Análise de Vibrações em Máquinas

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Disciplina de Mecânica das Vibrações 
Professor: Humberto Camargo Piccoli 
Escola de Engenharia – Universidade Federal do Rio Grande (FURG) 
 
 
ANALISE DE VIBRAÇÕES MECÂNICAS 
Álvaro Ongaratto Filho 
Universidade Federal do Rio Grande - FURG 
alvaroongaratto@hotmail.com 
 
 
 
Resumo: O registro das vibrações das estruturas é efetuado por meio de sensores ou captadores 
colocados em pontos estratégicos das máquinas. Esses sensores transformam a energia 
mecânica de vibração em sinais elétricos. Esses sinais elétricos são, a seguir, encaminhados 
para os aparelhos registradores de vibrações ou para os aparelhos analisadores de vibrações. 
Os dados armazenados nos registradores e nos analisadores são, em seguida, interpretados por 
especialistas, e desse modo obtém-se uma verdadeira radiografia dos componentes de uma 
máquina, seja ela nova ou velha. A análise das vibrações também permite, por meio de 
comparação, identificar o aparecimento de esforços dinâmicos novos, consecutivos a uma 
degradação em processo de desenvolvimento.Os níveis de vibrações de uma máquina podem 
ser representados de várias maneiras, porém a maneira mais usual de representação é a 
espectral ou frequencial, em que a amplitude da vibração é dada de acordo com a frequência. 
. 
 
Palavras-chave: Vibrações; sensores; análise de vibrações; aparelho registrador. 
 
Introdução 
 Uma das causa das vibração é gerada pelo desbalanceamento que aumenta a carga 
dinâmica nos mancais de suas máquinas, aumentando seu desgaste e resultando numa menor 
vida útil. Causa ainda fraturas por fadiga, podendo quebrar peças girantes, especialmente se 
sua máquina passa por frequências ressonantes. 
 Parafusos, pinos e chavetas podem ir se soltando aos poucos em função da vibração 
excessiva. Quebras catastróficas podem acontecer caso estes componentes venham a se soltar. 
A vibração excessiva em máquinas e ferramentas pode ainda causar lesões por esforços 
repetitivos e aumento de fadiga dos operadores, submetidos a um estresse operacional maior. 
 Eixos desalinhados, que excedam os limites toleráveis, resultam em danos aos 
mancais, deformação e até fratura do eixo. 
 Muitas vezes, essas vibrações ocorrem em níveis imperceptíveis à sensibilidade 
humana. Em outros casos, percebemos a vibração somente ao atingir níveis muito altos, 
estando a máquina em condição já tão deteriorada, que pode ser tarde demais para uma ação 
corretiva. 
 
 
Estes problemas decorrentes da vibração possuem fácil solução - o balanceamento - uma 
palavra que está relacionada a balança e pesagem. Balancear é alcança um estado de 
equilíbrio, como colocar o mesmo peso em ambos os lados de uma balança. Podemos 
considerar a mesma similaridade em relação à distribuição de massas de um corpo em relação 
ao seu eixo de rotação. Se a massa de um corpo rotativo não estiver distribuída 
uniformemente, este estado é conhecido como desbalanceado. Neste estado o 
desbalanceamento gera forças centrífugas, vibrações e ruídos durante a rotação, que serão 
cada vez mais percebidos e mais sérios à medida que aumentamos a velocidade. 
 O desbalanceamento e suas consequências fazem parte de nosso dia-a-dia, não apenas 
em seu exemplo mais conhecido, o da roda de seu veículo, mas também no seu chão-de-
fábrica, em seu cabeçote de usinagem, acionamento do seu torno, eixos, fusos, polias, 
correias, motores, engrenagens, etc. E ele é facilmente percebido pelas vibrações e ruídos 
excessivos produzidos durante o funcionamento da máquina. 
 Ocorre, porém, que estes ruídos e vibrações não são apenas incômodos, mas sim um 
sério risco. Devido às forças centrífugas geradas, são também uma ameaça à integridade de 
pessoas, a máquinas e meio ambiente. E quando elas excedem os limites toleráveis, acabam 
sendo responsáveis diretas por significativas perdas 
 
Desenvolvimento 
 
 Alguns desses esforços e suas consequencias serão abordados neste capitulo. Os 
ruídos e vibrações não são apenas incômodos, mas sim um sério risco. Devido às forças 
centrífugas geradas, e também uma ameaça à integridade de pessoas, a máquinas e meio 
ambiente. E quando elas excedem os limites toleráveis, acabam sendo responsáveis diretas 
por significativas perdas de: 
 
 Durabilidade: Vibrações causadas pelo desbalanceamento geram cargas excessivas 
nos rolamentos, nos mancais e na fundação das máquinas. Como resultado, aumentam seu 
desgaste. Máquinas com componentes inadequadamente balanceados têm, em geral, uma vida 
útil menor. Um rotor bem balanceado permite melhor formação do filme de óleo dos mancais 
e um projeto mais leve de mancais. 
 
 
 
 Segurança: Vibrações podem reduzir o torque de aperto de elementos de fixação e 
resultar em componentes trabalhando com folgas. Estas podem causar mau funcionamento de 
componentes elétricos ou danificar cabos e conexões. O desbalanceamento pode afetar 
seriamente a segurança de uma máquina e constitui um perigo a outras máquinas e à 
segurança dos operadores. Além disso, ele pode resultar na quebra de componentes rotativos 
e peças associadas. 
 
 Qualidade: Não se pode exigir alta precisão de uma ferramenta com vibração. Ela 
exige maior esforço físico do operador e assim causa maior fadiga e estresse. Um rebolo ou 
uma máquina de processamento de madeira de alta velocidade não vai trabalhar de forma 
precisa e produzirá mais peças rejeitadas, caso seus fusos e ferramentas não tenham sido 
balanceados com a precisão necessária. 
 
