a análise das vibrações ajuda-o a monitorizar e detectar as questões utilizando dados sobre as vibrações. Leia sobre metodologia de análise de vibrações, ferramentas e técnicas, métodos de medição de análise de vibrações, e muito mais.

o que é a análise de vibrações?

a análise de vibrações é definida como um processo para medir os níveis de vibração e as frequências das máquinas e, em seguida, utilizar essa informação para analisar a saúde das máquinas e dos seus componentes. Enquanto o funcionamento interno e as fórmulas utilizadas para calcular várias formas de vibração podem tornar-se complicadas, tudo começa com o uso de um acelerómetro para medir a vibração. Sempre que uma máquina está a funcionar, está a fazer vibrações. Um acelerómetro ligado à máquina gera um sinal de tensão que corresponde à quantidade de vibração e à frequência de vibração que a máquina está a produzir, normalmente quantas vezes por segundo ou minuto a vibração ocorre.

Todos os dados coletados do acelerômetro vão diretamente para um coletor de dados (software), que registra o sinal tanto como amplitude vs. Tempo (conhecido como forma de onda do tempo), amplitude vs. frequência (conhecido como transformada rápida de Fourier), ou ambos. Todos estes dados são analisados por algoritmos de programas de computador, que por sua vez é analisado por engenheiros ou analistas de vibração treinados para determinar a saúde da máquina e identificar possíveis problemas iminentes como a frouxidão, desequilíbrio, desalinhamento, problemas de lubrificação e muito mais. A análise das vibrações pode detectar problemas como::falhas no rolamento falhas mecânicas falhas na caixa de Velocidades falhas no espaço vazio ou nas bolhas de ar (cavitação) em bombas velocidades críticas o fornecedor de formação em manutenção vibroalign usa o exemplo de pegar numa ventoinha Industrial, remover uma lâmina de ventoinha e ligá-la. Como esperado, a ventoinha vibra devido a uma roda da ventoinha desequilibrada. Esta força desequilibrada ocorrerá uma vez por revolução do ventilador. Outro exemplo seria uma pista de rolamento danificada, fazendo com que um rolo de rolamento gerasse vibração cada vez que ele contata o spall (semelhante a um buraco em uma rodovia). Se três rolos de rolamento baterem a queda por rotação, você deve ver um sinal de vibração de três vezes a velocidade de execução da ventoinha.

metodologia de Análise de vibrações

embora os acelerómetros ainda sejam a ferramenta mais comum utilizada para recolher dados sobre vibrações, a tecnologia moderna e a tecnologia melhorada de sensores permitiram que os sensores laser não contactassem, de alta velocidade, que possam detectar problemas que os acelerómetros não conseguem. isto permite uma análise mais precisa e mais localizada, e abre a análise de vibrações a mais metodologia. A análise da vibração é geralmente dividida em quatro princípios, e cada princípio dá-lhe informações específicas sobre as condições de trabalho e características das partes vibrantes.quando um sinal de vibração é captado de um transdutor (dispositivo que converte uma quantidade física em um sinal elétrico) e exibido na tela de um osciloscópio, ele é chamado de forma de onda. Este sinal está no domínio do tempo. O domínio do tempo é a amplitude traçada contra o tempo. Enquanto a maioria dos problemas de vibração da máquina são detectados usando a análise de espectro, alguns tipos são mais facilmente vistos na forma de onda. domínio de frequência: quando a forma de onda discutida anteriormente é submetida à análise do espectro, o resultado final é uma imagem de frequência vs. amplitude, conhecida como espectro. O espectro está no domínio da frequência como a vibração está no domínio do tempo. A maior parte da análise aprofundada das vibrações das máquinas é feita no domínio das frequências ou utilizando a análise do espectro.domínio conjunto: dado que os sinais de vibração variam com o tempo, o cálculo de mais de um espectro de cada vez pode ser útil. Para fazer isso, uma técnica de tempo Conjunto chamada Gabor-Wigner-Wavelet pode ser utilizada. Esta técnica é usada para calcular variações da transformada rápida de Fourier (discutida abaixo), incluindo a Transformada de Fourier de curto tempo (STFT).análise Modal: A análise Modal toma as funções de resposta de frequência medidas de uma peça de máquina e coloca-as num modelo de computador. O modelo de computador pode ser exibido com animações de todos os diferentes modos de vibração. O modelo pode ser ajustado adicionando ou retirando coisas como massa ou rigidez para ver os efeitos.fora destes quatro princípios básicos encontram-se numerosas formas de análise, cálculos e algoritmos utilizados para determinar diferentes aspectos da análise das vibrações. Estes incluem:

