ANÁLISE DE VIBRAÇÃO NÍVEL I *Eng. Remo Alberto Pierri Transmotor MBC *Eng. Maurício Coronado - GYR Com base na experiência acumulada por vários especialistas em medida e análise de vibrações, serão apresentados neste capitulo sugestões para a montagem de bancos de dados e definição das condições de medida e análise e dos limites admissíveis de vibração, assim como procedimentos para a execução correta das medições. Montando um Banco de Dados Um passo importante no processo de coleta de dados é montar um banco de dados de Manutenção Preditiva. Isto é iniciado com uma decisão sobre quais máquinas serão incluídas no programa. Algumas diretrizes para máquinas que devem ser incluídas, são as seguintes: 1) Máquinas que parariam ou reduziriam significativamente as operações da planta (máquinas de produção ou utilidade); 2) Máquinas que têm histórico de manutenção crônico e/ou problemas recorrentes; 3) Máquinas com um registro de consertos ou tempo de serviço requerido excessivos; 4) Máquinas com custo de conserto ou de substituição excessivos; 5) Máquinas que devem ser programadas para consertos com bastante antecedência devido ao excessivo tempo de espera (lead time) exigido para se obter as peças de reposição; 6) Máquinas que afetam a segurança; e 7) Máquinas em obrigação de monitoração para efeito de seguro. 8) Máquinas que estão sob garantia. Identificação das Máquinas Uma vez incluída no programa, cada máquina precisará ser identificada. Normalmente, um equipamento deve possuir uma identificação que é padronizada para atender aos diversos usuários da empresa de forma a possibilitar um rápido acesso a toda a documentação referente à máquina durante a sua vida útil. Não devemos criar novas nomenclaturas e sim utilizar as identificações feitas pelo programa de gerenciamento de manutenção (CMMS). A linguagem tem que ser única para todos os envolvidos no processo. A área de processo ou número de estação podem ser incluídos na composição do ID, juntamente com o tipo ou função do equipamento, como por exemplo: MIBC para uma bomba centrífuga, acionada por motor de indução. Cada nome deve ser único e claramente marcado nas máquinas, isto pode requerer o uso de uma pintura especial ou etiqueta especial, que resista ao ambiente no qual a máquina está localizada. Por outro lado, se as máquinas são pintadas periodicamente, ou se o ambiente é muito severo, uma placa permanente com o nome da máquina deve ser usada. Nesta placa deveria estar à identificação exata que está cadastrada no banco de dados do software de MPd (Manutenção Preditiva). Uma vez completada a identificação dos equipamentos, um mapa da planta com a localização de todas as máquinas deve ser feito. Isto permitirá a montagem de uma rota de medição mais eficiente, como também ajudará na localização correta de cada máquina durante a coleta de dados. Isto é crucial, pois uma planta industrial típica geralmente possui muitos equipamentos semelhantes ou duplicados, como ventiladores de ar ou bombas, operando em paralelo ou como reserva.
