Rolamentos raramente falham sem avisar. Ainda assim, a maioria das equipes não consegue reconhecer os sinais até que seja tarde demais, quando o equipamento já está parado.
A verdade é que toda falha vem precedida de alertas. Muito antes de surgir barulho, calor ou desgaste visível, os padrões de vibração mudam e indicam exatamente o que está errado e onde está o problema.
A questão é que o ser humano não consegue detectar essas mudanças de forma manual. É por isso que a análise de vibração automatizada rapidamente se tornou uma estratégia indispensável para equipes de manutenção de alta performance.
Essa prática promove uma mudança de postura na manutenção, substituindo respostas reativas por uma detecção proativa de defeitos. E no estágio inicial, a intervenção é de baixo custo e risco reduzido.
Neste artigo, vamos mostrar como funciona a análise de vibração de rolamentos, como interpretar os sinais de falha e as ferramentas e técnicas que oferecem uma verdadeira vantagem preditiva.
O Que é a Vibração em Rolamentos?
A vibração em rolamentos é o movimento oscilatório que ocorre quando o componente está em operação. Todo ativo rotativo gera algum nível de vibração ao funcionar normalmente. Mas quando há um defeito no rolamento, esses padrões mudam de forma específica.
Essas alterações são respostas mecânicas a problemas físicos, como trincas na pista interna, danos nos elementos rolantes, desalinhamento, desbalanceamento ou falhas de lubrificação.
Cada uma dessas condições deixa uma marca diferente no sinal de vibração.
Ao analisar esses padrões — especialmente frequência, amplitude e fase — as equipes de manutenção conseguem identificar o que está errado e em que ponto do rolamento o problema ocorre.
Então a análise de vibração decodifica o comportamento mecânico em tempo real e transforma sinais brutos em diagnósticos rápidos e assertivos, que permitem a sua equipe de manutenção agir com agilidade e prevenir uma falha crítica.
Como a Análise de Vibração Contribui Para a Prevenção de Falhas em Rolamentos
Ao monitorar continuamente a evolução dos sinais de vibração, é possível detectar mudanças sutis que indicam desgaste, desalinhamento ou danos estruturais. Essas alterações aparecem nos dados muito antes de se tornarem audíveis, visíveis ou causarem interrupções na operação.
Quando aplicada corretamente, a análise de vibração oferece uma abordagem completa: detecção precoce, identificação precisa de falhas, acompanhamento da progressão dos defeitos e eliminação de causas raízes.
Veja como ela atua em cada uma dessas etapas e como contribui para construir uma rotina de manutenção mais inteligente e proativa:
1. Detecção Precoce de Anomalias
Os rolamentos começam a "falar" muito antes de falhar. O segredo está em saber escutar.
Sensores de vibração captam pequenas irregularidades que surgem nas fases iniciais da degradação do rolamento. Nesse estágio, o defeito ainda é microscópico. Não há calor, ruído ou qualquer sinal visível em uma inspeção tradicional.
Mas no espectro de vibração, o sinal começa a se alterar, geralmente nas regiões de alta frequência. Essas anomalias iniciais costumam indicar problemas como fadiga superficial, lubrificação inadequada ou desalinhamento leve.
Ao identificar esses sinais precocemente, as equipes conseguem agir enquanto o problema ainda está isolado, evitando que ele se espalhe para outros componentes e reduzindo o custo das intervenções.
2. Identificação de Condições de Falha
Depois que uma anomalia é detectada, o próximo passo é identificar exatamente o que está acontecendo dentro do rolamento. Diferentes tipos de falhas geram assinaturas específicas no sinal de vibração.
Por exemplo, uma trinca na pista externa gera picos em frequências específicas (como a BPFO), enquanto danos na pista interna aparecem de forma diferente, geralmente acompanhados de bandas laterais ao redor da BPFI.
Problemas na gaiola? É provável que os padrões estejam relacionados à FTF. Já defeitos nos elementos rolantes se manifestam como sinais na BSF.
Ao analisar essas frequências características e seus harmônicos, os técnicos conseguem ir além de alertas genéricos e identificar com precisão qual componente do rolamento está comprometido.
