Análise de Vibração

O que é Análise de Vibração?

O principal objetivo da manutenção é simples: melhorar o desempenho e aumentar os lucros. Para alcançar isso, as equipes devem focar em tarefas que aumentem a confiabilidade e a disponibilidade dos ativos, reduzindo assim o downtime.

Uma das maneiras mais eficientes de fazer isso é monitorar as condições das máquinas. O monitoramento de condição nos permite avaliar cada ativo, fornecendo informações cruciais sobre seu comportamento e condição atual.

A técnica de monitoramento mais comum e eficiente é a análise de vibração (VA). Ela é frequentemente usada para identificar sinais precoces de desgaste em equipamentos rotativos, além de prever possíveis falhas. Ao monitorar os níveis de vibração ao longo do tempo, engenheiros conseguem ver se uma máquina está começando a apresentar sinais de problemas. Isso permite agir antes que a falha ocorra, evitando paradas e danos custosos.

Mas por que técnicos e indústrias realizam análise de vibração? Simples: ao monitorar os níveis de vibração ao longo do tempo, engenheiros conseguem ver se uma máquina está começando a apresentar sinais de problemas. Isso permite agir antes que a falha ocorra, evitando paradas e danos custosos.

Como a Análise de Vibração Detecta Possíveis Falhas?

À medida que aprendemos sobre monitoramento de vibração, também precisamos entender como esses dados contribuem para a previsão de falhas dos ativos.

Todas as máquinas emitem uma assinatura de vibração, ou perfil específico de vibração, quando operam. Com monitoramento e análise contínuos, anomalias podem ser detectadas nas vibrações desse equipamento e de seus componentes.

Os mantenedores verificam se um padrão de vibração incomum está relacionado a uma falha. Em seguida, usando a análise de espectro, avaliamos as anomalias, garantindo a saúde e o funcionamento adequado da máquina.

Análise espectral ou de espectro é uma forma de decompor um sinal em suas frequências componentes. Para isso, usamos a Transformada de Fourier (FFT) para converter frequências do domínio do tempo para o domínio da frequência.

A representação no domínio da frequência de um sinal revela as diferentes frequências presentes nele. Essa informação pode ser usada para identificar diferentes componentes do sinal, assim como diferentes harmônicos em um sinal de vibração de máquina.

Parâmetros Importantes de Vibração

Saber como interpretar um espectro de onda e seus parâmetros é importante para detectar falhas.

Para isso, precisamos aprender as especificações de cada tipo de máquina. Devemos considerar suas características geométricas e o comportamento do equipamento, como o número de polos do motor e a velocidade de rotação. O Motor X será nosso exemplo, com as seguintes especificações.

Depois de aprender o comportamento de base de uma máquina, podemos começar a identificar padrões nos diagramas de vibração. Esses padrões caracterizam problemas relacionados a anomalias no ativo. Com essa informação, podemos construir uma tabela base para identificar variações na vibração.

Outros parâmetros importantes incluem aceleração, velocidade e deslocamento.

Analisando Aceleração, Velocidade e Deslocamento

Os três parâmetros mais comuns usados para medir e analisar vibração são aceleração, velocidade e deslocamento.

A aceleração é o parâmetro mais sensível a mudanças na condição de uma máquina. É frequentemente o melhor parâmetro para usar na detecção precoce de problemas.

A velocidade também é um bom parâmetro, pois pode ser usada para identificar condições de ressonância.

O deslocamento é menos sensível a mudanças na condição de uma máquina. É comumente usado para medir a amplitude da vibração, que pode ser sinal de um componente solto ou danificado.

O melhor parâmetro a usar depende da aplicação específica. Em geral, você deve medir os três parâmetros para obter a imagem mais completa da condição do ativo.

Tipos de Equipamentos de Análise de Vibração

Para que o ensaio de vibração seja eficaz, devemos medir as ondas de vibração com precisão.

