Medidor de Vibração

O que é um medidor de vibração?

Um medidor de vibração é um dispositivo de medição portátil que detecta e quantifica a vibração mecânica produzida por máquinas rotativas ou alternativas. O técnico posiciona o instrumento, ou sua sonda sensora, contra o alojamento da máquina, o alojamento do rolamento ou outro ponto estrutural, e o medidor exibe uma única leitura global de vibração.

O dispositivo usa um acelerômetro embutido ou conectado externamente para captar o movimento. A eletrônica integrada processa o sinal bruto para calcular velocidade ou deslocamento, dependendo do modo de medição selecionado. O resultado é um número escalar que representa a energia vibracional total naquele local, somada em todas as frequências presentes.

Por capturar o sinal inteiro em um único número, o medidor de vibração não informa por que a máquina está vibrando. Ele informa quanto. Essa distinção determina quando usar um medidor e quando recorrer a um analisador de vibração para uma investigação mais aprofundada.

O que o medidor de vibração mede

Todo medidor de vibração mede um ou mais dos três parâmetros físicos. Entender cada parâmetro ajuda a adequar a medição correta ao tipo de máquina e à falha que está sendo investigada.

Velocidade (mm/s RMS)

A velocidade é a taxa de variação do deslocamento: com que rapidez a superfície da máquina se move para frente e para trás. É expressa em milímetros por segundo valor médio quadrático (mm/s RMS). A velocidade é o parâmetro preferido para a condição geral da máquina porque se correlaciona diretamente com a energia destrutiva transferida para rolamentos, vedações e juntas estruturais.

A ISO 10816 utiliza a velocidade em mm/s RMS para definir as zonas de severidade de vibração. A maioria dos programas de inspeção por rotas adota a velocidade como padrão por essa razão.

Aceleração (g ou m/s²)

A aceleração mede com que rapidez a velocidade está variando. É expressa em unidades gravitacionais (g) ou metros por segundo ao quadrado (m/s²). A aceleração é mais sensível a eventos de alta frequência: defeitos em elementos rolantes de rolamentos, engrenagens e cavitação, sendo o sinal bruto do acelerômetro antes de qualquer integração do sinal.

Para detecção precoce de falhas em rolamentos, a aceleração (e especialmente seu envelope ou valor de pico) costuma ser mais reveladora do que a velocidade.

Deslocamento (mm ou mils pico a pico)

O deslocamento mede a distância física que a superfície da máquina percorre durante seu ciclo de vibração. É expresso em milímetros ou mils (milésimos de polegada) pico a pico. O deslocamento é mais relevante em baixas velocidades rotacionais: máquinas grandes e lentas, como rolos de máquinas de papel, ventiladores de torres de resfriamento e bombas de grande porte, onde o movimento real do eixo em relação às folgas dos mancais determina o risco estrutural.

Como funciona um medidor de vibração

No núcleo de todo medidor de vibração está um acelerômetro piezoelétrico. Quando o acelerômetro é pressionado contra uma superfície vibrante, o cristal piezoelétrico interno gera uma pequena carga elétrica proporcional à aceleração que sofre. Essa carga é convertida em sinal de tensão, amplificada e enviada ao circuito de processamento do medidor.

A partir do sinal bruto de aceleração, o firmware do medidor pode integrar uma vez para produzir velocidade, ou integrar duas vezes para produzir deslocamento. A maioria dos medidores permite ao usuário selecionar qual parâmetro exibir. A saída é então processada em um valor RMS, de pico ou pico a pico, dependendo do modo de medição escolhido.

O acelerômetro se conecta ao medidor por contato direto com o corpo (medidores integrados) ou via cabo coaxial a uma sonda separada (medidores com fio). Alguns medidores incluem uma base magnética na sonda para posicionamento repetível e sem uso das mãos em alojamentos de aço. O posicionamento repetível do sensor é fundamental para um monitoramento de tendências válido: uma leitura feita em um local ligeiramente diferente não poderá ser comparada com precisão à anterior.

Tipos de medidores de vibração

Como usar um medidor de vibração

A técnica consistente é tão importante quanto o próprio instrumento. A mesma máquina medida em locais diferentes ou com forças de contato distintas produzirá leituras diferentes, tornando a comparação de tendências não confiável.

Siga esta sequência para obter resultados repetíveis:

1. Selecione o parâmetro de medição. Escolha velocidade (mm/s RMS) para triagem geral de máquinas, aceleração (g) para verificações focadas em alta velocidade ou rolamentos, ou deslocamento (mm) para equipamentos de baixa velocidade.
2. Marque os pontos de medição. Use marcadores de tinta ou etiquetas adesivas para definir locais de medição consistentes em cada máquina: normalmente os alojamentos de rolamentos do lado do acionamento e do lado oposto ao acionamento, nas direções horizontal, vertical e axial.
3. Limpe a superfície. Remova graxa, sujeira ou lascas de tinta do ponto de contato. A contaminação entre a sonda e a superfície degrada a qualidade do sinal.
4. Aplique força consistente. Pressione a sonda firmemente e perpendicularmente contra a superfície. Aguarde a estabilização da leitura antes de registrar: normalmente dois a três segundos.
5. Registre a leitura. Anote o valor junto ao ID da máquina, ponto de medição, data e condições operacionais (velocidade, carga). Esses dados alimentam o histórico de tendências.
6. Compare com valores de referência e limites de alarme. Compare a leitura atual com a referência da máquina (estabelecida quando era nova ou recém-revisada) e com os limites de zona da ISO 10816 para aquela classe de máquina.

