Análise de Vibração

O que é análise de vibração?

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

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

A técnica de monitoramento mais comum e eficiente é a análise de vibração (AV). Ela é frequentemente usada para identificar sinais precoces de desgaste em equipamentos rotativos e prever possíveis falhas. Ao monitorar os níveis de vibração ao longo do tempo, os engenheiros conseguem perceber quando uma máquina começa a apresentar problemas, agindo antes que a falha ocorra e evitando downtime e danos custosos.

Mas por que técnicos e indústrias realizam análise de vibração? Simples: ao monitorar os níveis de vibração ao longo do tempo, os engenheiros conseguem perceber quando uma máquina começa a apresentar problemas. Isso os permite agir antes que a falha ocorra, prevenindo downtime e danos custosos.

Como a análise de vibração detecta possíveis falhas?

Ao aprender sobre monitoramento de vibração, precisamos entender como esses dados contribuem para a previsão de falhas em ativos.

Todas as máquinas emitem uma assinatura de vibração, ou perfil específico de vibração, durante a operação. Com monitoramento e análise contínuos, é possível detectar anomalias nas vibrações desse equipamento e de seus componentes.

Os mantenedores verificam se um padrão de vibração incomum está relacionado a uma falha. Em seguida, por meio da análise espectral, avaliamos as anomalias para garantir a saúde e o funcionamento correto da máquina.

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

Parâmetros importantes de vibração

Saber interpretar um espectro de ondas e seus parâmetros é essencial para detectar falhas.

Para isso, precisamos conhecer 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.

Após 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 essas informações, 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. Geralmente é o melhor parâmetro para a 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, o que pode ser sinal de um componente solto ou danificado.

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

Tipos de equipamentos para análise de vibração

Para que o monitoramento de vibração seja eficaz, precisamos medir as ondas de vibração com precisão.

Existem 4 formas gerais de medir essas ondas:

• Medidores de nível global de vibração: 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 se deseja medir, facilitando o isolamento de problemas específicos.
• Acelerômetros medem a aceleração de um objeto em vibração. Ao medir a aceleração, é possível estimar a amplitude e a frequência da vibração.
• Sensores de velocidade medem a amplitude, a frequência e a velocidade de um objeto em vibração. A medição da velocidade fornece uma estimativa da amplitude e da frequência da vibração.
• Sensores de deslocamento medem o deslocamento de um objeto em vibração. Essa medição fornece uma estimativa da amplitude da vibração.

O método escolhido dependerá da aplicação específica. Se for necessário medir a frequência da vibração, um acelerômetro ou sensor de velocidade é uma boa opção. Se for necessário medir o deslocamento da vibração, um sensor de deslocamento é a escolha adequada.

A boa notícia é que essa técnica pode ser aplicada em uma ampla variedade de ativos, como motores, rolamentos, caixas de engrenagens, rotores e muito mais.

Considerações importantes na análise de vibração

Ao realizar a análise de vibração, é fundamental focar nestes aspectos principais:

Sinais em regime permanente e transitórios

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

Picos síncronos

Os picos síncronos aparecem na frequência fundamental de rotação do eixo e em suas harmônicas (por exemplo, 2X, 3X). Esses picos refletem a operação normal de máquinas rotativas e ajudam a identificar padrões operacionais regulares.

Picos assíncronos

Os picos assíncronos não se alinham com a frequência de rotação do eixo. Frequentemente indicam irregularidades como problemas em caixas de engrenagens, cavitação em bombas ou impactos periódicos, sendo valiosos para diagnosticar problemas inesperados.

Picos sub-síncronos

Esses picos ocorrem em frequências abaixo da frequência fundamental de rotação. Podem indicar problemas como correias escorregando, defeitos na gaiola do rolamento ou turbulência no fluxo de fluido, que são críticos para detectar problemas mecânicos sutis.

Capacidades de diagnóstico

A análise de vibração pode revelar uma série de problemas mecânicos, desde componentes desalinhados até fragilidades estruturais. É particularmente eficaz para verificar a instalação correta de peças como rolamentos, garantindo seu funcionamento adequado.

Vantagens da análise de vibração em máquinas

A análise de vibração ajuda a prever quando a manutenção será necessária, para que você possa evitar paradas custosas e prolongar a vida útil dos ativos.

Além de prevenir paradas, a análise de vibração também pode ajudar a melhorar a eficiência da planta, reduzir custos e evitar problemas na cadeia de suprimentos. O objetivo é identificar e corrigir vibrações anormais antes que causem problemas. Ao fazer isso, você pode melhorar o desempenho das suas máquinas e reduzir a necessidade de manutenção desnecessária.

Os benefícios da análise de vibração vão além da economia de custos e da melhoria do uptime. Ao prevenir paradas, você também pode melhorar a vantagem competitiva e os lucros da sua empresa, já que paradas podem levar à perda de vendas, produtividade e satisfação dos clientes.

Como implementar a análise de vibração

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

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

O uso de sensores de vibração para coleta de dados está se tornando cada vez mais acessível e vantajoso para as empresas, especialmente para aquelas que desejam 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 do eixo principal dos ativos.

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

Uma vez instalado, 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 ser configurado.

Os dados coletados e registrados são então analisados por um profissional treinado com o auxílio de IA, que avalia as condições da máquina.

Uma vez que os sensores possuem 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 da Ahlstrom Munksjö

Para ilustrar isso, vejamos um insight recebido pela Ahlstrom Munksjö, fabricante global de materiais à base de fibra.

A empresa queria melhorar seu programa de manutenção baseada em condição (MBC) para evitar falhas de equipamentos e interrupções na produção. Ela escolheu a TRACTIAN para ajudá-la a atingir esse objetivo.

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

Os sensores identificaram rapidamente uma anomalia de vibração em dois motores com falhas nos rolamentos e fixação incorreta, enviando um alerta para a equipe. Ao receber o insight, a equipe agiu antes que algo mais grave pudesse acontecer.

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

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

A ferramenta de ordens de serviço (OS) dentro do TracOS designa os responsáveis e coleta dados sobre equipamentos, ferramentas e materiais. Também monitora o status das ordens de serviço, com notificações para cada atualização, tudo em um único lugar.

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

Os modelos de machine learning da plataforma funcionam de forma semelhante a uma rede neural, conectados não pela internet, mas por 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 podemos reduzir 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.

O mais importante

A análise de vibração é uma das ferramentas mais confiáveis e custo-efetivas disponíveis para as equipes de manutenção industrial. Ao monitorar continuamente as assinaturas de vibração e aplicar a análise espectral, as equipes podem detectar falhas em desenvolvimento muito antes de causarem a quebra do equipamento. O resultado são menos paradas não planejadas, custos de reparo menores e maior vida útil dos ativos.

Seja implementando um novo programa de manutenção preditiva ou aprimorando um existente, integrar o monitoramento contínuo de vibração via sensores IoT fornece 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 para agir de forma proativa em vez de reativa.

Perguntas frequentes