Existem 4 formas gerais de medir essas ondas:

• Medidores de vibração de nível global, com ou sem filtro, medem o nível geral de vibração de uma máquina ou estrutura. O filtro é usado para selecionar a faixa de frequência que você deseja medir, facilitando o isolamento de problemas específicos.
• Acelerômetros medem a aceleração de um objeto vibrante. Ao medir a aceleração, você obtém uma estimativa da amplitude e da frequência da vibração.
• Sensores de velocidade medem a amplitude, a frequência e a velocidade de um objeto vibrante. Medir a velocidade dá uma estimativa da amplitude e da frequência da vibração.
• Sensores de deslocamento medem o deslocamento de um objeto vibrante. Essa medição dá uma estimativa da amplitude da vibração.

O método que você escolher dependerá da aplicação específica. Se você precisa medir a frequência da vibração, um acelerômetro ou sensor de velocidade é uma boa escolha. Se você precisa medir o deslocamento da vibração, um sensor de deslocamento é a escolha adequada.

A boa notícia é: você pode aplicar essa técnica em uma ampla variedade de ativos, como motores, rolamentos, caixas de engrenagens, rotores e assim por diante.

Principais Considerações na Análise de Vibração

Ao conduzir a análise de vibração, é crucial focar nestes aspectos-chave:

Sinais Estacionários e Transitórios

Compreender a natureza dos sinais de vibração é essencial. Sinais estacionários são contínuos e repetitivos, enquanto sinais transitórios ocorrem devido a eventos específicos, fornecendo informações diagnósticas críticas.

Picos Síncronos

Picos síncronos aparecem na frequência fundamental de rotação do eixo e em seus harmônicos (ex.: 2X, 3X). Esses picos refletem a operação normal de máquinas rotativas e ajudam a identificar padrões operacionais regulares.

Picos Assíncronos

Picos assíncronos não se alinham à frequência de rotação do eixo. Eles frequentemente indicam irregularidades como problemas em caixas de engrenagens, cavitação de bombas ou impactos periódicos, tornando-os valiosos para diagnosticar problemas inesperados.

Picos Subsíncronos

Esses picos ocorrem em frequências inferiores à frequência fundamental de rotação. Podem indicar problemas como correias patinando, defeitos em gaiolas de rolamentos ou turbulência de fluxo de fluido, o que é crítico para detectar problemas mecânicos sutis.

Capacidades de Diagnóstico

A análise de vibração pode revelar uma variedade de problemas mecânicos, de componentes desalinhados a fragilidades estruturais. É particularmente eficaz para verificar a instalação correta de peças como rolamentos, garantindo que funcionem corretamente.

Vantagens da Análise de Vibração de Máquinas

A análise de vibração pode ajudar você a prever quando a manutenção será necessária, evitando quebras custosas e estendendo a vida útil dos ativos.

Além de prevenir quebras, a análise de vibração também pode ajudar a melhorar a eficiência da planta, reduzir custos e evitar problemas na cadeia de suprimentos. Identificar e tratar vibrações anormais antes que causem problemas é o objetivo. Fazendo isso, você melhora o desempenho das máquinas e reduz a necessidade de manutenção desnecessária.

Os benefícios da análise de vibração vão além da economia de custos e da melhoria do uptime. Ao prevenir quebras, você também melhora a vantagem competitiva e os lucros da empresa. Isso porque quebras podem levar à perda de vendas, produtividade e satisfação do cliente.

Como Implementar a Análise de Vibração

Para coletar os dados e realizar a análise, uma boa opção é realizar o monitoramento baseado em condição do equipamento. Existem dois métodos principais: online e offline.

O monitoramento online emprega sensores que combinam Inteligência Artificial (IA) e Internet das Coisas (IoT) para coletar dados automaticamente e em tempo real. Por essa conveniência, não é necessária a presença de um profissional de manutenção. Nas estratégias preditivas offline, a amostragem manual é realizada e depende diretamente dos profissionais.

O uso de sensores de vibração para coletar dados está se tornando mais acessível e benéfico para as empresas, particularmente aquelas que querem melhorar suas práticas de manutenção.

