ANALISE DE VIBRAÇÕES MODULO I.

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1 ANALISE DE VIBRAÇÕES MODULO I

2

3 F 2 F 1

4 VIBRAÇÕES MODULO I O QUE PREDITIVA? Manutenção preditiva tem como conceito o ato de predizer o estado de desgaste ou integridade dos componentes de máquina, isso hoje na industria. Mas manutenção preditiva é mais do que meramente o ato predizer, é sistema de manutenção que permite a aculturamento na industria que permite ao modelo de industria moderna o controle e gestão e seus equipamentos. Podemos definir manutenção preditiva também como uma idéia de controle para crescimento e racionalização de recursos na indústria. Outro conceito de manutenção preditiva que também esta certo é o ato de mensurar por quaisquer meio de controle ou parâmetros o desgaste ou condição do equipamento. Podemos citar como modelos de controle: Temperatura:

5 VIBRAÇÕES MODULO I O QUE PREDITIVA? Analise de Óleo (Tribologia); Medições de corrente (elétrica); Medições de pressão (hidráulica); Medições de desgaste feitas com instrumentos; Medições de vibração (mecânica); Varias outros modelos de controle que podem ser considerados como manutenção preditiva, ato ou efeito de controlar através de valores mensuráveis determinada condição ou integridade de um equipamento ou processo. Dos modelos de manutenção preditiva citados podemos afirmar que um dos modelos de melhor empregabilidade e que obtém o resultado em prazos mais curtos é a Analise de vibração.

6 VIBRAÇÕES MODULO I O QUE PREDITIVA? Manutenção preditiva também pode ser definida como um conjunto de ações que permitem manter ou restabelecer um estado operacional ou assegurar a funcionalidade do equipamento. Existem basicamente 3 tipos de manutenção: 1. Manutenção corretiva; 2. Manutenção sistemática (preventiva); 3. Manutenção condicional ou preditiva.

7 VIBRAÇÕES MODULO I O QUE PREDITIVA? Manutenção corretiva é a mais antiga das manutenções, política que corresponde a uma atitude curativa, efetua-se o conserto após a quebrado do equipamento, as características da manutenção corretiva são negativas: 1. Na medida que os equipamentos vão envelhecendo o custo da manutenção aumenta consideravelmente. 2. As quebras não previstas traduzem-se por uma parada imprevista. Gerando grandes perdas de produção. Manutenção sistemática (preventiva), aplica critérios estatísticos, recomendações do fabricante e conhecimentos práticos sobres os equipamentos. E definido um programa de manutenção com intervenções e troca de componentes em períodos pré definidos. A vantagem deste tipo de manutenção é que as operações de parada são pré definidas, permitindo o gerenciamento adequado da produção. As desvantagens são: 1. Custodeproduçãoseelevapoispassaaenglobarasperdasdasparadas. 2. Desmontagem acarreta em troca de peças, aumentando o custo da manutenção. 3. A desmontagem e remontagem podem acontecer de se danificar um componente que antes estava bom.

8 VIBRAÇÕES MODULO I O QUE PREDITIVA? Manutenção preditiva ou condicional, é o tipo de manutenção que esta condicionada a algum tipo de informação reveladora do estado de degradação do equipamento. Nesse tipo de manutenção as inspeções periódicas se limitam ao monitoramento dos parâmetros que possam indicar o estado de desgaste do equipamento. Se algum parâmetro monitorado indicar uma falha no funcionamento de um determinado componente, faz-se um tendência evolutiva do defeito e quando chega-se a níveis considerados críticos de falha programasse a intervenção somente no componente que esta apresentando a falha. A principal vantagem dessa manutenção é a diminuição dos custos e produção e manutenção. As interrupções periódicas não existem nessa manutenção e tem uma diminuição significativa das probabilidades de interrupção abrupta do processo. Vantagens: 1. Aumento da vida útil dos componentes e equipamentos. 2. Eliminação de paradas abruptas 3. Diminuição dos estoques de peças. 4. Diminuição do custo de manutenção. 5. Minimização das paradas não programadas.

9 VIBRAÇÕES MODULO I O QUE VIBRAÇÃO? Vibraçãopode ser tecnicamente definida como a oscilação de um corpo em torno de um referência, a vibração esta presente em torno de todos os meios físicos de nosso quotidiano, nos aviões, carros, na industria em nosso corpo e varias situações do dia a dia. Muitas vezes as vibrações em determinadas condições são maléficas, causando desgaste e danos muitas vezes irreparáveis. As vibraçõesna industria e na manutenção preditiva tem como idéia o seguinte princípio: todos os equipamentos e componentes do equipamento geram vibração, mapeando as freqüências de vibração de cada componente podemos associar a sua condição e integridade associando freqüência e amplitude. Portanto nesse conceito já temos praticamente a definição da função do analista de vibrações, serve ao analista de vibrações conhecer as freqüências de desgaste e correlacioná-las a suas amplitudes determinando onde esta os componentes de maior desgaste e indicam a equipe de manutenção onde direcionar os esforços. Algumas condições determinadas vibraçõessão necessários e induzidas, como em motovibradores e bielas, mas mesmo nesses equipamentos tidos como especiais as vibrações podem ser monitoradas.

10 VIBRAÇÕES MODULO I O QUE ANALISE DE VIBRAÇÃO? Considerando que a deterioração do equipamento traduz-se por um modificação da energia vibratória e a conseqüência disso é o aumento das amplitudes das vibrações, podemos com a aquisição dessas vibrações em pontos determinados acompanhar a evolução desse sinal e identificar novos eventos que determinam as falhas. O aparecimento de níveis abruptos são indicadores de uma degradação ou má funcionalidade dos componentes. Na analise de vibrações é necessário utilizar técnicas de processamento do sinal com o objetivo de extrair o número maior de informações possível que possa ser correlacionado com alguma característica de falha do equipamento. Os sinais processados mais comuns são: 1. Espectro de aceleração 2. Espectro de velocidade 3. Envelope de aceleração 4. Sinalnotempo Existem outros processamento também menos comuns como diagramas de orbita, gráfico polar, cepstrum, espectro de corrente elétrica entre outros.

