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Desmistificando Análise de Vibração em Máquinas

Esse é um artigo técnico porém voltado para todos os profissionais que não trabalham em manutenção mas querem entender um pouco mais na prática para que serve a análise de sinais de vibração em máquinas.

Para primeiro você entender melhor como se parece um sinal de vibração, imagine você dando um chacoalhada em uma corda presa em um muro:

Analise de vibraçao,manutenção

O movimento oscilatório que o ponto A, B, C e D fazem, é o resultado da oscilação gerada pela sua mão que se propaga até o muro e pode ser visto como um movimento de vibração se propagando.

Analisando apenas o que acontece no ponto A da corda e plotando o gráfico da posição do ponto A vs Tempo, obtemos o mesmo formato resultante da sua chacoalhada na corda. O que é exatamente como um dos componentes de um sinal de vibração se parece:

Analise de vibraçao,manutenção

Sabendo que:

  • O Período é o tempo que o ponto A da corda demora para recomeçar um ciclo.
  • A Amplitude é a distância máxima que o ponto A se afasta em relação a posição que ele estaria se a corda estivesse esticada.
  • A Frequência é o número de vezes que se completa um ciclo em um segundo. Se o período T na primeira corda é de 2 segundos, a nossa frequência seria o inverso, ou seja, 0.5 Hertz (meio ciclo por segundo).

Lembra do muro que você prendeu a primeira corda? Agora imagine que mais 5 amigos seus fizessem a mesma coisa, no mesmo muro, chacoalhando suas respectivas cordas com frequências diferentes. Assim teríamos 6 sinais dos pontos “As” das diferentes cordas como demonstra a figura a seguir.

Analise de vibraçao,manutenção

Mas e o muro que está aguentando todas essas cordas chacoalhando juntas?
Ele receberá um sinal total da vibração que se propaga pelas cordas (sinal em vermelho).

Fazendo uma analogia com máquinas:
O muro seria o local da máquina ideal para captar o sinal total de vibração;
O sinal em vermelho seria a vibração global da máquina;
As cordas, os fatores que influenciam na vibração global da máquina.

Esses fatores podem ser, por exemplo:

  • Desgaste/ Deterioração;
  • Falhas em Rolamento;
  • Folga Mecânica;
  • Desalinhamento;
  • Ressonância;
  • Lubrificação;
  • Excentricidade;

No exemplo da corda, nós conseguimos visualizar exatamente como é o sinal gerado por cada um dos amigos, porém, na “vida real”, não é bem assim que acontece.

Ruídos atrapalham a visualização e o sensor obtém apenas o resultado final dos diferentes fatores. Ainda fazendo uso da analogia, temos aqui o chacoalhar total, sem saber exatamente o que é causado por cada uma das cordas.

Analise de vibraçao,manutenção

Para conseguir interpretar esse sinal e saber quais fatores estão influenciando nessa vibração, é comumente feita a Transformada de Fourier. Na qual substitui-se o eixo do tempo pelo eixo da frequência, facilitando a visualização da composição do sinal.

Analise de vibraçao,manutenção

Depois de tirar o Fourier da cartola, é possível fazer a Análise Espectral.

Analise de vibraçao,manutenção

Cada tipo de máquina possui uma assinatura espectral original.

A partir dela é possível identificar características de vibração de cada componente individual para monitorar sua condição e diagnosticar os fatores listados anteriormente, como por exemplo, desgaste e desalinhamento.

A análise da assinatura espectral de cada máquina já é bastante utilizada, mas é feita periodicamente por técnicos com conhecimento em análise de vibração e manutenção.

Com a análise feita a olho nu e baseada nas observações do técnico sobre o bom funcionamento da máquina, grande parte do histórico e do conhecimento dos padrões de vibração da máquina se perde no tempo. Atrapalhando um diagnóstico preciso e antecipado em possíveis problemas.

Por isso, hoje na TRACTIAN utilizamos Machine Learning para apontar deterioração da assinatura espectral de uma máquina, e gerar insights com alta acurácia sobre a causa do problema.

Assim é possível salvar todo histórico de funcionamento, tomar ações preventivas e evitar danos maiores em máquinas prestes a falhar e interromper a produção.

Como é feita a ciência de dados para identificar essas mudanças?
No próximo artigo explicarei o funcionamento dessa análise automática, siga nossa página ou entre em contato para saber mais.