Esse nível de diagnóstico é o que separa um monitoramento básico de uma manutenção preditiva de verdade e permite que a equipe planeje intervenções direcionadas, em vez de realizar trocas e reparos agendados sem necessidade.
3. Monitoramento da Progressão do Desgaste
A análise de vibração permite acompanhar a progressão de um defeito ao longo do tempo. À medida que o rolamento se degrada, os padrões de frequência e amplitude aumentam ou se alteram.
Esses dados constroem uma linha do tempo do desgaste, oferecendo uma visão clara da velocidade com que o problema está se agravando. Com monitoramento contínuo, a equipe deixa de analisar apenas picos isolados e passar a observar tendências em tempo real.
Essa precisão possibilita um planejamento de manutenção mais assertivo, alinhando ordens de serviço à real condição do ativo. Quando você conhece a taxa de progressão da falha, sabe exatamente quando agir. Nem muito cedo, nem tarde demais.
Uma trinca na pista externa, por exemplo, gera picos em frequências específicas como a BPFO (Frequência de Passagem da Esfera na Pista Externa), enquanto danos na pista interna aparecem de forma diferente, geralmente acompanhados de bandas laterais ao redor da BPFI (Frequência de Passagem da Esfera na Pista Interna).
Problemas na gaiola podem estar relacionados à FTF (Frequência Fundamental da Gaiola). Já defeitos nos elementos rolantes se manifestam como sinais na BSF (Frequência de Giro da Esfera).
4. Estratégias de Manutenção Preditiva
A análise de vibração é um dos pilares da manutenção preditiva. Ao analisar tendências de vibração e frequências de falha ao longo do tempo, é possível prever quando um componente deve falhar.
Uma das aplicações mais poderosas é o acompanhamento de tendências. Ao monitorar a amplitude da vibração em frequências específicas associadas a falhas, as equipes conseguem modelar a curva de degradação de um rolamento.
Assim, fica mais fácil priorizar intervenções. Por exemplo, um rolamento com uma assinatura de falha estável pode não exigir uma ação imediata, enquanto outro com crescimento exponencial do sinal é um alerta claro para manutenção urgente.
Outra estratégia fundamental é a customização de limites de alarme. Em vez de usar limites genéricos, é possível definir condições de referência específicas para cada ativo e, a partir disso, ajustar os alertas conforme o comportamento da máquina muda.
5. Análise de Causa Raiz
A análise de vibração não mostra só o que está errado, ela ajuda a entender por que isso está acontecendo. O foco aqui está na causa.
Ao isolar componentes e padrões de frequência associados a problemas mecânicos específicos, é possível identificar se a falha tem origem em desalinhamento, desbalanceamento, folgas, instalação inadequada ou problemas de lubrificação.
Por exemplo, harmônicos com bandas laterais costumam indicar desalinhamento, enquanto ruídos aleatórios de alta frequência podem apontar para quebra na lubrificação.
Esse nível de precisão é essencial para uma análise de causa raiz eficaz. Em vez de tratar os sintomas, é possível chegar à origem da falha — seja um erro de processo, instalação incorreta ou problema mecânico anterior.
Eliminando a causa real, há menos chances de reincidência da falha, além de economizar tempo e peças e aumentar a confiabilidade dos ativos.
6. Monitoramento Contínuo e Análise de Tendência
O monitoramento contínuo mostra como o comportamento da máquina muda com o tempo, e é aí que está o verdadeiro poder preditivo.
A análise de tendência transforma dados brutos de vibração em uma linha do tempo.
Ao acompanhar métricas-chave (amplitude nas frequências de falha, níveis gerais de RMS ou energia em alta frequência) e como elas evoluem ao longo de dias ou semanas, começa-se a enxergar padrões que inspeções únicas não conseguem capturar.
Por exemplo, um sinal de BPFO (Frequência de Passagem da Esfera na Pista Externa) que cresce lentamente pode não parecer crítico hoje, mas se dobrar de intensidade em uma semana, é um forte indicativo de que os danos estão acelerando.
Esse tipo de insight é o que permite decisões de tempo de intervenção com confiança.