11 VIBRAÇÕES MODULO I SISTEMA MASSA/MOLA? Para entendermos vibração temos que ter em mente alguns conceito de física e um desse conceitos é o sistema massa/mola, através do conceito massa mola podemos entender o conceitos de ressonância, freqüência, período, freqüência natural: K= rigidez da mola (N/m) m= massa.a C= constante amortecimento do conjunto Massa M F P = 1 2.π k m Mola Cte. k Amortecedor Coeficiente C

12 VIBRAÇÕES MODULO I O QUE É FREQUENCIA? Não há como separar os conceitos de vibração e freqüência, funciona como se tentássemos negar a associação dos olhos e da visão, impossível. Freqüência é uma grandeza física ondularia que indica o número de revoluções (ciclos, revoluções, oscilações) por unidade de tempo. Podemos medir o tempo decorrido durante um movimento de vibração, esse tempo recebe o nome de período. De forma simples definimos freqüência como o numero de eventos em um determinado intervalo de tempo. Jáotempoderealizaçãodeumciclochamamosdeperíodo. Freqüência F é numero de repetições (periodo) deste fenômeno em segundos. 1 Hz = 1 ciclo por segundo 1 sec. Para um sinal senoidal: X = A 0-p.sen(ω.t+ϕ) ω = 2.π.F Exemplo: A rotação de um motor 1800 rpm, portanto: 1800/60= 30Hzourps. Freqüência informa a origem da vibração!

13 VIBRAÇÕES MODULO I O QUE É PERÍODO? Períodocomo vimos é o tempo de realização de um ciclo ou evento, o período pode ajudar a definir as freqüências fundamentais e rotações dos equipamentos. Período T é o intervalo de tempo que separa duas passagens sucessivas em uma mesma posição e sentido. Período se exprime em segundos (s): T T= 1 F Períododefine a duração da volta do eixo da maquina.

14 VIBRAÇÕES MODULO I QUE GRANDEZAS USAMOS? As grandezas de vibração utilizadas são: Deslocamento; Velocidade; Aceleração. Essas grandezas físicas estão ligadas entre si por relações matemáticas. Essas relações são simples para um sinal puramente senoidal. A escolha de uma ou outra grandeza é fundamental na analise de vibração.

15 VIBRAÇÕES MODULO I DESLOCAMENTO? O deslocamento quantifica a amplitude máxima de um sinal de vibração. Historicamente essa foi primeira grandeza a ser utilizada, devido aos recursos utilizados no inicio das primeira medições de vibração. T=1/F Um sinal de vibração senoidal gerado por um desbalanceamento simples pode ser expresso por: d(t) = D.sen (2.π 2.π.F.t+ϕ) D A unidade utilizada para a medição de deslocamento é o micron (µm)

16 VIBRAÇÕES MODULO I VELOCIDADE? Em Física, velocidade (símbolo v) é a medida da rapidez com a qual um corpo altera sua posição. A velocidade média, que é uma medida da velocidade, é a razão entre um deslocamento e o intervalo de tempo levado para efetuar esse deslocamento. A velocidade de um movimento corresponde à variação da sua posição com o tempo. Matematicamente, a velocidade se exprime pela derivada do deslocamento em relação ao tempo: v(t)= d[d(t)] dt Um sinal senoidal gerado por um desbalanceamento simples se expressa por: v(t) = V.sen (2.π 2.π.F.t+ϕ) V T=1/F A unidade utilizada é o mm/s

17 VIBRAÇÕES MODULO I ACELERAÇÃO? Em Física, a aceleração (símbolo: a) é a taxa de variação (ou derivada em função do tempo) da velocidade. Ela é uma grandeza vetorial de dimensão comprimento/tempo² ou velocidade/tempo. Em unidades SI, é quantificada em metro por segundo ao quadrado (m/s²). No CGS, é quantificada em Gal, sendo que um Gal equivale a um centímetro por segundo ao quadrado(cm/s²). Aaceleraçãode um movimento corresponde à variação da velocidade com o tempo. Matematicamente, a aceleração se exprime como a derivada da velocidade com o tempo. a(t)= d[v(t)] dt a(t) = A.sen (2.π 2.π.F.t+ϕ) A T=1/F A unidade utilizada é g.

18 VIBRAÇÕES MODULO I RELAÇÃO ENTRE AS GRANDEZAS? Para o caso de uma vibração puramente senoidal, os valores mensurados em deslocamento, velocidade e aceleração são ligados por funções simples relacionadas com a freqüência: V= A 2.π.F D= V 2.π.F com as unidades: D em µm V em mm/s A em g V=1561. D=159. A F V F D= A 4.π 2.F 2 D= F 2 Nota: 1g = m/s 2

19 VIBRAÇÕES MODULO I INFLUENCIA DAS GRANDEZAS? O deslocamento é inversamente proporcional ao quadrado da freqüência. Quanto maior a freqüência, menor o deslocamento: é utilizado para freqüências muito baixas: F 100Hz A velocidade é inversamente proporcional à freqüência. Quanto maior a freqüência, menor a velocidade: é utilizada para freqüências baixas: F 1000Hz A aceleração, representativa das forças dinâmicas, não depende da freqüência: este é um parâmetro privilegiado em análise de vibrações pelo seu grande domínio de freqüências. 0 F 20000Hz

20 VIBRAÇÕES MODULO I O QUE É FFT (FOURIER)? A Transformada de Fourier, baptizada em homenagem a Jean-Baptiste Joseph Fourier, é uma transformada integral que expressa uma função em termos de funções de base sinusoidal, i.e., como soma ou integral de funções sinusoidais multiplicadas por coeficientes ("amplitudes"). Existem diversas variações directamente relacionadas desta transformada, dependendo do tipo de função a transformar. O conjunto de definições e princípios expostos adiante são baseados na hipótese que o sinal é uma senóide pura. Da prática, as vibrações reais são infinitamente mais complexas, constituidas de um grande número de componentes de origens múltiplas e moduladas por um grande número de parâmetros. Não obstante, nós veremos adiante que vibrações complexas podem aparecer com a superposição de componentes elementares puramente senoidais para o qual estes princípis são aplicáveis. A transformação tempo - freqüência ou transformada de Fourier é uma das ferramentas utilizadas com este propósito.

21 VIBRAÇÕES MODULO I O QUE É SINAL NO TEMPO? O sinal de vibração temporal é composto de sinais periódicos e não periódicos (ruído de fundo). Todas as componentes são somadas ao sinal resultante.

22 VIBRAÇÕES MODULO I O QUE É SINAL NO TEMPO (FFT)? A decomposição de um sinal de vibração periódico complexo em suas diferentes componentessenoidais,representadascadaumadelasporsuaamplitudea i esuafreqüência F i éfeitaporumatransformaçãotempo-freqüênciachamadade TransformadadeFourier. Esta função matemática faz uma transposição do sinal de domínio temporal para o domínio freqüêncial. A representação do sinal obtido é denominado espectro em freqüências. A Transformada de Fourier é implementada pelos analisadores de espectros modernos e são chamadosde FFT(Fast Fourier Transform ou Transformada Rápida de Fourier).