Zonas de severidade de vibração da ISO 10816

A ISO 10816 é a norma internacional que define níveis aceitáveis de vibração para máquinas rotativas com base na medição de velocidade em mm/s RMS. Ela se aplica a máquinas industriais em geral: bombas, ventiladores, compressores, motores elétricos e caixas de engrenagens, dividindo a condição da máquina em quatro zonas.

Os limites exatos em mm/s RMS entre as zonas variam conforme a classe da máquina (potência, altura do eixo) e o tipo de suporte (fixo ou flexível). Sempre consulte a parte relevante da ISO 10816 para a categoria da sua máquina.

Medidor de vibração vs. analisador de vibração

Um medidor de vibração e um analisador de vibração têm funções diferentes em um programa de manutenção. Compreender a distinção evita tanto o investimento excessivo em capacidade desnecessária quanto o subdiagnóstico de falhas que não podem ser ignoradas.

Na prática, a maioria dos programas de manutenção usa medidores de vibração para triagem ampla e frequente, e analisadores de vibração para investigação direcionada de máquinas que ultrapassam os limites de alerta. Os dois instrumentos são complementares, não concorrentes.

Papel do transdutor de vibração

A precisão de medição de qualquer medidor de vibração depende da qualidade e do uso correto do seu transdutor de vibração: o elemento sensor que converte o movimento mecânico em sinal elétrico. A maioria dos medidores portáteis usa um acelerômetro piezoelétrico como transdutor.

O método de fixação do transdutor afeta significativamente a fidelidade do sinal, especialmente em frequências mais altas. Um acelerômetro fixado por parafuso oferece a mais ampla resposta em frequência. Uma base magnética é um meio-termo prático para trabalho em rotas. Uma sonda manual pressionada contra a superfície é a mais conveniente, porém possui a faixa de frequência útil mais estreita.

Para um monitoramento de tendências preciso, use o mesmo transdutor, o mesmo método de fixação e o mesmo ponto de medição em cada visita.

Medidores de vibração em programas de manutenção

Os medidores de vibração são o ponto de entrada mais comum no monitoramento de condição para equipes de manutenção industrial. Seu baixo custo, facilidade de uso e rapidez de medição os tornam práticos para equipes que gerenciam centenas de máquinas com recursos especializados limitados.

Um programa típico baseado em rotas funciona da seguinte forma. Um técnico percorre uma rota definida de máquinas em intervalos fixos: semanalmente, quinzenalmente ou mensalmente, dependendo da criticidade. Em cada máquina, ele registra leituras de vibração nos alojamentos dos rolamentos. As leituras são inseridas em um CMMS ou coletadas em um dispositivo de rota. O software plota a tendência ao longo do tempo e sinaliza as máquinas cujas leituras estão subindo em direção aos limites de alerta ou entraram nas Zonas C ou D da ISO.

As máquinas sinalizadas são encaminhadas para uma equipe de análise de vibração para aquisição de espectro e identificação de falhas. As ordens de serviço (OS) são geradas antes que a falha ocorra. Esse fluxo de trabalho: triagem com medidor, diagnóstico com analisador, reparo antes da falha, é a base operacional da manutenção preditiva.

Limitações dos medidores de vibração

Um medidor de vibração é uma ferramenta de triagem, não de diagnóstico. Sua limitação principal é que o valor global que ele reporta combina todas as frequências de vibração em um único número. Uma frequência de defeito em rolamento pequena, porém perigosa, pode ficar oculta dentro de um nível global elevado dominado por desbalanceamento ou ressonância estrutural.

Outras limitações a considerar:

• Sem identificação de falha. Uma tendência crescente ou uma leitura na Zona C indica que algo está errado; não informa o que está errado nem quanto tempo resta antes da falha.
• Sensível à técnica. Posicionamento inconsistente da sonda, ângulo ou força de contato introduzem variações de leitura que podem parecer uma mudança real na vibração.
• Sem informação de fase. Diagnosticar desbalanceamento e desalinhamento com precisão requer dados de fase, que um medidor de vibração básico não captura.
• Falhas intermitentes. Uma leitura do medidor feita durante uma janela breve pode não detectar uma falha que só aparece sob certas condições de carga ou temperatura. Sensores online contínuos resolvem essa lacuna.

O mais importante

Um medidor de vibração é o ponto de partida prático para qualquer programa de manutenção baseada em condição. Ele oferece às equipes de manutenção um método rápido e de baixo custo para rastrear grandes populações de máquinas, estabelecer níveis de vibração de referência e identificar problemas em desenvolvimento antes que se tornem falhas.

A chave é saber o que a ferramenta pode e não pode fazer. Um medidor de vibração informa a severidade da vibração em um determinado momento. Ele não informa a causa. Quando as leituras sobem acima dos limites da Zona B da ISO 10816, o medidor cumpriu sua função: o próximo passo é um analisador de vibração e um analista qualificado para identificar o que está causando o aumento e quanto tempo há para agir.

As equipes que combinam leituras de medidores por rota com dados de tendência, limites de alarme claros e um caminho de escalonamento definido para análise espectral obtêm o máximo deste instrumento simples e valioso.

Perguntas frequentes