Sensores de Vibração TRACTIAN

Sensores IoT como o TRACTIAN Smart Trac são projetados para serem posicionados em pontos estratégicos ao longo da linha de eixo principal dos ativos.

O Smart Trac realiza verificações de vibração e analisa dados em três eixos: radial, horizontal e vertical. Ele coleta dados entre 0 e 32kHz a cada 5 minutos, fornecendo aos usuários uma forma de onda completa e um espectro de frequência.

Uma vez configurado, o Smart Trac transforma sinais de vibração em sinais elétricos, enviando-os automaticamente para registro. A implementação é a mais rápida do mercado: o sistema plug and play leva cerca de 3 minutos para configurar.

Em seguida, os dados coletados e registrados são analisados por um profissional treinado com a ajuda de IA que avalia a condição da máquina.

Depois que os sensores obtêm os dados, a plataforma assume a interpretação, gerando insights e enviando alertas. Com acesso a dados em tempo real, reparos de emergência podem ser evitados, garantindo economia de custos.

O Caso de Sucesso Ahlstrom Munksjö

Para demonstrar isso, vamos analisar um insight recebido pela Ahlstrom Munksjö, fabricante global de materiais à base de fibras.

Eles queriam melhorar seu programa de manutenção baseada em condição (CBM) para evitar falhas de equipamentos e interrupções de produção. Escolheram a TRACTIAN para ajudá-los a alcançar esse objetivo.

A TRACTIAN instalou 100 sensores Smart Trac nas máquinas da Ahlstrom Munksjö, que começaram a coletar dados dos ativos remotamente e em tempo real.

Os sensores rapidamente identificaram uma anomalia de vibração em dois motores que tinham falhas de rolamento e fixação incorreta, e enviaram um alerta à equipe. Assim que o insight foi recebido, a equipe agiu antes que algo mais sério pudesse acontecer.

A equipe de manutenção da Ahlstrom Munksjö agiu rapidamente para substituir o rolamento antes que ele falhasse. Isso evitou paradas não planejadas e a interrupção de uma produção inteira.

A plataforma e os sensores da TRACTIAN tornam-se um sistema preditivo completo quando combinados ao software CMMS TracOS, que centraliza rotinas e automatiza processos.

A ferramenta de Ordens de Serviço dentro do TracOS atribui os responsáveis e reúne dados sobre equipamentos, ferramentas e materiais. Ela também monitora o status da ordem de serviço, com notificações a cada atualização, tudo a partir de um único lugar.

Todos esses dados são acessíveis pelo App da TRACTIAN ou por um navegador em qualquer computador, celular ou tablet.

Os modelos de machine learning do aplicativo funcionam muito como uma rede neural porque não são conectados à internet, mas à conectividade 4G/LTE.

Investir em análise de vibração e tecnologia de manutenção preditiva é essencial para antecipar problemas e evitar falhas inesperadas.

Ao reduzir a frequência de falhas, também reduzimos o downtime, a substituição de equipamentos e a perda de tempo e recursos. Nosso objetivo é fornecer tecnologia de alta qualidade que otimize as rotinas de manutenção das equipes.

Conclusão

A análise de vibração é uma das ferramentas mais confiáveis e econômicas disponíveis para equipes de manutenção industrial. Ao monitorar continuamente as assinaturas de vibração e aplicar a análise de espectro, as equipes podem detectar falhas em desenvolvimento muito antes que causem a falha do equipamento. O resultado é menos paradas não planejadas, custos de reparo menores e uma vida útil mais longa dos ativos.

Seja implementando um novo programa de manutenção preditiva ou melhorando um existente, integrar o monitoramento contínuo de vibração via sensores IoT dá às equipes de manutenção a inteligência em tempo real necessária para tomar decisões confiantes e baseadas em dados. O caso da Ahlstrom Munksjö mostra exatamente o que é possível: uma falha de rolamento detectada com antecedência, uma linha de produção mantida em operação e uma equipe de manutenção capacitada a agir proativamente em vez de reativamente.

Perguntas Frequentes