• forma de onda Temporal: uma forma de onda temporal é aceleração vs. tempo apresentado como tabelas e gráficos. As ondas de tempo mostram uma pequena amostra de tempo de vibração bruta, revelando pistas sobre o estado das máquinas nem sempre claras no espectro de frequências. Um método para empregar sinais de vibração de ondas temporais como ferramenta de análise de vibrações é usando FFT.
• transformada rápida de Fourier (FFT): FFT é definido como um algoritmo usado para calcular um espectro a partir de uma forma de onda Temporal. Por outras palavras, é um cálculo destinado a quebrar um sinal em todas as suas frequências. Se você se lembrar do domínio do tempo e domínio de frequência discutido acima, FFT converte um sinal do domínio do tempo para o domínio de frequência. A transformada rápida de Fourier é mais frequentemente usada para detectar falhas de máquina como desalinhamento ou desequilíbrio.medição de fase: quando se fala de análise de vibrações, a fase é uma diferença de tempo relativa entre dois sinais medidos em unidades de ângulo em comparação com o tempo. Só funciona se os dois sinais que estão a ser comparados forem da mesma frequência. A medição de fase é usada em conjunto com FFT para decifrar falhas de máquina como peças soltas, desalinhamento e desequilíbrio.análise de ordem: a análise de ordem é uma variação da análise FFT e é utilizada principalmente para quantificar vibrações de máquinas com rotações variáveis por minuto (RPM). Em outras palavras, análise de ordem é a análise de frequência onde o eixo de frequência do espectro é mostrado em ordens de RPM ao invés de hertz. O termo “ordens” refere-se a uma frequência que é um múltiplo de uma velocidade de rotação de referência. Por exemplo, se um sinal de vibração é igual ao dobro da frequência de rotação do motor, a ordem é duas.
• densidade espectral de potência (PSD): a densidade espectral de potência é calculada multiplicando a amplitude da FFT por suas diferentes formas para normalizá-la com a largura da barra de frequência (largura da barra refere-se aos valores agrupados Do Eixo x). Pense em PSD como olhando para vibrações” aleatórias ” ou movimento em muitas frequências diferentes. PSD compara com precisão sinais de vibração aleatórios que têm comprimentos de sinal diferentes.
• Análise do Envelope: A análise de Envelope é uma forma de análise de vibração que pode detectar impactos com energia muito baixa, muitas vezes escondida por outros sinais de vibração. É uma ferramenta de diagnóstico popular para dentes de engrenagens danificados e rolamentos.órbita: a órbita é definida como um gráfico de uma manga com a linha central do diário. Mede-se colocando duas sondas na caixa de rolamento a 90 graus de distância. Os dados dessas sondas podem ser exibidos digitalmente e usados para detectar vibrações do eixo causadas pelo turbilhão de óleo girando no interior, fazendo com que o diário se mova. Análise de ressonância: A análise de ressonância identifica todas as vibrações e frequências naturais nas máquinas. A presença de ressonância significa alta vibração, que pode atingir níveis prejudiciais.nível geral de vibração: pode pensar em verificar o nível geral de vibração como uma “verificação aproximada” numa máquina. Ao sentir uma máquina com a mão, você pode determinar um senso geral de se ela está correndo aproximadamente sobre uma banda de frequência larga. Esta verificação inicial é melhor em máquinas rotativas, em particular máquinas de alta velocidade. Não é normalmente aplicável a máquinas recíprocas.
• Análise espectral da vibração: a análise espectral é o processo de transformação de um sinal do domínio do tempo para o domínio da frequência. É feito muitas vezes usando FFT. O sinal é analisado para determinar quaisquer frequências substanciais provenientes dos componentes da máquina. Onde há um pico no sinal de frequência, essa é a fonte provável de vibração. Aplicações comuns para a análise espectral incluem a velocidade de rotação de um eixo ou a frequência com que a mistura de dentes ocorre em um par de rodas de engrenagem.monitorização de frequências discretas: Se for necessário monitorizar um componente específico dentro de uma máquina, a monitorização discreta da frequência mede o nível de vibração que está a ser gerado numa frequência específica que esse componente seria esperado gerar. Por exemplo, se você quiser olhar para um determinado eixo de uma máquina, você transformaria o monitoramento para a velocidade de rotação dessa máquina. A frequência discreta é calculada utilizando o algoritmo FFT.monitorização de impulsos de choque: a monitorização de impulsos de choque é uma técnica de manutenção preditiva que monitoriza os rolamentos dos elementos de rolamento com um instrumento de mão. O instrumento handd-held emite uma frequência natural que é excitada por choques ou vibrações geradas por Rolamentos rolantes. Em outras palavras, quando duas peças de metal se tocam enquanto em movimento, ondas de choque se desenvolvem a partir do impacto, que viaja através do metal. Esta onda de choque é usada na monitorização do pulso de choque. medição de Kurtosis: a Kurtosis dá-lhe uma medida da” centelha ” de um sinal aleatório. Sinais com um valor de kurtosis mais elevado têm mais picos que são maiores do que três vezes o valor de raiz quadrada média do sinal (RMS). Em análise de vibração, kurtosis é usado para monitorar o desenvolvimento de fadiga em rolamentos de rolamento com um instrumento simples.uma vez que os sinais mudam com o tempo, a média do sinal é importante na análise do espectro porque determina o nível do sinal em cada frequência. É particularmente importante para medições de baixa frequência porque eles precisam de um tempo médio mais longo para obter uma estimativa estaticamente precisa do espectro. A média de Sinais é frequentemente utilizada na monitorização de uma arte em relação à sua velocidade de rotação. Neste exemplo, a média de sinal irá mostrar-lhe a ação cíclica de cada dente na engrenagem. Se um dente tem uma fenda grande, Ele seria detectado devido à sua maior flexibilidade.análise Cepstrum: originalmente inventado para caracterizar ecos sísmicos produzidos por terremotos e explosões de bombas, cepstrum é usado para olhar os padrões repetidos em um espectro. Os padrões repetidos no espectro são sentidos como um ou dois componentes no cepstrum com vários conjuntos de bandas laterais, o que pode ser confuso. O cepstrum separa essas bandas laterais como a forma como o espectro separa os padrões repetitivos de tempo na forma de onda. A análise Cepstrum é frequentemente utilizada para observar interações entre a frequência de rotação dos rotores com palhetas e a frequência de passagem da lâmina. Outro exemplo é examinar as frequências de meching dentário da engrenagem e velocidade de rotação da engrenagem.todas estas técnicas de análise de vibrações ajudam a identificar três parâmetros principais: aceleração, velocidade e deslocamento. Cada um destes parâmetros enfatiza certas faixas de frequência em sua própria maneira e pode ser analisado em conjunto para diagnosticar problemas. Vamos dar uma olhada em cada parâmetro. Aceleração: a aceleração atribui maior importância às altas frequências. Um sinal de aceleração não é exclusivo, no entanto. O sinal de aceleração pode ser convertido em velocidade ou deslocamento. deslocamento: assim como a aceleração coloca maior importância em altas freqüências, o deslocamento olha para baixas freqüências. As medições de deslocamento são geralmente usadas apenas quando examinam a imagem ampla das vibrações mecânicas. Você pode usar deslocamento para descobrir desequilíbrio em uma parte rotativa devido a uma quantidade significativa de deslocamento nas frequências de rotação do eixo da máquina. velocidade: a velocidade está relacionada com a força destrutiva da vibração, tornando-a o parâmetro mais importante. Ele coloca igual importância em frequências altas e baixas. Normalmente, o valor RMS da velocidade (medido na gama de 10 a 10 000 Hz) mostra o melhor sinal de gravidade da vibração. RMS é calculado multiplicando a amplitude do pico por 0,707.