23 VIBRAÇÕES MODULO I O QUE É SINAL NO TEMPO (FFT)? FFT F 1 =1/T 1 A1rms FFT F 2 =1/T 2 A 2rms

24 VIBRAÇÕES MODULO I O QUE É SINAL NO TEMPO (FFT)? O espectro final contem um conjunto de freqüências senoidais (picos discretos) constituidos do sinal de vibração original. FFT

25 VIBRAÇÕES MODULO I O QUE É SINAL NO TEMPO (FFT)? Sinal temporal Sinal freqüencial FFT

26 VIBRAÇÕES MODULO I O QUE É SINAL NO TEMPO (FFT)? Sinal com domínio no tempo 4.F 0 3.F 0 2.F 0 F 0

27 VIBRAÇÕES MODULO I AMPLITUDE Noção de amplitude e de freqüência: A análise das diferentes fontes sonoras podem ser feitas: Pelaamplitude:dossonsmaisbaixosparaosmaisaltos. Pelafreqüência:dossonsmaisgravesparaosmaisagudos. Uma analogia pode serfeita com uma orquestra. A música é a soma de diversas amplitudese freqüências: Otamborpelossonsgraves Oviolinopelossonsagudos Uma analogia pode serfeita com uma orquestra. A música é a soma de diversas amplitudese freqüências: Otamborpelossonsgraves Oviolinopelossonsagudos

28 VIBRAÇÕES MODULO I AMPLITUDE Não há como desvincular a amplitude do sinal pela grandeza escolhida para monitoramento, pois as unidades e valores se diferenciarão de acordo com essa escolha. As vibrações de uma máquina são percebidas pelo simples contato da mão com a sua estrutura.

29 VIBRAÇÕES MODULO I AMPLITUDE Outro fator que interfere na amplitude do sinal é posicao que é instalado o sensor de vibracao, devemos ter mente alguns detalhes sobre rigidez do ponto onde se instala o sensor. Não há como obter um sinal confiavel medindo em partes não rígidas do equipamento. Éraroseconseguirfazeradistinçãodasorigensdasfontesdevibraçãocomasmãos,pode-se sentir a vibracao mas nao distinguir as vibracoes. A percepção da energia de vibração é diferente dependendo de onde a mão ou sensor é colocado: mancal (1), carcaça (2), skid (3) e no chão (4). Em locais distantes do ponto de origem da vibracao pode se perder a amplitude ou aumentar em alguns casos dando a falsa observacao de melhora ou piora da condicao da maquina

30 VIBRAÇÕES MODULO I AMPLITUDE Portanto a posição do instalcao do sensor é fundamental para a confiabilidade da amplitude edosinal. A escolha das grandezas interferem da seguinte maniera: sabe-se que as grandezas para a analise de vibração deslocamento, velocidade e aceleração. Cada grandeza dessas citadas podem obviamente ser convertidas uma pela outra, mas o ajuste do sinal primeiro a ser coletada é fundamental para a confiabilidade do sinal, ou seja, tecnicamente é possivel se converter uma grandeza pela outra nos softwares de vibraçoes atuais, mas a condição original de aquisição do sinal é de uma confiabilidade maior, atraves de testes pode se comprovar. A maneira mais confiavel de se transformar um sinal pelo outro é atraves do pós processamento, ferramenta qua existe em alguns softwares que permite adquirir o sinal no tempo(materia prima) e gerar o espectro no proprio computador após a coleta. As unidades estão relacionadas as grandezas e amplitudes, as grandezas e suas unidades de medida são: 1. Deslocamento(microns- µm) 2. Velocidade (mm.s) 3. Aceleração (g ou g`s)- Nota: 1g = m/s 2

31 VIBRAÇÕES MODULO I TIPOS DE VIBRAÇÃO Os sinais de vibração pode ser classificados em 3 tipos, vibração periódica, vibração aleatória e vibrações transitórias. 1. Vibração Periódica são vibrações que se repetem em intervalos de tempo. São as vibrações no diagnóstico de máquina, a cada ciclo de rotação da-se a repeitção dos eventos da máquina. A maioria dos sinais são periodicos.

32 VIBRAÇÕES MODULO I TIPOS DE VIBRAÇÃO 2. Vibração Aleatória são vibrações que em máquinas normalmente são de origem hidráulica ou aerodinâmica. São exemplos a cavitação e instabilidade de bombas hidráulicas. Turbulência e deslocamento em ventiladores também são vibrações aleatórias. São vibrações imprevisíveis quanto a seu valor e frequencia. Os sinais aleatórios não são periodicos e não possuem uma composição harmônica definada. Modelo de propulsorgerando a cavitação em um túnelde água Danos causados por cavitação em uma Turbina

33 VIBRAÇÕES MODULO I TIPOS DE VIBRAÇÃO 3. Vibração transitória existente apenas num espaço limitado de tempo, sendo nula em qualquer outro. São exemplos arranques e paragens de máquina ou quando muda a condição de funcionamento como carga e alívio de compressores e bombas, são importantes para avaliação de ressonância e velocidades críticas. mm/s 90 FASE 180 AMPLITUDE

34 VIBRAÇÕES MODULO I MODO DE DETECÇÃO Os modos de detcção de vibração são: 0 a pico, pico a pico e RMS ROOT MEAN SQUAREOU VALOR EFICAZ. Os 3 podem ser usados porém existem certos cuidados que devemos ter na escolha de qual modo de quantificação das vibrações utilizaremos. Existem alguns equipamentos onde não se emprega do forma confiável as detecções de pico a pico e 0 a pico, como em compressores de parafuso devido as vibrações transitórias nestes equipamentos, como exemplo se ao tormamos leitura na unidade de determinado compressor de ar o mesmo alternar de carga para desgarga e tivessemos com a parameterização de pico a pico teríamos valores em alta frequencia bastante elevados o que poderiaporemchequeodiagnótico,poisacurvadetendenciadefalhaemaceleraçãonesse caso ficaria muito elevada indicando uma falha ou anormalidade onde teríamos somente um pulsodevibraçãodecargaealívio. Portanto a quantificação das vibrações pode ser dado em 3 seguintes tipos: 1. Zero-a-pico valormedidodezeroatéopicomaisaltadaonda. 2. Pico-a-pico valor medido entre os extremos da onda. 3. Valormédio médiadosvaloresmedidosemumintervalodetempo(rms)

35 VIBRAÇÕES MODULO I MODO DE DETECÇÃO RMS ROOT MEAN SQUARE OU VALOR EFICAZ. Na verdade tecnicamente a RMS é o melhor método de detceção de vibração pois aponta de forma mais correta a energia real de vibração do equipamento.