Combinada a limites automáticos e alertas contextuais, a análise de tendência ajuda as equipes a priorizar ativos com base na real progressão da falha.
Frequências Características de Falha em Rolamentos
Todo rolamento tem um conjunto de frequências características diretamente ligadas à sua geometria interna. Essas frequências funcionam como um mapa para diagnosticar exatamente onde a falha está surgindo.
Quando um componente do rolamento começa a apresentar desgaste, ele gera vibrações em frequências específicas, que variam de acordo com o tipo de dano e com a velocidade de rotação da máquina.
Identificar essas frequências no espectro de vibração é o que permite apontar com precisão a origem do problema.
As principais CDFs (Frequências Características de Falha) que todo analista precisa conhecer são:
- BPFO – Frequência de Passagem da Esfera na Pista Externa: indica falhas na pista externa.
- BPFI – Frequência de Passagem da Esfera na Pista Interna: associada a danos na pista interna.
- BSF – Frequência de Giro da Esfera: aponta defeitos nos elementos rolantes.
- FTF – Frequência Fundamental da Gaiola: relacionada a falhas na gaiola ou instabilidade no seu movimento.
Essas frequências dependem de variáveis como rotação do eixo, número de elementos rolantes, diâmetro das esferas, diâmetro de passo e ângulo de contato.
E como não são múltiplos simples da rotação, elas se destacam no espectro, mesmo quando o tipo de rolamento exato ainda não é conhecido.
Acompanhar os harmônicos e bandas laterais dessas frequências dá uma visão mais completa. Então se aparecem múltiplos harmônicos da BPFI com bandas laterais espaçadas pela rotação, por exemplo, provavelmente há um dano em evolução na pista interna.
Reconhecer essas frequências é essencial para diagnósticos rápidos e decisões assertivas.
Fórmulas Para o Cálculo das Frequências Características de Falha
Quando um defeito se forma no rolamento, ele tende a gerar vibrações em frequências específicas associadas à pista interna, pista externa, elementos rolantes ou gaiola. As chamadas Frequências Características de Falha (CDFs) podem ser calculadas com base em algumas variáveis simples:
- Número de elementos rolantes (n)
- Diâmetro da esfera (d)
- Diâmetro de passo (D)
- Ângulo de contato (β)
- Velocidade de rotação do eixo (fᵣ)
As quatro fórmulas principais são:
BPFO – Frequência de Passagem da Esfera na Pista Externa
BPFO = (n / 2) × fᵣ × (1 - (d / D) × cos β)
BPFI – Frequência de Passagem da Esfera na Pista Interna
BPFI = (n / 2) × fᵣ × (1 + (d / D) × cos β)
BSF – Frequência de Giro da Esfera
BSF = (D / 2d) × fᵣ × (1 - ((d / D) × cos β)²)
FTF – Frequência Fundamental da Gaiola
FTF = (1 / 2) × fᵣ × (1 - (d / D) × cos β)
Picos consistentes em BPFO indicam falha na pista externa, enquanto harmônicos e bandas laterais ajudam a confirmar o diagnóstico. Conhecer esses valores permite correlacionar sinais no espectro de vibração com danos físicos no rolamento, tornando os diagnósticos mais rápidos, objetivos e precisos.
Como Medir o Espectro de Frequência de Vibração
Capturar vibrações só é útil se for possível interpretá-las corretamente. Para detectar falhas em rolamentos com precisão, os sinais brutos de vibração precisam ser convertidos para o domínio da frequência.
O método utilizado para isso é a Transformada Rápida de Fourier (FFT).
Ele decompõe um sinal complexo em seus componentes individuais de frequência, facilitando a identificação das Frequências Características de Falha, como BPFO, BPFI, BSF e FTF.
A análise espectral gera um mapa visual que mostra onde a energia está concentrada. Picos em faixas específicas de frequência revelam a presença e o tipo de falha.
Esse processo geralmente envolve:
- Coleta do sinal por acelerômetros instalados próximos à carcaça do rolamento;
- Digitalização dos dados por um sistema de aquisição;
- Processamento via FFT para gerar o espectro;
- Interpretação baseada nas frequências de falha, tendências de amplitude e harmônicos.
