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