36 VIBRAÇÕES MODULO I ACELEROMETROS Um transdutor sente uma quantidade física como vibração, temperatura, ou pressão, e a converte em um sinal elétrico proporcional à essa variável. Um transdutor de vibração mede movimento mecânico e converte o movimento em uma saída elétrica correspondente. É freqüentemente chamado de "sensor." Um transdutor é o primeiro vínculo vital em uma cadeia de medição. O transdutor usado precisa ser sensível o bastante para medir a amplitude com precisão, além de ter um alcance de freqüência suficiente para abranger toda a gama de sinais gerada pelos diversos componentes da máquina, cujo estado queremos avaliar. Embora nem sempre é fácil obter informações sobre os componentes da máquina, elas são fundamentais para definir a gama de freqüências a ser analisada e o sensor mais adequado, levando em consideração também a sensibilidade, alcance de freqüência e freqüência natural montada dos transdutores disponíveis.

37 VIBRAÇÕES MODULO I TIPOS DE ACELEROMETROS Os transdutores de vibração são classificados em função do princípio de funcionamento e da grandeza medida (deslocamento, velocidade ou aceleração). Há muitas situações em que o uso de um certo tipo de transdutor é mais vantajoso. Os acelerômetros medem aceleração diretamente. Se os sinais forem integrados, eles medem velocidade. Se integrados duplamente, medem deslocamento. A integração é feito eletronicamente, com boa precisão, por circuitos especiais dentro do coletor/analisador ou do próprio transdutor. Transdutores de velocidade medem velocidade diretamente. Se os sinais forem integrados, eles medem deslocamento. Como o processo de derivação para obtenção de sinais de aceleração é menos preciso do que o de integração, em aplicações práticas, os sensores de velocidade são empregados apenas para medir velocidade ou deslocamento. Transdutores de deslocamento medem deslocamento diretamente. Devido às dificuldades inerentes ao processo de derivação eles não são empregados em medidas de velocidade ou aceleração.

38 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE DESLOCAMENTO Sensores de deslocamento sem contato, também denominados "proxímetros", geralmente operam segundo o princípio de Correntes de Foucault ("Eddy Current" ou Correntes de Fuga). Sua principal aplicação é a monitoração contínua e a proteção de máquinas rotativas equipadas com mancais de deslizamento. Como a transmissão de vibrações através desses mancais é muito pequena, para se obter uma proteção eficaz dessas máquinas é necessário medir as vibrações do próprio eixo. Além disso, para se avaliar o estado e o desgaste dos mancais de escora dessas máquinas, é fundamental conhecer a posição axial dos seus rotores. Como permitem realizar medições sem contato de vibração e também de posição, os proxímetros têm obtido grande aceitação na monitoração de máquinas críticas com mancais de deslizamento. Esses sensores geralmente são instalados pelos próprios fabricantes dessas máquinas, junto às sedes dos mancais, observando as vibrações radiais dos eixos e a posição axial dos rotores. Os sinais dos sensores são enviados a monitores permanentes, que podem sinalizar no caso de vibração elevada ou desativar automaticamente as máquinas no caso de falha do mancal de escora.

39 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE DESLOCAMENTO Na verdade, esse transdutor é um sistema composto por um sensor ou "sonda", um cabo de extensão e um circuito oscilador e demodulador. O sensor consiste de uma bobina construída com um fio de liga especial, montada em um carretel plástico ou de material cerâmico não condutor e alojada em uma carcaça metálica. Em operação, o sensor é excitado por um sinal com freqüência de aproximadamente 1,5 Mega Hz (1,5 x 106 Hz), gerado por um oscilador e transmitido através do cabo de extensão. Essa excitação produz um campo magnético que é irradiado da extremidade do sensor. Quando a extremidade do sensor é colocada próxima de um alvo de material condutor, cuja posição se deseja medir, correntes de Foucault são induzidas na superfície do material, extraindo energia do sinal de excitação e diminuindo a sua amplitude. Dentro da seção demoduladora, um circuito mede a amplitude do sinal de excitação, gerando um sinal proporcional à distância entre a ponta sensora e a superfície do alvo. Assim, quando a distância da extremidade do sensor ao material condutor varia, uma voltagem correspondente é produzida na saída do oscilador demodulador, que varia proporcionalmente com a distância entre a extremidade do sensor e a superfície do alvo de material condutor.

40 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE DESLOCAMENTO - Esquema do Sistema de Medição de Deslocamento por Corrente de Foucault

41 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE DESLOCAMENTO Uma curva típica de calibração de um proxímetroé mostrada na Figura 3. A curva pode ser dividida em três regiões, iniciando com o sensor em contato com a superfície condutora e uma saída nula do oscilador/demodulador. Na maioria dos sistemas, a voltagem de saída não varia até que o sensor seja afastado de uma pequena distância do alvo. Quando o sensor é afastado, em um determinado ponto, a voltagem de saída irá crescer repentinamente e, em seguida, entrar na segunda região ou região linear, aonde qualquer mudança na distância ("gap") produz uma mudança proporcional correspondente na saída do demodulador. Dentro da faixa linear, que tipicamente pode se estender de 250 a mm, as Normas requerem relações padrões de 4 mv/mm ou 8 mv/mm entre o folga ("gap") e a voltagem de saída. Desta forma, uma variação de 250 mm na folga deve produzir uma mudança de voltagem de 1 volt a 4 mv/mm ou 2 volts a 8mV/mm. Á medida que o sensor é afastado ainda mais, o sistema perde sua relação linear entre a voltagem de saída e folga, uma vez que a saída do oscilador/demodulador se aproxima da tensão de alimentação. Assim, o sensor deve ser sempre instalado de tal forma que opere dentro da faixa linear.