A qualidade do espectro depende da resolução em frequência, da taxa de amostragem e da largura de banda configuradas. Resoluções baixas podem esconder sinais sutis, e uma largura de banda excessiva, sem filtros adequados, pode mascarar informações importantes em meio ao ruído.
Técnicas de Emissão Acústica
Quando o objetivo é detectar falhas em seus estágios mais iniciais, as técnicas de Emissão Acústica (AE) vão ainda mais além do que a análise convencional de vibração.
Sensores de emissão acústica captam ondas de alta frequência geradas por eventos microscópicos (como formação de trincas, fadiga de material ou contato metálico direto).
Esses sinais normalmente ocorrem na faixa ultrassônica (acima de 20 kHz), muito antes das vibrações tradicionais se tornarem anormais.
O grande diferencial da AE é sua sensibilidade. Ela permite detectar defeitos superficiais em uma fase tão inicial que ainda não provocam alterações detectáveis nos métodos tradicionais de vibração.
Por isso, essa técnica é ideal para monitoramento de equipamentos de baixa rotação ou carga leve, em que outras abordagens poderiam não captar sinais de alerta precoces.
Quando combinada à análise de FFT, a emissão acústica traz outra camada de compreensão. Ela aumenta ainda mais a precisão na localização de falhas, especialmente usando técnicas como detecção de envelope ou demodulação de alta frequência.
Análise Termográfica
A análise termográfica utiliza imagens infravermelhas para detectar padrões anormais de temperatura em máquinas. Quando um rolamento começa a apresentar falhas, o atrito tende a aumentar. Esse atrito gera calor, principalmente em situações de sobrecarga, desalinhamento ou lubrificação inadequada.
Câmeras térmicas conseguem registrar essas variações de temperatura muito antes que elas sejam perceptíveis ao toque ou à inspeção visual.
A termografia é uma técnica rápida e não invasiva, ideal para triagens em grande escala.
Seu uso é especialmente eficaz na detecção de problemas de lubrificação, uma das causas mais comuns de falha prematura em rolamentos.
Embora não forneça o mesmo nível de detalhamento sobre o tipo específico de falha como a análise de vibração, a termografia oferece um contexto valioso.
Por exemplo, se um rolamento apresenta temperatura elevada acompanhada de aumento na amplitude de vibração, há um forte indicativo de que os danos estão avançando para um nível mais crítico.
Análise de Lubrificante
A análise de lubrificante consiste em testar amostras de óleo ou graxa em busca de sinais de: contaminação, degradação ou partículas metálicas.
Esses indicadores revelam sinais de problemas no rolamento que ainda podem não ser perceptíveis por outros métodos, como vibração ou termografia.
Por exemplo, um aumento de partículas ferrosas pode indicar contato metal-metal dentro do rolamento, sinal claro de fadiga superficial ou esfoliação.
Já um índice elevado de umidade pode apontar falha no vedante, comprometendo a eficácia da lubrificação e acelerando o desgaste.
Técnicas como espectrometria, ferrografia e testes de viscosidade fornecem informações detalhadas tanto sobre o estado do lubrificante, quanto o que está ocorrendo dentro do rolamento.
Quando combinada com dados de vibração, a análise de lubrificante se torna uma poderosa ferramenta de validação. Se um pico de vibração coincide com um aumento nas partículas de desgaste, o diagnóstico ganha força e a ação pode ser tomada com muito mais segurança.
Inspeções e Monitoramento Periódico
Mesmo com o avanço do monitoramento em tempo real, a inspeção manual continua tendo seu papel dentro de uma manutenção bem estruturada, especialmente em plantas que não têm sensores em todos os ativos.
As inspeções periódicas envolvem verificações agendadas, usando analisadores portáteis de vibração, termômetros infravermelhos ou estetoscópios para capturar dados de referência e detectar alterações no comportamento da máquina.
Quando registradas de forma consistente, essas medições criam um histórico de tendência ao longo do tempo.
Além disso, essas inspeções podem revelar problemas que sensores fixos nem sempre detectam, como parafusos soltos, correias desgastadas, lubrificação aplicada de forma errada ou desalinhamento visível.