Tipicamente, eles são identificados com o mesmo número, diferenciado por um número seqüencial ou um sufixo. Tenha certeza que o nome está na máquina, no banco de dados de MPd, e no mapa de localização de máquina. Levantamento de Dados e Definição de Parâmetros Na pagina seguinte sugerimos uma planilha para coleta das informações básicas para cadastro dos equipamentos no sistema de Manutenção Preditiva. Com base nos dados desta planilha serão definidos os parâmetros de medição nos diversos pontos de cada máquina, ou grupos de maquinas semelhantes. Como? R.- Analisando as características construtivas da máquina descritas na planilha é possível definir e relacionar os defeitos que deveremos monitorar! Quais seriam estes defeitos? R.- desbalanceamento; desalinhamento; folgas mecânicas; falhas de rolamentos, correias, engrenagens; falhas elétricas; etc. Deveremos criar jogos de parâmetros, como bandas de freqüência, que nos permitam distinguir cada um dos defeitos que possam surgir durante o funcionamento da máquina. Dessa forma, a evolução de cada defeito poderá ser acompanhada individualmente, através das Curvas de Tendência das respectivas bandas ou parâmetros. Pontos de Medição Como uma boa identificação de máquina, deve também ser estabelecida convenções para pontos de medição. Os IDs de pontos de medição devem ser únicos para cada posição da máquina. Normalmente as medições são realizadas nas carcaças dos mancais. É através dos mancais que os esforços gerados pelo funcionamento da máquina são transmitidos à sua estrutura. Por essa razão, as vibrações medidas junto aos mancais são menos influenciadas pelas características dinâmicas da estrutura e são mais representativas da condição dos componentes rotativos da máquina do às vibrações medidas em outros pontos. É prática comum numerar seqüencialmente os mancais no sentido do acionador para o acionado, isto é, iniciar a numeração dos pontos de medição no mancai externo do acionamento, e prosseguindo até o mancai externo do equipamento acionado, como ilustrado na Figura 1. Assim, as posições 1, A, ou O (outboard) são reservados para o mancai externo de um motor, as posições 2, B, ou I (inboard) são reservadas para o mancai interno. Para posição 1, a localização horizontal é identificada como 1H ou AH ou MOH e para posição 2, a posição horizontal é identificada como 2H ou BH ou MIH como na Figura 2. O mesmo se aplica para identificar as medições verticais e axiais e todas as outras posições. Figura 1 - Convenção de numeração sugerida para os mancais e pontos de medição. Outro digito pode ser usado para indicar a grandeza medida: v - velocidade d - deslocamento a - aceleração p - peakvue ou e - envelope
Assim uma identificação completa poder a ser feita com 3 dígitos, por exemplo: 1 Hv - mancal do lado livre do motor, velocidade da vibração, direção horizontal, 4He - mancai do lado livre da bomba, envelope da vibração, direção horizontal, 3Aa - mancai do pinhão do redutor. lado do motor, aceleração da vibração, direção axial. Figura 2 - IDs sugeridos para pontos de medição nas posições 1 e 2. Usando a própria máquina ou um desenho, você tem que definir a identificação dos pontos de medição de todos os equipamentos. Uma vez escolhida uma convenção e nomeados os pontos de medição, eles devem ser etiquetados ou marcados em cada máquina. O ponto de medição pode ser identificado através de uma placa de metal com a identificação do ponto impressa. Um disco de metal também pode ser montado permanentemente (soldado ou colado) em cada ponto de medida na máquina, para prover uma superfície plana e lisa, na qual se pode acoplar uma base magnética plana de forma adequada, sem risco de balanço do sensor. Caso se necessite de um alcance de freqüências mais elevado, como em caixas de engrenagens, recomenda?se colar uma base dotada de rosca, na qual se pode aparafusar o sensor. Pode?se aplainar a superfície, com uma fresa de topo e colar uma pastilha roscada ou se fazer uma rosca na qual será aplicado um dispositivo de fixação. Figura 3 - Mancal com pastilha colada para fixação de acelerômetro por pino roscado. Lembre-se: 1) Para tendências mais consistentes é vital que se tomem medições sempre na mesma localização; 2) Em bombas, não confunda localizações de selo com localizações dos mancais; 3) Não tome medições em fundação ou bases a menos que isso seja verdadeiramente o que
se quer; 4) Nunca escolha pontos de medição em regiões de baixa rigidez, como superfícies de metal de pouca espessura. Exemplo típico de regiões de baixa rigidez que devem ser evitadas são as coberturas de ventoinhas normalmente sobrepostas às tampas traseiras de motores. Neste caso, é preferível adotar pontos localizados numa parte substancial do motor como a carcaça, o mais próximo possível da extremidade traseira. Outra solução adequada para medições do lado livre de motores é instalar uma haste como a mostrada na figura a seguir. Figura 4 - Haste com dispositivo de fixação para medição em tampa traseira de motor elétrico Definição dos Parâmetros Básicos de Medição Os mais importantes parâmetros de medição que o analista deve definir são os alcances de freqüência e a resolução do espectro. Alcance de Freqüência O "alcance de freqüência" representa a faixa de análise de espectro, a partir de um ponto inferior até um limite superior, também chamado de "Freqüência Máxima - Fmax", como ilustrado na Figura 5. Figura 5 - Espectro com alcance de 800 Hz.
