9 Verdades e 1 Mentira sobre Balanceamento de Máquinas e Análise de Vibrações

Qual importância da Manutenção Preditiva? Quais as técnicas mais acessíveis e adequadas? Onde se aplica e onde não? Como saber se dá retorno ao investido e em quanto tempo? Muitas perguntas que geram ótimas respostas, ou não.

Conversando com meu amigo Luciano Ponci (Diretor Técnico – Teknikao) sobre assuntos diversos, perguntei a ele se podia me ajudar a escrever algo que, de forma leve, abordasse as melhores e mais rentáveis técnicas que se pode aplicar nos equipamentos mais importantes da maioria das instalações Brasil afora.

Luciano topou o desafio e pelo Skype fomos avançando. Pegando carona no que circula nas redes sociais, resolvemos fazer uma lista diferente. Uma lista sobre o tema no qual Luciano é uma das maiores autoridades do país: Análise de Vibração e Balanceamento de Máquinas.

Análise de Vibração é um bicho papão?

Como falar de Análise de Vibração e Balanceamento de Máquinas, demonstrando que não são técnicas do tipo “bicho de sete cabeças”?

Assunto extenso esse. Mas o principal a ser tratado era a questão da atenção e qualidade nos recursos humanos e materiais, que lidam com essas técnicas. Resolvemos então que a tal lista seria direcionada a quem entende do assunto e, portanto, poderia “dar pitaco”. Com todo o respeito, os profissionais da área é que sabem “onde dá pé e onde não dá pé”.

Sabemos que onde a Manutenção é organizada, há um controle gerencial, todos os esforços são para a busca constante de aumento de confiabilidade e disponibilidade dos equipamentos, sem deixar de lado o cuidado com custos (investimentos) que possam dar o devido retorno financeiro.

Análise de Vibrações e Balanceamentos Dinâmicos não são nenhuma novidade no mercado, mas todo dia nos deparamos com dúvidas e situações de clientes onde a falta de clareza de alguns conceitos podem induzir a erros de procedimentos, diagnóstico e ou de intervenção de manutenção. Algumas “lendas” precisam ser desmitificadas, pois erros conceituais no básico podem desanimar o profissional ou a empresa a avançar ou mesmo continuar usando as técnicas de preditiva.

Mentiras e Verdades – 9 contra 1

Você é capaz de identificar na lista abaixo quais são as 9 verdades e 1 mentira sobre o tema Análise de Vibrações e Balanceamentos Dinâmicos?

1- Vibração = Desbalanceamento;
2- Aceleração do movimento vibratório = Alta Frequência; Velocidade do Movimento Vibratório = Baixa Frequência;
3-Balanceamento em torno de usinagem não garante qualidade no resultado final;
4- Usar acelerômetro em balanceadoras de mancal rígido é uma boa opção;
5- Usar Acelerômetro de maior sensibilidade não melhora a análise de defeitos em rolamentos;
6- Usar pouca resolução de espectro para “limpar” o sinal é uma boa técnica furada;
7- O controle de qualidade de vibração com uma pessoa “medindo” o Ruído em cabine acústica é solução precária e imprecisa;
8-Novas técnicas de análise de rolamentos trazem economia, diminuindo a troca de rolamentos;
9- Manutenção Preditiva tem custo alto, principalmente quando se fala de Balanceamento de Máquinas e Análise de Vibração, e não há como se saber se há economia ou não ao se aplicar essas técnicas;
10- A Termografia e Análise de Vibração são complementares;

A lista aí está. Deixe seu comentário e nos diga quais itens são verdades e qual é a falsa afirmação.

Está valendo o elogio para a discussão em grupo. As repostas virão nos comentários e em artigo posterior que publicaremos.

Desenvolvido por: Luciano Ponci e Paulo Walter

Indústria 4.0 ou IV Revolução industrial – Coisas que você deve saber

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A nova palavra de ordem para a combinação da indústria e Internet é Indústria 4.0. É uma nova abordagem para alcançar resultados que não eram possíveis há 10 anos graças aos avanços na tecnologia ao longo da última década. Alguns também podem dizer que é na verdade a quarta revolução industrial.