Muitas dessas falhas contribuem para a degradação dos rolamentos, mas nem sempre geram sinais fortes nas etapas iniciais.
O segredo é ter consistência. Quando realizadas com regularidade e alinhadas aos dados capturados por sensores, as inspeções manuais oferecem uma camada adicional de visibilidade.
Elas não substituem o monitoramento contínuo, mas atuam como um complemento viável e estratégico para garantir cobertura total.
Análise de Vibração
A análise de vibração continua sendo o método mais direto e escalável para diagnosticar a saúde de rolamentos. Ela funciona capturando o movimento dinâmico do rolamento em operação e convertendo esse movimento em sinais mensuráveis.
Em seguida, esses sinais são analisados em termos de amplitude, conteúdo de frequência, harmônicos e modulação, cada um revelando comportamentos ou falhas específicas.
O que diferencia a análise de vibração é sua precisão diagnóstica. Diferente de mudanças de temperatura ou contaminação do lubrificante, as alterações na vibração estão diretamente associadas a causas mecânicas específicas.
Um pico consistente em BPFI? Provável dano na pista interna. Bandas laterais ao redor dos harmônicos? Pode indicar folga ou desbalanceamento. Energia elevada em banda larga? Falha de lubrificação.
A coleta de dados pode ser feita tanto com sensores online (para monitoramento contínuo) quanto com analisadores portáteis (em rotas programadas), oferecendo flexibilidade para diferentes níveis de criticidade de ativos.
A análise de vibração mostra o que está errado, onde está o problema e qual sua gravidade.
Quando combinada com outras técnicas, como termografia e análise de óleo, ela proporciona uma visão completa e detalhada da condição do equipamento.
Ferramentas Para Análise de Vibração em Rolamentos
Na análise de vibração em rolamentos, a precisão faz toda a diferença. São necessárias ferramentas capazes de detectar sinais sutis, trabalhar com dados em tempo real e processá-los de maneira a revelar falhas reais, não apenas ruídos.
Uma configuração eficiente de monitoramento de vibração inclui quatro componentes essenciais:
- Sensores de vibração que detectam o movimento em múltiplos eixos;
- Sistemas de aquisição de dados que capturam e digitalizam esses sinais;
- Analisadores portáteis para monitoramento por rotas ou verificações pontuais;
- Softwares de diagnóstico que processam os dados e ajudam a identificar assinaturas de falha.
Essas ferramentas funcionam em conjunto para gerar alertas e, mais importante ainda, oferecer contexto.
O contexto certo permite distinguir se um pico de amplitude representa um problema real ou apenas um evento transitório.
A seguir, vamos entender melhor o papel de cada uma dessas ferramentas e seus pontos fortes e limitações em campo.
Sensores de Vibração
Os sensores de vibração, em geral acelerômetros, são a linha de frente na análise de comportamento de rolamentos. Eles captam o movimento físico da máquina e convertem esse movimento em sinais digitais que podem ser analisados.
Existem vários tipos de acelerômetros, mas os sensores industriais de alta qualidade oferecem características essenciais, como:
- Ampla faixa de frequência;
- Capacidade de medir em múltiplos eixos;
- Blindagem robusta para ambientes agressivos.
Esses fatores são fundamentais para detectar falhas de rolamentos em estágios iniciais, já que muitos problemas surgem primeiro em faixas de alta frequência.
A posição de instalação também é crítica. Quanto mais próximo da carcaça do rolamento, alinhado com a direção esperada da força, mais confiável fica a leitura e maior a sensibilidade às falhas internas.
Alguns sensores contam com processamento de sinal integrado, filtragem ou até capacidade de FFT embarcada. Outros transmitem dados brutos diretamente para sistemas centrais. A escolha ideal depende da sua estratégia de monitoramento: instalação fixa em ativos críticos ou utilização portátil em rotinas de inspeção planejadas.
Sistemas de Aquisição de Dados
Depois que os sensores capturam os dados de vibração, é preciso registrá-los com precisão. É aqui que entram os sistemas de aquisição de dados (DAQs). O papel do DAQ é converter o sinal analógico vindo do sensor em dados digitais, eliminar ruídos e condicionar o sinal para que ele possa ser analisado com precisão.