abaixo está um exemplo de como a aceleração, deslocamento e velocidade se parecem no mesmo sinal. Você pode ver alguns picos nas mesmas frequências, mas cada um tem amplitudes diferentes. Este é um bom visual de como cada parâmetro atribui uma importância diferente às gamas de frequência.

Vibration Analysis Tools and Technology

Advanced technology, particularly advances in wireless technology, has greatly improved how vibration analysts collect, interpret and share data. Hoje, analisadores de vibrações são extremamente portáteis, se comunicam com smartphones e tablets em tempo real, e podem gerar FFT em resolução extremamente alta. Muitas empresas de instrumentos de vibração desenvolvem seus próprios aplicativos para se comunicar entre si. outra forma de tecnologia avançada que você verá com os instrumentos de interpretação da análise de vibrações é a simulação em 3D de formas de deflexão operacionais (ODS) de vibrações de máquinas. Em poucas palavras, este tipo de software exagera os movimentos induzidos pela vibração em um modelo 3D para que você possa visualizar as forças que impactam sua máquina enquanto ela está funcionando. algumas empresas de instrumentos de análise de vibrações oferecem bases de dados com milhares de frequências de falhas de rolamento pré-carregadas para ajudá-lo a identificar certas frequências de falhas para os seus rolamentos. Alguns softwares podem monitorar continuamente a geometria de seus elementos de rolamento e avisá-lo quando possíveis falhas prematuras podem ocorrer.