Fábricas inteligentes, vão estar no centro da Indústria 4.0, A evolução na cadeia de abastecimento e nas linhas de produção através de tecnologias de informação e comunicação terá um nível maior de automação e digitalização. Máquinas vão utilizar a auto otimização, autoconfiguração e até mesmo a inteligência artificial para completar tarefas complexas, a fim de entregar eficiência e bens ou serviços de maior qualidade.

Pense sobre o que a revolução industrial fez e você terá uma ideia do tipo de mudança em larga escala que está tomando conta do setor industrial.

A primeira revolução industrial ocorreu no século 19, movendo o trabalho da agricultura para à produção da fábrica. A segunda correu entre 1850 e a I Guerra Mundial e começou com a introdução do aço, culminando com a eletrificação precoce de fábricas e o início da produção em massa. A terceira revolução industrial, se refere à introdução da tecnologia digital, que teve lugar a partir do final dos anos 1950 para a década de 1970.

A quarta, então, é a transição para digitalização e envolve três partes fundamentais:
– A Internet das coisas e sistemas ciber-físicos, tais como sensores que têm a capacidade de recolher dados que podem ser utilizados pelos fabricantes e produtores.
– Os avanços no processamento e análises de grandes quantidades de dados (big data) podem produzir ações colocadas em prática rapidamente.
– Infraestrutura de comunicações segura.

O governo alemão tem investindo milhões de Euros para incentivar pesquisas visando informatizar a indústria de transformação, sem a necessidade de envolvimento humano. Nos Estados Unidos existe a Smart Manufacturing Leadership Coalition (SMLC), uma organização, sem fins lucrativos, composta de fabricantes, fornecedores, empresas de tecnologia, agências governamentais, universidades e laboratórios com o objetivo comum de fazer avançar a maneira de pensar da Indústria 4.0.

A fórmula de algumas grandes empresas para a internet industrial, começa com grande capacidade de processamento de dados (big data), para adicionar a Internet das coisas (equipamentos, produtos, fábricas, cadeias de abastecimento etc.), o conhecimento tecnológico em torno de análise e concluir com maior eficiência das indústrias onde o equipamento ou os clientes estão no centro do negócio.

O objetivo é construir uma plataforma de fabricação aberta, inteligente para aplicações de informações industriais. A esperança é que ela acabará por permitir que as empresas de fabricação de todos os tamanhos possam obter acesso fácil e acessível para modelagem e tecnologias analíticas que podem ser personalizadas para atender às suas necessidades.
Indústria 4.0 é uma área onde a Internet das coisas juntamente de sistemas ciber-físicos parece desempenhar um grande papel graças ao grande volume de sensores, processadores, softwares utilizados para alimentar as informações e agregar valor aos processos de fabricação.

Escrito por Ricardo Vieira do Amaral.
Referência: Artigo de Jamie Hinks na Future Tech.

O Uso de Órbitas na Análise de Vibrações de Peneiras Vibratórias

As peneiras vibratórias fazem parte de um grupo de máquinas que produzem movimentos elípticos, circulares ou lineares. Elas servem para executar tarefas de separação de produtos e têm aplicação principal nas indústrias de Cimento e Mineração. Os movimentos desejados são produzidos por mecanismos vibratórios, geralmente baseados em sistemas de massas excêntricas, que produzem forças dinâmicas para obter amplitudes de vibrações, com frequências de operação de 700 a 1200 rpm.

Os principais modos de Falha, por tipo de sistema de Peneiras Vibratórias são os seguintes:

Acionamento: 

  • Motor elétrico: Falha do rolamento e falha de elétrica
  • Cardam: quebra dos parafusos e dos componentes internos
  • Acionamento por Polia e Correia: Desgaste dos canais e rompimento das correias

Estrutura:

  • Trincas, fissuras e rompimento das chapas internas
  • Deformação excessiva por erro de ajuste de contrapesos
  • Fixação inadequada e quebras das vigas e fixadores
  • Quebra, trinca e fissura dos quadros
  • Soltura de parafusos e fixadores

Para identificar antecipadamente as falhas acima, sugere-se integrar inspeções visuais com medições e analises de vibrações. A principal componente de vibração medida, normalmente, corresponde ao efeito do acionamento excêntrico na frequência de rotação. Esta componente é muito maior do que as outras que aparecem nos gráficos, em função de falhas estruturais, e pode mascarar os resultados.

A Órbita do movimento é uma informação importante para identificar alterações estruturais.   Existe uma relação ideal entre rotação de operação, amplitude e ângulo de inclinação do equipamento em função da abertura das malhas instaladas nas peneiras.

