Canais espectro
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10- ANÁLISE DE CASOS
Rolamento : 22222
Rotação : 1800 rpm
Freq. Pista Interna : 17782 cpm
Freq. Pista Externa : 12817 cpm
Frequencias de rolamento do mancal do ventilador