42 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE DESLOCAMENTO Uma curva típica de calibração de um proxímetroé mostrada na Figura 3. A curva pode ser dividida em três regiões, iniciando com o sensor em contato com a superfície condutora e uma saída nula do oscilador/demodulador. Na maioria dos sistemas, a voltagem de saída não varia até que o sensor seja afastado de uma pequena distância do alvo. Quando o sensor é afastado, em um determinado ponto, a voltagem de saída irá crescer repentinamente e, em seguida, entrar na segunda região ou região linear, aonde qualquer mudança na distância ("gap") produz uma mudança proporcional correspondente na saída do demodulador. Dentro da faixa linear, que tipicamente pode se estender de 250 a mm, as Normas requerem relações padrões de 4 mv/mm ou 8 mv/mm entre o folga ("gap") e a voltagem de saída. Desta forma, uma variação de 250 mm na folga deve produzir uma mudança de voltagem de 1 volt a 4 mv/mm ou 2 volts a 8mV/mm. Á medida que o sensor é afastado ainda mais, o sistema perde sua relação linear entre a voltagem de saída e folga, uma vez que a saída do oscilador/demodulador se aproxima da tensão de alimentação. Assim, o sensor deve ser sempre instalado de tal forma que opere dentro da faixa linear.

43 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE DESLOCAMENTO Vale ressaltar que o sensor, o cabo de extensão e o oscilador demodulador constituem um circuito ressonante sintonizado e, para máxima precisão, cada conjunto deve ser calibrado individualmente. Entretanto, a maioria dos fabricantes especifica modelos de sensor, geralmente através do diâmetro da extremidade e do comprimento total de cabos que devem ser usados com cada modelo de circuito oscilador/demodulador. Desde que essas especificações sejam seguidas, as tolerâncias de fabricação manterão uma precisão de medição aceitável, sem que seja necessária uma recalibração quando componentes forem substituídos. Curva de Calibração Típica de um Proximetro

44 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE DESLOCAMENTO A inclinação da curva e a faixa linear varia com mudanças na condutividade e permeabilidade do alvo. Dessa forma, um conjunto calibrado para alvos de um certo material não deve ser usado com alvos de outro tipo sem recalibração. Se um conjunto calibrado para aço 4140 for usado sem recalibração em um material como aço inoxidável ou Inconel, a inclinação da curva aumentará, produzindo uma voltagem de saída maior para uma dada folga. A temperatura também pode afetar os limites de uso dos sensores sem contato e a saída de tensão para uma certa folga. Entretanto, a mudança é geralmente pequena ao longo da faixa de temperatura experimentada em uma sede de mancal. Com tudo o mais mantido constante, o limite superior da faixa linear do proxímetrocrescerá com o aumento do diâmetro da bobina e com o aumento da tensão de alimentação. A faixa linear de sensores com sensibilidade de 8 mv/mm, observando aço 4140, varia de mm, para 5 mm de diâmetro e 18 volts de alimentação, até mm, com um diâmetro de 8 mm e alimentação de 24 volts. Medições feitas com sensores de deslocamento, ao contrário daquelas feitas com transdutores de velocidade ou aceleração, são medições de posição relativa ou do movimento entre o sensor e a superfície observada e não refletem o movimento espacial de nenhum deles isoladamente.

45 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE DESLOCAMENTO LIMITAÇÕES O proxímetro não pode distinguir entre os movimentos do eixo e sinais gerados por defeitos tais como arranhões, fendas e variações em condutividade ou permeabilidade. Como conseqüência, o sinal de saída, ao contrário de ser vibração pura, é a soma da vibração e todas as variações da superfície acima mencionadas. Uma vez que o campo magnético do sensor de deslocamento por corrente de Foucault penetra a superfície do material observado, qualquer metalização ou reparo que resulte em uma deposição de outro material(como cromação) irá introduzir distorções no sinal de saída do sensor. AsFiguras4ae4b ilustramdoistiposdedistorçãoquedevemser evitadasquandoseusasensoresde corrente de Foucault. Na Figura 4a, um grande arranhão é prontamente visível na forma da onda, resultando numa órbita distorcida e na duplicação da amplitude que seria lida em um medidor. Se o arranhão se localizasse a 180 graus, a distorção de amplitude de vibração seria ainda maior do que o dobro. A Figura 4b ilustra um segundo exemplo de superfície defeituosa com uma série de pequenos arranhões. Existem perigos ainda maiores: dependendo de sua fase, os defeitos superficiais podem produzir uma diminuição na amplitude. Segundo a Norma API, o "runout" total, ou o desvio entre a medida de um sensor de deslocamento sem contato e o movimento real do eixo, deve ser inferior a 10% da vibração máxima permitida. Uma vezque é muito difícil reduzir o "runout" total abaixo de 5mm, um valor prático de 6 mm é geralmente aceito como o"'runout" máximo permissível em máquinas de alta velocidade.

46 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE DESLOCAMENTO Figura 4a-Eixo com grandes riscos Figura 4b-Eixo com pequenos riscos

47 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE DESLOCAMENTO O problema principal com "runout" excessivo é que ele obscurece a vibração do eixo e pode comprometer seriamente a habilidade de monitoramento e análise da máquina. O "runout" altera não só a forma da onda e o espectro de vibração, bem como a curva de resposta de amplitude versus velocidade do rotor usada na determinação de velocidades críticas. É especialmente importante reconhecer que o "runout" é uma grandeza vetorial e, dessa forma, não pode ser apenas subtraído como um valor absoluto. Eliminar o "runout" excessivo é sempre uma tarefa muito difícil. O primeiro passo deve ser dado durante a fabricação, quando todo o cuidado deve ser tomado para assegurar que a superfície do eixo que irá ser observada pelo sensor seja concêntrica, polida e protegida contra danos durante o transporte, manuseio e m Se, apesar de todos esses esforços, um"runout" excessivo persistir, ele pode ser de natureza eletromagnética. Produzido quando o eixo é usinado, polido (procedimento proibido pela norma API especificamente por esse motivo) ou desmagnetizado incompletamente após uma inspeção de partícula magnética (magnaflux), o "runout" eletromagnético pode ser geralmente eliminado através da desmagnetização da superfície do eixo observada pelo sensor.

48 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE DESLOCAMENTO Se, após a desmagnetização, o "runout" persistir, é provável que ele seja devido a uma mudança na permeabilidade ou condutividade em torno da circunferência do eixo. Problema típico em eixos de alta liga endurecidos por precipitação, esse tipo de "runout" tem sido reduzido com sucesso através do brunimento da área. Caso todos esses procedimentos falhem ou sejam impossíveis de implementar por qualquer razão, o"runout" pode ser eletronicamente eliminado por um sistema subtrator de"runout". Em baixa rotação (abaixo de 300 rpm), todos os sinais de saída do sensor são considerações como"runout". Nessa condição, o subtrator memoriza digitalmente o sinal em função do angulo de giro do eixo, calculado a partir de uma referência de fase e, na rotação de operação, subtrai automaticamente a forma da onda memorizada da forma de onda bruta fornecida pelo sensor, para produzir uma forma de onda correta, representativa do movimento real do eixo.