A Órbita dos movimentos, em ambos os lados, na alimentação deve ser quase igual, assim como na descarga.  Detectar alguma diferença relevante na forma da Órbita, significa distorção no movimento, ou seja, irregularidade na vibração, provocada por algum dano estrutural ou sobrecarga na alimentação.

Conclusão:

Além do valor global, da forma de onda e espectro de vibrações coletados nos mancais de rolamentos, podemos também medir as Órbitas sobre os apoios das Molas.

Para agilizar a identificação de deterioração estrutural das Peneiras Vibratórias, através de identificação das variações das Órbitas, pode-se utilizar de Sistemas de Monitoramento Permanente (Online) com baixo investimento.

Análise de vibração: Detectando problemas elétricos em motor C.A.

Princípio de funcionamento do motor trifásico.

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De acordo com a Lei de Lenz, qualquer corrente induzida tende a se opor às variações do campo que a produziu. No caso de um motor de indução, a variação é a rotação do campo do estator, e a força exercida sobre o rotor pela reação entre o rotor e o campo do estator é tal que tenta cancelar o movimento contínuo do campo do estator. Esta é a razão pela qual o rotor acompanha o campo do estator, tão próximo quanto permitam o seu peso e a carga. O motor de indução tem corrente no rotor por indução, e é semelhante a um transformador com secundário girante. É impossível para o rotor de um motor de indução girar com a mesma velocidade do campo magnético girante. Se as velocidades fossem iguais, não haveria movimento relativo entre eles e, em consequência, não haveria força eletromotriz induzida no rotor. Sem tensão induzida não há conjugado (torque) agindo sobre o rotor. O motor de indução também é conhecido por motor assíncrono, exatamente por não poder funcionar na velocidade síncrona. A diferença percentual entre as velocidades do campo girante e do rotor é chamada de deslizamento (“slip”).

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O deslizamento também é comumente chamado de escorregamento. Quanto menor for o escorregamento, mais se aproximarão as velocidades do rotor e do campo girante (velocidade síncrona). A velocidade do motor de indução cai, com cargas pesadas. Realmente, apenas pequenas variações de velocidade são necessárias para produzir as variações na corrente induzida para atender às alterações normais de carga. A razão disto é a resistência muito baixa do enrolamento do rotor (barras de cobre). Por este motivo, os motores de indução são considerados motores de velocidade constante.

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Vibração em Motor C.A

 

Há muitas forças elétricas e mecânicas presentes em motores de indução que podem causar vibrações. Além disso, interação destas várias forças tornar a identificação da causa raiz evasivo.

Através da análise de vibração pode-se detectar não somente problemas mecânicos, mas também problemas elétricos usando análise de sinais de vibração. Entretanto, lembre-se de que os campos magnéticos em motor criam o fluxo que induz forças eletromagnéticas, e que estes, acompanhados de forças geradas por problemas mecanicamente induzindo devem ser suportados por mancais.

Essas forças são então medidas diretamente pelos transdutores de força colocados dos mancais, ou diretamente pelos transdutores de vibrações tais como acelerômetros, Pickups de velocidade ou sensores de proximidade.

Os acelerômetros medem diretamente o quociente da força dividida pela massa, que é a aceleração (de acordo com a lei de Newton a = F ÷ m).

Alguns dos problemas que podem ser detectados usando-se análise de vibração:

  • Excentricidade do estator, laminas em curto e núcleo solto;
  • Rotor excêntrico (entre ferro variável);
  • Problema de rotor (barra de rotor ou anéis em curto, quebrados ou trincados, …);
  • Problemas de faseamento elétrico devido a conectores soltos ou quebrados;
  • Problema de pulso de torque;
  • Folga no casquinho (falha em rolamentos).

Tendência de vibração

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A modulação no domínio do tempo ocorre com o delta de 2 vezes a frequência de escorregamento (0,56 Hz) 2×0,56 = 1,12 Hz frequência portadora.

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Domínio da frequência apresenta harmônico da rotação com banda lateral com 2 vezes do escorregamento.

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Com zoom da frequência apresenta em destaque as bandas laterais de 2 vezes a frequência do escorregamento do motor.

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Por Eng. Eletricista Alcimar Nunes de Paula