Com a folha de dados do equipamento em mãos pode?se definir quais os componentes a serem monitorados e de posse desses dados pode?se determinar Fmax com o auxílio da tabela da pág. 41. O limite inferior (2 a 10 Hz) é escolhido de forma a eliminar o ruído do integrador, porém sem prejuízo da detecção de subharmônicos importantes. Uma regra básica que pode ser usada para a definição do limite inferior de freqüência é iniciar a análise em ¼ da freqüência de rotação da máquina: Limite Inferior (em Hz) = RPS / 4 = RPM / 240 Resolução do Espectro Uma vez definido o alcance de freqüências, devemos determinar quantas linhas de resolução deve ter o nosso espectro. A habilidade de ver picos espectrais importantes será determinada por esse parâmetro. O analista terá que escolher o número de linhas de resolução e a freqüência máxima entre os valores disponíveis no analisador/coletor utilizado. A resolução de Freqüência é determinada dividindo-se o alcance de freqüência selecionado pelo número de linhas especificado, como mostrado na Figura 6. Figura 6 - Determinação da resolução de freqüência. Como regra básica pode?se definir o número de linhas de forma que a resolução seja igual ou melhor do que ¼ da freqüência de rotação da máquina: Resolução = Fmax / número de linhas < RPS / 4 Número de linhas 4 Fmax / RPS = 240 Fmax / RPM Na grande maioria dos casos práticos de análise de máquinas, essa resolução é suficiente para que se possa separar os picos mais próximos dos espectros. Casos especiais que exijam maiores resoluções ou análise de "zoom" serão abordados no capítulo 5. Auto Escala de Amplitude O "auto range" ou função de auto escala, disponível em diversos coletores de dados e softwares de MP, seleciona automaticamente os ganhos e fundos de escala de amplitude de forma a acomodar os maiores picos detectados na fase inicial de cada medição. Este é um recurso importantíssimo pois agiliza sobremaneira as medidas de campo enquanto garante uma alta qualidade dos dados em todas as medições, pois automatiza totalmente a definição dos ganhos do instrumento enquanto mantém as condições ideais de relação sinal-ruído.
Outros parâmetros básicos a serem definidos são os tipos de média a ser empregado no cálculo do espectro e o janelamento. Critérios para a escolha desses parâmetros foram abordados no capítulo 3. Critérios de Avaliação da Severidade das Vibrações Embora seja agradável pensar que os limites de vibração são exatos, eles geralmente não o são. Tão logo alguém diga que todas as máquinas operarão satisfatoriamente abaixo de certo nível, exceções serão citadas. Assim, avaliar a severidade de vibração é quase sempre uma questão de experiência auxiliada por critérios e valores de referência publicados por vários especialistas e entidades normalizadoras. Os valores de referência são usualmente obtidos ou derivados de informações fornecidas pelo fabricante da máquina ou de recomendações apresentadas em Normas. Esses limites ajudam a avaliar as maquinas em uma primeira medição. Posteriormente, ao se dispor de várias medições realizadas em uma mesma planta, deve?se analisar constantemente as variações dos níveis de vibração de cada equipamento específico e de grupos de equipamentos semelhantes, para estabelecer os limites mais adequados para cada máquina em suas condições particulares de montagem e trabalho. Fonte: Apostila CSI: Treinamento Análise de Vibrações Nível I VIB I Desenvolvida por: Eng. Remo Alberto Pierri Transmotor MBC Eng. Maurício Coronado - GYR