49 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE VELOCIDADE Um sensor típico de velocidade (Sísmico) é mostrado esquematicamente na Figura. Dentro do corpo do sensor, há uma bobina enrolada em uma massa suspensa por uma mola e envolvida por um ímã permanente fixo à carcaça. O sistema de suspensão é projetado para apresentar uma baixíssima freqüência natural, a fimdequeabobinapermaneça estacionáriaemfreqüênciasacimade8?10hz.dessaforma o sensor de velocidade é um transdutor absoluto, que mede a velocidade da vibração do pontoaoqualéfixado,comrelaçãoaumpontofixonoespaço. Um meio amortecedor, tipicamente um óleo sintético, é geralmente adicionado para exercer um amortecimento crítico na freqüência natural do sistema massa?mola e estender sua resposta plana abaixo de 10 Hz.

50 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE VELOCIDADE Quando o sensor de velocidade é conectado a uma superfície vibratória, o movimento relativo entre o ímã fixo à superfície vibratória e a bobina estacionária faz com que as linhas de fluxo magnético do ímã permanente "cortem" a bobina, induzindo nela uma voltagem proporcional à velocidade de vibração. Assim, um sensor de velocidade é um aparelho auto gerador que produz um sinal de baixa impedância que pode ser usado diretamente com equipamentos de análise ou monitoramento, sem qualquer condicionamento adicional de sinal. A curva de resposta de sensibilidade versus freqüência de um sensor de velocidade é limitada em baixas freqüências pela primeira freqüência natural criticamente amortecida (ver Figura). A altas freqüências, sua, resposta é limitada pela quantidade de movimento necessária para vencer a inércia do sistema bem como pela presença de freqüências naturais de ordem superior. Na prática, um sensor de velocidade típico é limitado a freqüências entre aproximadamente 10 a Hz. Devido ao fluido de amortecimento, um sensor de velocidade pode ser limitado a operar dentro de uma faixa relativamente estreita, de temperatura. Existem, no entanto, unidades especiais, dotadas de amortecimento elétrico, capazes de operar em temperaturas superiores a 180 C.

51 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE VELOCIDADE Sensibilidade Típica de Sensores de Velocidade

52 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE VELOCIDADE Esse tipo de sensor deve ser carregado com um valor específico de resistência a fim de satisfazer suas características de projeto. Se utilizado com um instrumento, como um osciloscópio, diferente daquele para o qual ele foi projetado, pode haver necessidade de se empregar um resistor shunt para prover a impedância de saída adequada para se obter o amortecimento necessário. Por dispensar cabos especiais ou condicionamento de sinal sofisticado. o sensor de velocidade tem mantido uma posição favorecida em aplicações onde não se requer resposta em altas freqüências, como em equipamentos portáteis de baixo custo e em balanceadoras. LIMITAÇÕES O sensor de velocidade é um aparelho eletromecânico com partes móveis que podem se danificar com certa facilidade. Conseqüentemente, tem sido gradualmente evitado em aplicações onde se requer resistência a ambientes hostis. Alem disso, possui peso e dimensões elevadas e faixa de freqüência limitada, quando comparado com sensores de aceleração.

53 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE ACELERAÇÃO Acelerômetros Piezoelétricos são os transdutores mais largamente usados para converter a aceleração do movimento vibratório em um sinal elétrico proporcional, para propósito de medição, monitoramento e controle. Porém, estes acelerômetros não permitem medidas de estado constante, como a força da gravidade de terra, ou transientes muito lentos, como aceleração ou frenagem de automóvel. Graças a sua ampla faixa dinâmica (alcance de aceleração) podem ser empregados para medir vibração senoidal, randômica ou transitória, como em choques e impactos passageiros. Além disso, possuem alta sensibilidade e ampla faixa de freqüências(0,1 a Hz). Existem modelos adequados para utilização em aplicações de baixíssimas freqüências, como em testes sísmicos, ou até em freqüências muito elevadas, como em estudos de engrenagens e plalhetas de turbina. Considerando que acelerômetros piezoelétricos são dispositivos estáticos essencialmente sólidos, eles são muito duráveis e resistentes ao abuso. Não há partes móveis, o que lhe confere grande resistência e uma característica de operação confiável e repetitiva em ambientes extremos.

54 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE ACELERAÇÃO Peso e dimensões reduzidas facilitam o seu emprego em análise modal e testes de estruturas, assim como em medições de choques experimentados por produtos empacotados durante o transporte, para a determinação da eficácia de embalagens. Em suma, as características do acelerômetros piezoelétricos os tem transformado no transdutor padrão para a maioria das aplicações industriais de medidas de vibrações e choques. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE ACELERÔMETROS PIEZOELÉTRICOS Acelerômetros Piezoelétricos são compostos por uma massa sísmica fixada sobre um cristal de quartzo ou de material piezoelétrico cerâmico sinterizado que, por sua vez, é fixado à base do sensor, como indicado na Figura. Bem abaixo de sua freqüência natural, essa montagem obedece aproximadamente a lei de Newton, F = m.a, e a força transmitida pelo cristal é a necessária para que a massa sísmica acompanhe a aceleração da base.

55 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE ACELERAÇÃO Uma tensão aplicada à estrutura de um cristal piezoelétrico produz uma acumulação oposta de partículas carregadas nas faces do cristal. A carga elétrica assim gerada é proporcional à tensão aplicada e, portanto, à força transmitida pelo cristal e à aceleração da base. Quanto maior for a massa sísmica, maior será a tensão aplicada e, conseqüentemente, maior será o sinal de saída, porém, menor será a freqüência natural e a faixa de freqüências com sensibilidade constante. Eletrodos coletam e transmitem a carga para um condicionador eletrônico de sinais, que gera um sinal de tensão proporcional à carga e mais adequado para exibição, registro, análise e controle. Para que não haja perda de carga na transmissão, os cabos de conexão entre sensor e condicionador devem ter baixa capacitância. Por essa razão, alterações de capacitância dos cabos, devido à mau contato ou deformações, podem provocar perdas de sensibilidade. Além disso, vibrações elevadas nos cabos podem provocar oscilações de capacitância, gerando ruído elevado (efeito triboelétrico). Para contornar essas severas limitações, nos acelerômetros modernos, denominados transdutores ICP (Integrated Circuit Piezoeletric), os sinais de carga são transformados em sinais de tensão elétrica através de micro amplificadores eletrônicos, embutidos no próprio sensor, dispensando assim o uso de condicionadores externos e cabos especiais e eliminando as limitações acima expostas.