Essa etapa é fundamental. Um sinal mal tratado, com baixa integridade ou amostragem de baixa resolução, pode distorcer as leituras e levar à perda de falhas importantes, ou pior, a diagnósticos errados.
Entre os recursos mais importantes para um DAQ de qualidade estão:
- Alta taxa de amostragem, para capturar sinais de falhas em alta frequência;
- Entradas multicanais, permitindo a análise simultânea de múltiplos rolamentos ou eixos;
- Transmissão em tempo real, o que viabiliza alertas imediatos e monitoramento contínuo.
Os sistemas mais modernos também contam com processamento na borda (edge computing), processando os dados localmente antes de enviá-los para a nuvem. Assim, a resposta é mais rápida.
Analisadores Portáteis
Os analisadores portáteis de vibração são fundamentais para equipes que utilizam manutenção baseada em rotas ou que precisam de diagnósticos rápidos e flexíveis.
Esses dispositivos de mão combinam sensores de vibração, processamento de sinal e visualização em um único equipamento compacto. O técnico pode se aproximar de uma máquina, coletar a leitura e visualizar o espectro na hora, sem a necessidade de instalar nenhum sistema fixo.
Modelos mais avançados contam com:
- Capacidade de análise FFT integrada;
- Bibliotecas de frequências típicas de falha;
- Registro de tendências ao longo do tempo.
Alguns ainda se integram a sistemas CMMS, facilitando o registro de dados e a geração de ordens de serviço automáticas.
Os analisadores portáteis são especialmente úteis em ambientes onde o monitoramento contínuo ainda não está implementado em todos os ativos. Eles ajudam a validar alertas rapidamente e tomar decisões de manutenção com confiança.
Embora não substituam o monitoramento online em ativos críticos, são uma ferramenta poderosa para ampliar a cobertura diagnóstica na operação.
Software de Diagnóstico
É o software que dá sentido a tudo. Sem ele, os dados coletados pelos sensores e sistemas de aquisição seriam apenas números difíceis de interpretar e inúteis para a tomada de decisão.
O software de diagnóstico processa os sinais de vibração, aplica a análise no domínio da frequência e destaca padrões associados a falhas específicas em rolamentos.
Seja para identificar harmônicos, bandas laterais ou tendências de crescimento ao longo do tempo, é o software que organiza e transforma essa informação em recomendações inteligentes.
As soluções modernas vão além do básico. Elas incorporam algoritmos de machine learning e inteligência artificial, correlacionam os dados com o histórico do ativo e até sugerem ações corretivas.
Os melhores sistemas também se integram com plataformas de gestão de manutenção (como um CMMS), permitindo que o caminho do diagnóstico à execução seja direto.
Recursos essenciais incluem:
- Detecção automática de frequências de falha;
- Acompanhamento de linha de base e visualização de tendências;
- Gestão integrada de alertas;
- Configuração de limites personalizados por ativo.
Com o software certo, sua equipe não precisa ser especialista em vibração. Os dados já vêm interpretados, contextualizados e prontos para gerar ação.
Como a Solução de Monitoramento Preditiva da Tractian Ajuda a Prevenir Falhas
Diagnosticar uma falha é uma etapa. Mas intervir antes que ela se transforme em prejuízo é o que realmente importa. A solução de monitoramento de condição da Tractian preenche essa lacuna entre diagnóstico e ação.
Por meio da coleta contínua e análise de dados de vibração e temperatura em alta frequência, nossa tecnologia entrega visibilidade em tempo real sobre a saúde dos ativos.
Mas a Tractian vai além da detecção. Quando uma anomalia é identificada, o sistema não apenas alerta, ele aciona um plano de ação.
Cada alerta fica centralizado em uma plataforma que permite planejar inspeções, reparos ou substituições com base na condição real da máquina, sem achismos ou agendas ultrapassadas. Esse fluxo fecha o ciclo entre insight e execução. Toda ação, todo histórico, todo conserto, tudo é rastreável.
Essas informações alimentam análises de causa raiz mais precisas e melhoram continuamente a confiabilidade dos seus ativos.
