Inspeção de Equipamentos

Inspeção de Equipamentos

(Parte 6 de 8)

Figura transparência (proxímetros)

Vantagens:

  • Tamanho reduzido;

  • Não sofre efeitos de óleos e gases;

  • Suporta temperaturas até 120ºC;

  • Baixo Custo;

  • Multi-aplicação (vibração, deslocamento axial, fase, rotação);

  • Faixa de resposta de freqüência ampla – 0 A 5 kHz.

Desvantagens:

  • Suscetível a variações na superfície do eixo-arranhões, mossas, recuperação com materiais de condutividade diferente;

  • Requer fonte externa para gerar sinal;

  • Não pode ser submerso em água.

PICK-UP DE VELOCIDADE – (ELETRODINÂMICOS)

O pick-up de velocidade típico está mostrado na figura abaixo. Consiste de uma carcaça, normalmente de alumínio, dentro da qual estão alojados uma bobina, um ímã suportado pelas duas molas, uma em cada extremidade, e esse conjunto é colocado no interior da bobina.

Quando o pick-up é encostado a uma superfície que apresenta vibração, ocorre um movimento relativo entre o ímã e a bobina. Esse movimento corta as linhas de fluxo magnético, induzindo uma voltagem proporcional à velocidade de vibração. O sinal produzido, que é gerado apenas pelo movimento, é de baixa impedância podendo ser usado diretamente para análise ou monitoração. A faixa de utilização desse tipo de sensor se situa entre 10 e 1.500 Hz.

Vantagens:

  • Sinal forte;

  • Gera seu próprio sinal (voltagem);

  • Pode ser montado em qualquer direção;

  • Razoável precisão até 300.000 rpm;

Desvantagens:

  • Grande e pesado;

  • Preço elevado;

  • Limitação de utilização abaixo de 10 cps.

ACELERÔMETROS – (PIEZOELÉTRICO)

Em uma grande maioria de aplicação geral o acelerômetro tornou-se o transdutor mais atrativo, devido sua larga resposta de freqüência, grande precisão e construção mais robusta. Eles são construídos usando diferentes tecnologias, mas para medições de aplicação geral e de vibração de máquinas o projeto mais utilizado é o acelerômetro de quartzo piezoelétrico.

Em funcionamento, a vibração da máquina ao qual o acelerômetro está afixado, provoca uma excitação onde a massa exerce uma força variável nos cristais piezoelétricos. O pulso elétrico gerado é proporcional à aceleração.

Apesar do acelerômetro piezoelétrico gerar seu próprio sinal, este tem uma impedância muito alta, não sendo compatível com os instrumentos de indicação em painéis, instrumentos de análise e monitoração. Para resolver esse problema são utilizados equipamentos eletrônicos para converter de alta para baixa impedância.

Vantagens:

  • Ampla faixa de resposta de freqüência;

  • Peso e dimensões reduzidas;

  • Boa resistência a temperaturas (pode atingir altas temperaturas sob encomenda);

Desvantagens:

  • Peça sensível (exige cuidados na montagem)

  • Ressonância pode ser excitada no sensor frequentemente exigindo instalação de filtro passa-baixa.

Métodos de fixações:

-Ponta

-Magneto

-Adesivo

-Estojo

Quanto a maneira de fixação e melhor que o sensor esteja aderido ao elemento vibrante o máximo possível, sendo assim o estojo é a melhor fixação seguido pelo adesivo magneto e finalmente pela ponta.

FIGURA

Como e onde medir vibrações

Algumas condições básicas devem estar presentes no momento em que se decide fazer a medição de vibração em uma máquina ou numa estrutura. Cada equipamento ou estrutura tem as suas particularidades que devem ser levadas em consideração de modo que as medições sejam adequadas para fornecer resultados confiáveis.

Em primeiro lugar três aspectos devem ser levados em consideração:

1 – Qual é o tipo da máquina e como é a sua construção?

2 – Qual é o propósito da medição e o que queremos “ver”?

3 – Qual a faixa de freqüência?.

Essas três perguntas permitirão, primeiramente, que façamos a escolha correta do sensor a ser utilizado. Se quiséssemos, por exemplo, medir a vibração em tubulação de refinaria, ou em estruturas, cuja freqüência é da ordem de 1 a 2 Hz, não teríamos sucesso com um sensor de velocidade desde que ele não se presta a medições em baixa freqüência. No exemplo a escolha acertada seria o acelerômetro.

O tipo de máquina e/ou como é sua construção particular são muito importantes para a definição do como medir:

  • Máquinas rotativas com conjunto rotativo leve e carcaças robustas e pesadas, têm a maioria das forças geradas pelo rotor, como o movimento relativo entre o eixo e o mancal. Em outras palavras, a carcaça da máquina funciona como um grande amortecimento, e desse modo a medição de vibração na carcaça não é adequada. Deve-se fazer medição, diretamente no eixo, com probes sem contato.