56 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE ACELERAÇÃO

57 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE ACELERAÇÃO CONFIGURAÇÕES MECÂNICAS DE ACELERÔMETROS PIEZOELÉTRICOS Uma grande variedade de configurações mecânicas é empregada para executar os princípios de transdução de acelerômetros piezoelétricos. Essas configurações são classificadas pela forma de aplicação da força de aceleração da massa sísmica(força inercial) sobre o material piezoelétrico. MODELO DE CISALHAMENTO Os cristais piezoelétricos são intercalados entre um poste central e uma massa sísmica anular, a qual, sob aceleração, causa uma tensão de cisalhamento nos cristais. Para criar uma estrutura linear rígida, um anel de pré carga montado por interferência aplica uma tensão constante aos cristais.

58 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE ACELERAÇÃO

59 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE ACELERAÇÃO Essa forma construtiva isola os cristais das deformações introduzidas na base durante a montagem e dos transientes térmicos provenientes da máquina. Alem disso, permite projetos com dimensões e peso reduzidos, facilitando a montagem e minimizando os efeitos de carga na estrutura em teste. Com esta combinação de características ideais, os acelerômetros de cisalhamento oferecem um ótimo desempenho. MODELOS DE COMPRESSÃO Acelerômetro de compressão tem desempenho inferior aos de cisalhamento, porém são amplamente utilizados, devido à sua simplidade e baixo custo de fabricação. Há três tipos básicos de modelos de compressão: Vertical, Invertido e Isolado. Compressão Vertical- O cristal piezoelétrico é fixado entre a massa sísmica e uma base rígida, através de um parafuso que também aplica uma précarga aos cristais.

60 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE ACELERAÇÃO Compressão Vertical

61 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE ACELERAÇÃO O modelo de compressão vertical oferece freqüência ressonante alta, o que resulta em uma ampla resposta de freqüência. Este modelo geralmente é muito rígido e resiste a altos níveis de choque. Porém, devido ao contato íntimo dos cristais com a base de montagem tende a ser mais sensível aos efeitos de deformação da base e à transientes de temperatura. Estes efeitos são mais pronunciados quando os sensores são montados sobre placas finas de metal ou usados em baixas freqüências em ambientes termicamente instáveis, como junto a ventiladores e exaustores. Modelos de Compressão Invertidos foram desenvolvidos para isolar os cristais de sensibilidade da base de montagem e reduzir os efeitos acima mencionados. Os acelerômetros de referência (usados como padrão secundários para calibração de outros acelerômetros) usam esta forma construtiva, pois ela permite que o acelerômetro a ser calibrado seja montado diretamente sobre o de referência.

62 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE ACELERAÇÃO Compressão Invertida

63 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE ACELERAÇÃO O Modelo de Compressão Isolado evita a geração de tensões nos cristais devido à deformações da base isolando?os mecanicamente, através de um anel. Além disso, reduz os efeitos de transientes térmicos pelo emprego de um massa sísmica oca, que age como uma barreira térmica. Assim, oferece um desempenho estável em baixas freqüências, a um custo relativamente baixo.

64 VIBRAÇÕES MODULO I SENSOR DE ACELERAÇÃO Modelos de Flexão - utilizam cristais em forma de vigas, apoiados de modo a criar tensões de flexão no cristal quando acelerados. Para maior sensibilidade, podem empregar cristais colados a uma viga portadora, o que aumenta a tensão sobre os cristais. Esta forma construtiva oferece baixo perfil, pouco peso, estabilidade térmica excelente e baixa sensibilidade a movimentos transversais, a um preço econômico. Devido à grande sensibilidade, os modelos com vigas portadoras são adequados para aplicações em baixa freqüência e baixos níveis de aceleração, como em máquinas de baixa velocidade e testes estruturais.

65 VIBRAÇÕES MODULO I PIEZOELETRICO/QUARTZO MATERIAIS PIEZOELÉTRICOS Dois tipos básicos de materiais piezoelétricos são usados na construção de acelerômetros: quartzo natural(o Brasil é o principal fornecedor) e uma variedade de cerâmicas sinterizadas. QUARTZO Considerando que quartzo é um material piezoelétrico natural, ele não tem nenhuma tendência para relaxar a um estado alternativo e é considerado o mais estável de todos os materiais piezoeléctricos. Além disso, o quartzo virtualmente não tem nenhum efeito piroelétrico (ruído devido à oscilações de temperatura), o que lhe garante alta estabilidade mesmo em ambientes termicamente ativos. Tais características tornam o quartzo a opção ideal para acelerômetros de referência. Considerando que o quartzo tem um baixo valor de capacitância, a sensibilidade de voltagem é relativamente alta quando comparada à maioria dos materiais cerâmicos, o que o torna ideal para uso em modo ICP. Reciprocamente, a sensibilidade de carga de quartzo é baixa o que inibe a sua utilização em sistemas de carga amplificada. A máxima temperatura de operação de acelerômetros dequartzoéde315 C(600 F).

66 VIBRAÇÕES MODULO I PIEZOELETRICO/QUARTZO CERÂMICAS PIEZOELÉTRICAS SINTERIZADAS Todos as cerâmicas piezoelétricas são produzidas pelo homem e são transformadas artificialmente em materiais piezoelétricos por um processo de polarização através expsição à um campo elétrico de altíssima intensidade. Este processo alinha o dipólos elétricos, fazendo com que o material se torne piezoelétrico. Infelizmente, essa polarização tende a relaxar de forma exponencial com o passar do tempo, até chegar a um estado estável. Se a cerâmica é exposta a temperaturas elevadas ou a campos elétricos que se aproximam da voltagem de "polarização", as propriedades piezoelétricas podem ser alteradas drasticamente ou até destruídas. A acumulação de níveis altos de carga estática, por longos períodos também pode reduzir as propriedades piezoelétricas. Uma grande variedade de materiais cerâmicos foi desenvolvida especificamente para emprego em acelerômetros, visando atender as exigências de diversas aplicações. Citaremos três tipos principais: 1. Cerâmicas de alta sensibilidade a voltagem- usadas em acelerômetros tipo ICP de uso geral. 2. Cerâmicas de alta sensibilidade a carga - usadas para sensores de modo de carga, com alcances de temperatura até 400 F, ou acelerômetros ICP de alta resolução. 3. Cerâmicas de alta temperatura são usadas em acelerômetros de modo de carga, com limite de temperatura de até 600 F, para monitoramento de turbinas e máquinas super aquecidas.