 
 O controle dos fenômenos vibratórios podem ser consequidos por 3 procedimentos 
diferenciados. 
 Eliminação das fontes: Balanceamento,Alinhamento,Troca de peças defeituosas aperto 
de bases soltas,etc. 
 Isolamento das partes: Colocação de um modo elástico amortecedor de modo a reduzir 
a transmissão da vibração a níveis toleráveis. 
 Atenuação da resposta: Alteração da estrutura (Reforços, Massas Auxiliares, 
Mudanças de Frequência Natural, Etc ). 
 
Nível de vibração 
 
 O nível de vibração de um espectro (gráfico), em função do tempo pode ser 
medido em : 
 Valor de Pico a Pico; 
 Valor de Pico; 
 Valor RMS (Root Mean Square)»(Amplitude Média Quadrática). 
 
 
 
 
 
 Valores de pico a pico: Essa medição de nível de vibração, indica o percusso máximo 
da onda e pode ser. útil onde o deslocamento vibratório da parte da máquina é crítico para a 
tensão máxima ou a folga mecânica é limitante. 
 
 
 Valor de pico: Essa medição de nível de vibração, é válido para indicação de choques 
de curta duração.Porém indicam somente a ocorrência de pico. 
 
 RMS (Root Mean Square): Essa medição de nível de vibração,é a medida mais 
importante porque leva em consideração o histórico da onda no tempo e de um valor de nível 
o qual é relacionada a energia contida. 
 
O sinal harmônico possui características próprias, são elas: 
 
 Amplitude: Valor medido do nível zero até o pico; 
 Frequência: É o número de ciclos por segundo, onde a unidade é o hertz (Hz). Onde 
temos; 1 hz = 60 rpm. 
 Período: É a duração do ciclo em segundo. Onde é o mesmo que o inverso da 
frequência, ( T=1/f ). 
 Defasagem: Indica o avanço ou atraso de um sinal. A vibração é sempre atrasada 
em relação à oscilação. 
 
Equipamento para analise: 
 
 Existem três tipos de sensores, baseados em três diferentes sistemas de transdução 
mecânico-elétricos: 
 
 
 
 
 
 Sensores eletrodinâmicos: detectam vibrações absolutas de freqüências 
superiores a 3 Hz (180 cpm). 
 
 
 Sensores piezoelétricos: detectam vibrações absolutas de freqüências superiores a 
1 Hz (60 cpm). 
 
 Sensores indutivos: (sem contato ou de proximidade): detectam vibrações relativas 
desde 0 Hz, podendo ser utilizados tanto para medir deslocamentos estáticos quanto 
dinâmicos. 
 
 
 
 
Registradores: Medem a amplitude das vibrações, permitindo avaliar a sua magnitude. 
Medem, também, a sua freqüência, possibilitando identificar a fonte causadoradas vibrações. 
Os registradores podem ser analógicos ou digitais, e estes últimos tendem a ocupar todo o 
espaço dos primeiros. 
 
 
 
 
 
Analisadores: Existem vários tipos e, entre eles, destacam-se: analisadores de medição 
global; analisadores com filtros conciliadores (fornecem medidas filtradas para uma gama de 
freqeência escolhida, sendo que existem os filtros de porcentagem constante e os de largura 
da banda espectral constante) e os analisadores do espectro em tempo real. 
Os analisadores de espectro e os softwares associados a eles, com a presença de um 
computador, permitem efetuar: 
 
 O zoom, que é uma função que possibilita a ampliação de bandas de frequência; 
 A diferenciação e integração de dados; 
 A comparação de espectros; 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conclusão: 
 
 Análise de Vibração é o processo pelo qual as falhas em componentes móveis de um 
equipamento, são descobertas pela taxa de variação das forças dinâmicas geradas. Tais forças 
afetam o nível de vibração, que pode ser avaliado em pontos acessíveis das máquinas, sem 
interromper o funcionamento dos equipamentos. 
 Dentre as diversas fontes de vibração aquelas mais comuns e que, portanto, podem ser 
responsabilizada pela quase totalidade das vibrações mecânicas indesejáveis são: 
desbalanceamento, desalinhamento, folgas generalizadas, campo elétrico desequilibrado, entre 
outros. 
 Os efeitos em consequêcia de um equipamento vibrando poderão ser: altos riscos de 
acidentes, desgaste prematuro dos componentes, aumento dos custos de manutenção, etc. 
 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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Referencias: 
 
ALMEIDA, M. Tadeu; GÓZ, R. D. Sales (2003). Análise de Vibrações I – Medida e 
Diagnósticos. Apostila do Curso de Análise de Vibrações da FUPAI, Itajubá – MG. 
 
ANDRADE, A. F. Abreu de (2004). Introdução ao Monitoramento de Equipamentos por 
Análise de Vibrações. Apostila SENAI – CIMATEC, Salvador – BA. 
 
EISENMANN, Robert C. Sr. And Eisenmann, Robert C. Jr.(1997), Machinery Malfunction 
Diagnosis and Correction: vibration analysis and troubleshooting for the process industries, 
New Jersey, Prentice-Hall, Inc. 
 
OLIVEIRA, A. Gonçalves de, (1999). Técnicas de Caracterização de Excitações em 
Máquinas Rotativas. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de 
Uberlândia, Uberlândia - MG. 
 
SILVA, Samuel da (2009). Vibrações Mecânicas. Notas de aula - 2º Versão. Universidade do 
Oeste do Paraná. Foz do Iguaçu – PR.