  • De modo oposto, se a máquina tem conjunto rotativo pesado, apoiado em mancais rígidos suportados em estrutura flexível, as forças geradas pelo rotor são dissipadas através da estrutura flexível, e desse modo a melhor maneira de medir é na carcaça. A máquina que melhor representa esse tipo são os ventiladores industriais, que têm uma carcaça e estrutura bastante leves, até porque as pressões desenvolvidas são extremamente baixas, e um conjunto bastante pesado.

Outro aspecto é a faixa de freqüência de interesse, pois é sobre ela que serão feitas as medições. Ou seja, as medições de vibração serão feitas dentro de uma faixa de freqüência de modo que se possa analisar as contribuições de cada valor típico de freqüência para a vibração final. Isso nada mais é do que definir o “espectro” de vibrações que é a “assinatura” de valores de velocidade ou deslocamento para as diversas freqüências, num dado momento.

A medição de vibrações deve ser feita de modo padronizado procurando-se seguir os seguintes pontos:

  1. Codificar os mancais em ordem crescentes a partir do motor do conjunto, dando número a todos, mesmo que algum não seja medido.

  1. Para cada mancal onde for possível, fazemos uma leitura nas três direções perpendiculares entre si (Horizontal, Vertical e Axial) procurando marcar os pontos para que em futuras medições seja usado o mesmo ponto.

  1. O ponto da direção horizontal deve ser o mais próximo possível da linha de centro do eixo (Linha de junção da caixa do mancal)

  1. Os dados devem ser armazenados em Banco de Dados próprios. Existem muitos softwares no mercado atual.

  1. Deve-se estabelecer uma periodicidade inicial entre medições e ao notar-se o aumento da amplitude, reduzir-se o intervalo e paralelamente solicitar uma análise.

  1. Deve-se sempre que possível, usar do mesmo medidor de vibrações.

  1. O sensor deve ser segurado firmemente e aplicar-se sempre a mesma força, e utilizar sempre que possível sensor de base magnética.

  1. Caso durante a medição haja flutuação do ponteiro, anotar sempre a maior medida e não a média.

  1. Deve-se fazer a leitura numa escala que mantenha o ponteiro na região central do mostrador.

Instrumentação para medição, análise e registro da vibração.

Vibrômetro

È o instrumento mais simples para medição de vibração. O vibrômetro típico usa baterias substituíveis ou recarregáveis, tendo como sensor o pick-up de velocidade. É capaz de medir amplitude de deslocamento e velocidade em várias faixas, ajustáveis por meio de um seletor.

Caneta de medição de vibração (Vibration Pen)

Fabricada pela SKF, a caneta de medição de vibração é um instrumento bastante pequeno e leve, que mede ao mesmo tempo, o valor da vibração global e o envelope de aceleração. O sensor da caneta é um acelerômetro piezoelétrico (tipo compressão) com integrador, sendo o sinal de entrada processado para produzir duas medições diferentes.

O valor global de vibração na faixa de freqüência entre 10 e 1.000Hz é usado para avaliação de problemas como desbalanceamento, desalinhamento, por exemplo. Já o envelope de aceleração acusa problemas que ocorrem em altas freqüências 10 a 30 kHz, característico de rolamentos e engrenamentos.

Analisadores de vibração (Vibration analyzers)

Desde que os vibrômetros só fornecem a vibração total, o desenvolvimento dos analisadores contemplou, inicialmente, a capacidade de selecionar determinada freqüência para medição. Desse modo, se o total da vibração de um mancal, na direção horizontal, apresentasse o valor de 75μm, como o analisador poderia ser feita uma medição analisando o valor da vibração para várias freqüências, por exemplo: 1.800, 3.600, 7.200 com, etc. Assim é possível encontrar a origem da vibração, “o que está causando a vibração”. Outro recurso de que são dotados os analisadores são os filtros, que tem a propriedade de limitar um sinal de vibração, permitindo a passagem de uma faixa determinada de freqüência ou mesmo uma única freqüência, para facilitar a análise.

Osciloscópios (Oscilloscopes)

Os osciloscópios tem sido utilizados para análise pela apresentação gráfica de características da maquina.

Utilizando um probe de um sistema de monitoração no eixo, obtemos na tela do osciloscópio a forma de onda. Isso é uma representação no domínio do tempo desde que o que foi plotado é amplitude x tempo.

Analisadores de tempo real (Real time Analyzers – RTA)

É um instrumento capaz de transformar, continuamente, o sinal no domínio do tempo em domínio da freqüência e quaisquer variações no sinal do tempo serão sempre refletidas pelas correspondentes variações no espectro em tempo real. Os RTAs são instrumentos sofisticados e de preço elevado.

Os RTAs podem oferecer o seguinte:

  • Capacidade de levantar médias estatisticamente de modo a fornecer dados precisos para comparações;

  • Ter duas ou mais memórias para possibilitar comparação de dados em duas condições diferentes, por exemplo partida e regime;

  • Modo peak hold – retenção do valor de pico ou a máxima amplitude encontrada;

  • Zoom. Capacidade de aumentar a resolução de uma faixa escolhida no espectro;

  • Compatibilidade com microcomputadores para gerenciamento de dados e/ou análise;

  • Etc.

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