67 VIBRAÇÕES MODULO I PIEZOELETRICO/QUARTZO SENSIBILIDADE DOS ACELERÔMETROS PIEZOELÉTRICOS De maneira oposta aos sensores de velocidade, os acelerômetros operam abaixo de sua primeira freqüência natural. O rápido aumento de sensibilidade ao se aproximar da ressonância (ver Figura) é uma característica intrínseca dos acelerômetros que, em última análise, são sistemas massa-mola não amortecidos de um grau de liberdade. A maioria dos acelerômetros pode operar até aproximadamente 1/3 de sua freqüência natural com um desvio de sensibilidade da ordem de 10%. Nos modelos com maior amortecimento esse desvio já ocorre a 1/5 da freqüência natural. Note que, na curva genérica mostrada na Figura, o eixo das freqüências é normalizado e representado como a razão entre a freqüência de operação e a primeira freqüência natural.

68 VIBRAÇÕES MODULO I PIEZOELETRICO/QUARTZO

69 VIBRAÇÕES MODULO I PIEZOELETRICO/QUARTZO Para um dado cristal piezoelétrico, a sensibilidade de um acelerômetro é função direta da massa. Maior sensibilidade significa inevitavelmente maior massa com uma redução correspondente da freqüência natural e da faixa de uso. Analogamente, acelerômetros com faixas de freqüência elevadas são pequenos e leves e possuem baixas sensibilidades. Relação entre a Sensibilidade do Acelerômetro e sua Freqüência Natural.

70 VIBRAÇÕES MODULO I PIEZOELETRICO/QUARTZO Embora um acelerômetro tipicamente apresente uma faixa dinâmica muito extensa de 90 db ou mais, os melhores resultados são obtidos quando o acelerômetro possui a maior sensibilidade disponível para a faixa de freqüência de interesse. O acelerômetro piezoelétrico é um aparelho autogerador, porém possui impedância de saída muito elevada e, conseqüentemente, requer o uso de circuitos eletrônicos de conversão de impedância, que podem ser instalados dentro do acelerômetro, fora dele (mas próximo), ou no próprio aparelho de monitoramento ou análise. O uso de circuito eletrônico externo em uma localização arejada e distante do acelerômetro, permite ao sensor tolerar temperaturas muito mais elevadas, de até 760 C em algumas unidades especiais. Entretanto, a transmissão do sinal de alta impedância do acelerômetro até o circuito de conversão requer cabos e conectores especiais de baixo ruído (geralmente caros e pouco resistentes), além disso, o cabo deve ser fixado firmemente para evitar ruído triboelétrico. Nas aplicações usuais em máquinas, o uso de acelerômetros com amplificadores internos é mais indicado, a menos que haja restrições quanto à temperatura. Acelerômetros tipo ICP são muito mais convenientes, pois empregam cabos e conectores convencionais e de baixo custo, mas são limitadosatemperaturasdaordemde120a180 C.

71 VIBRAÇÕES MODULO I PIEZOELETRICO/QUARTZO O acelerômetros tipo ICPpode ser conectado a qualquer instrumento, como medidor de vibração, analisador de espectro ou coletor de dados, dotado de uma fonte de alimentação apropriada (18 a 24 Vcc, com limitador de corrente de 2 a 4 ma). O sinal de baixa impedância desse sensor pode ser transmitido em ambientes industriais a longas distâncias, por um simples fio duplo enrolado ou um cabo coaxial padrão. Além de prover a crucial conversão de impedância, os circuitos ICP também podem incluir outros condicionamentos de sinal como integração, filtragem e até mesmo medição de nível com saída de corrente contínua de 4 a 20 ma, compatível com Controladores Lógicos Programáveis -CLP's. Duas montagens típicas de acelerômetro de ICP são mostradas abaixo:

72 VIBRAÇÕES MODULO I PIEZOELETRICO/QUARTZO Acelerômetros de Carga têm alta impedância de saída e fornecem sinais de carga, extremamente sensíveis à ruídos induzidos pelos campos eletromagnéticos comuns em ambientes industriais. Dessa forma, para se obter medidas confiáveis, antes de transmitir o sinal desses sensores a um dispositivo de leitura ou registro, é imprescindível reduzir a impedância da linha, através de amplificadores ou conversores de carga. Esses instrumentos são constituídos por amplificadores de realimentação capacitiva, com alta impedância de entrada e baixa impedância de saída. Além da conversão de impedância, os amplificadores de carga permitem a alteração de ganho, através da seleção do capacitor de realimentação, e possuem ajustes para compensar variações de sensibilidade dos sensores. Também possuem filtros passa-alta e passa-baixa para eliminar sinais fora da faixa de interesse. Existem também Amplificadores de Modo Dual, que provêm energia e condicionamento de sinal tanto para acelerômetros de carga como para acelerômetros tipo ICP. Tipicamente, acelerômetros de modo de carga são usados quando se requer altas temperaturas de operação. Se o sinal de medida deve ser transmitido por longas distâncias, recomenda-se o uso de um conversor de carga próximo ao acelerômetro, para reduzir a sensibilidade a ruídos.

73 VIBRAÇÕES MODULO I PIEZOELETRICO/QUARTZO Devido à alta impedância de saída dos acelerômetros de carga, sua utilização requer os seguintes cuidados: 1. Sempre use cabo coaxial especial de baixo ruído e baixa capacitância entre o acelerômetro e amplificador de carga. Este cabo é especialmente tratado para reduzir os efeitos de ruído induzido pelo movimento (efeito triboelétrico). 2. Sempre mantenha os conectores do acelerômetro e dos cabos completamente secos e limpos, para assegurar alta resistência de isolamento e baixas capacitâncias. RESPOSTA DE FREQÜÊNCIA DA MONTAGEM Uma das considerações mais importantes com relação à montagem de acelerômetros, é o seu efeito sobre a faixa de freqüência utilizável. As faixas de utilização dos acelerômetros apresentadas nos folhetos de especificações são determinadas a partir de freqüências naturais de montagem obtidas em condições ideais, isto é, com o acelerômetro firmemente aparafusado a uma superfície de alta dureza e perfeitamente retificada, de modo que a freqüência ressonante seja a mais alta possível. A adição de qualquer massa, como uma base de montagem adesiva ou magnética, reduzirá a freqüêncianaturaldamontagemeafaixadefreqüênciautilizável.ousodeumajuntadeborrachaoude qualquer material flexível cria um efeito de filtragem mecânica, reduzindo drasticamente a transmissibilidade em altas freqüências.