tal como acontece com a tecnologia mais avançada, a maioria dos dados de análise de vibrações é automaticamente enviada para a nuvem e está disponível no seu dispositivo móvel, computador ou directamente a partir do seu navegador. Isto é especialmente útil se estiver a efectuar uma análise de vibrações como consultor de terceiros, para que possa partilhar livremente os espectros com os seus clientes. os métodos e ferramentas discutidos neste artigo não só são ótimos para determinar o que há de errado com uma peça de equipamento ou maquinaria (reativa), mas também podem ser usados para capturar problemas antes de causarem tempo de inatividade significativo (proativo). O uso da análise e monitorização de vibrações permite que você olhe quantitativamente para a fraqueza estrutural ou frouxidão, a frouxidão do componente rotativo e se a ressonância está presente. se implementado correctamente, a monitorização contínua das vibrações ajuda a optimizar o desempenho das máquinas. Com o uso da tecnologia moderna, você pode fazer leituras de vibração contínua em vários equipamentos em tempo real e ter os dados enviados diretamente para o seu smartphone, tablet ou desktop através da nuvem.equipamento crítico de monitorização: Equipamento crítico é qualquer peça de equipamento ou máquina que pode fazer com que você tenha um grande impacto financeiro se uma falha ocorrer. A monitorização contínua das vibrações ajuda a detectar discrepâncias no espectro de vibrações, o que pode revelar problemas de lubrificação e defeitos bem antes de grandes problemas aparecerem.monitorar equipamentos fortemente usados: muitas plantas operam 24 horas por dia, 7 dias por semana, apenas parando mensalmente ou trimestralmente para manutenção de rotina. Parar mais do que isso pode custar à planta uma quantidade significativa de dinheiro. A monitorização contínua das vibrações em Linha ajuda a monitorizar o estado das máquinas fortemente utilizadas ou das máquinas com problemas e envia alertas quando essa condição se altera. monitorar equipamentos de difícil acesso: realizar manutenção em equipamentos localizados em locais de difícil acesso é difícil. Máquinas em telhados, torres de resfriamento e aqueles que operam em áreas de alta temperatura podem ser continuamente monitorados para anomalias de vibração, permitindo que a manutenção seja feita em um momento conveniente. Isso impede o tempo de inatividade não planejado e impede que a equipe de manutenção acesse esses locais desnecessariamente.

Análise de vibrações estudo de caso

as ferramentas e técnicas utilizadas no processo de análise de vibrações podem ser um pouco confusas no papel, por isso vamos dar uma olhada em um exemplo do mundo real das tecnologias de CIV. Este estudo de caso específico examina o ensaio de uma unidade de tratamento de ar numa instalação farmacêutica. A unidade é necessária para executar duas ventoinhas de abastecimento com capacidade para cumprir os requisitos fechados de fluxo de ar. A unidade de movimentação de ar tem duas ventoinhas acopladas diretas, cada uma equipada com um motor de 150 cavalos. A avaliação inicial da unidade de ventiladores mostrou que a unidade funcionava normalmente quando uma ventoinha estava em execução, mas uma vez que a segunda Ventoinha estava ligada, problemas de vibração se apresentaram em certos pontos de jogo. a análise das vibrações revelou que, quando a ventoinha n. o 2 foi ligada, ocorreu um ligeiro aumento da amplitude das vibrações nos três pontos de medição, enquanto a ventoinha n. o 1 permaneceu a mesma. Os testes mostraram que a maior amplitude apareceu no motor exterior vertical a 0,456 polegadas por segundo, com um pico dominante a 841 ciclos por minuto, de acordo com a IVC Technologies. Isto indica que o problema pode ser uma vibração de ressonância estrutural, uma vez que os dados espectrais não mostraram outros sinais de problemas mecânicos.

*Informação da IVC Technologies Air Handling Unit Case Study

Como consultor, a IVC Technologies recomendou que a empresa inspecionasse a estrutura do quadro e o absorvedor dinâmico da ventoinha n. º 2. Um teste de solavancos também foi recomendado para localizar e analisar ainda mais a vibração de ressonância.