ANÁLISE DE VIBRAÇÃO

I - DEFINIÇÃO TÉCNICA

A Análise de Vibração é o processo pelo qual as falhasem componentes móveis de um equipamento, são

descobertas pela taxa de variação das forças dinâmicas geradas.

Tais forças afetam o nível de vibração, que pode seravaliado em pontos acessíveis das máquinas, seminterromper o funcionamento dos equipamentos.

II - MANUTENÇÃO PREDITIVA

A manutenção preditiva é uma filosofia ou atitude que usa

a condição operacional real do equipamento e sistemas para otimizar a operação total da planta industrial.

A Manutenção Preditiva por análise de vibrações,está baseada no conhecimento do estado da máquinaatravés de medições periódicas e contínuas de um ou

mais parâmetros significativos, evitando paradasinesperadas e substituição de peças desnecessárias.

Deve-se ressaltar que o principal motivo pela adoção da Manutenção Preditiva é o econômico, verificando-se os seguintes resultados:Eliminação de desperdício de peças;Diminuição de estoques associados;Aumento da eficiência nos reparos;Aumento da confiabilidade da planta;Diminuição da gravidade dos problemas;Maior disponibilidade das máquinas, (menor perda de tempo).

Como conseqüência, são obtidos os seguintes resultados:Diminuição dos custos globais;Aumento da confiabilidade;Aumento da produtividade;Melhoria da qualidade.

ESTATÍSTICA DO CUSTO DE MANUTENÇÃO

Os custos de manutenção correspondem a parte principal dos custos operacionais totais de todas as plantas industriais de manufatura e de produção.

Dependendo da indústria específica, os custos de manutenção podem representar entre 15% a 30% do custo dos bens produzidos.

Por exemplo, em indústrias alimentícias, os custos médios de manutenção podem representar cerca de 15% do custo dos bens produzidos; enquanto que nas indústrias siderúrgicas, de papel e celulose, e outras indústrias pesadas, a manutenção pode representar até 30% dos custos totais de produção.

FONTE : “Plant Performance Group”(uma divisão da “Technology for Energy Corporation”)

BENEFÍCIOS DA MANUTENÇÃO PREDITIVA

Pesquisa com 500 fábricas, com sucesso no programa Manutenção Preditiva. Países do grupo de amostra : Estados Unidos, Canadá, Grã-Bretanha, França, e Austrália.

BENEFÍCIOS DA MANUTENÇÃO PREDITIVA:

� REDUÇÃO DOS CUSTOS DE MANUTENÇÃO .....................................50 A 80%� REDUÇÃO DE FALHAS NAS MÁQUINAS .............................................50 A 60%� REDUÇÃO DE ESTOQUE DE SOBRESSALENTES .............................20 A 30%� REDUÇÃO DE HORAS EXTRAS PARA MANUTENÇÃO ......................20 A 50%� REDUÇÃO DO TEMPO DE PARADA DAS MÁQUINAS ........................50 A 80%� AUMENTO NA VIDA DAS MÁQUINAS ...................................................20 A 40%� AUMENTO DA PRODUTIVIDADE ..........................................................20 A 30%� AUMENTO DOS LUCROS ......................................................................25 A 60%

FONTE : “Plant Performance Group”(uma divisão da “Technology for Energy Corporation”)

A Manutenção Preditiva também traz benefícios na segurança do trabalho, evitando acidentes que possam ocorrer devido à falhas mecânicas.

ETAPAS DO PLANO DE IMPLEMENTAÇÃOANÁLISE DE VIBRACÃO

1 – Levantamento junto aos responsáveis, dos equipamentos a serem classificados para o monitoramento;

2 – Cadastramento individualizado dos equipamentos no sistema adquirido, definindo níveis de alarme, faixas de medição, parâmetros utilizados, freqüência de coleta de dados, etc;

3 – Configuração da rota de coleta de dados de acordo com o layout da planta fabril;

4 – Elaboração de métodos adequados para a implantação do Plano de Manutenção Preditiva / análise de vibrações.

5 – Acompanhamento dos dados das coletas nas rotas;

6 – Relatórios com as seguintes informações:- Total de máquinas monitoradas,- Condição dos equipamentos após o enquadramento nos seus

respectivos alarmes (gráfico demonstrativo),- Tipos de defeitos encontrados (gráfico demonstrativo),- Resumo geral da condição de equipamento,- Recomendações e observações de como eliminar os problemasencontrados.

7 – Elaboração do plano de ação de melhorias continuas.

CENÁRIO ATUAL :- CONTRATAÇÃO SERVIÇOS EXTERNOS- Monitoramento em poucos equipamentos;- Baixa freqüência de inspeções;- Baixa “ intimidade ” com os equipamentos;- Varreduras gerais de final de período;- Histórico de acompanhamento e tendências quase nulo.

CENÁRIO PROPOSTO :- CAPACITAÇÃO DE EQUIPE INTERNA- Monitoramento em até 100 % dos equipamentos;- Aumento da freqüência de inspeções;- “ Intimidade ” com os equipamentos assegurada;- Histórico e tendências íntegros;- Acompanhamentos e avaliações constantes e confiáveis.

III III -- CONCEITUACONCEITUAÇÇÃOÃO

ANÁLISE DE VIBRAÇÃOX

ASSINATURA ESPECTRAL

Uma máquina, caracterizada por suas partes

móveis, vibrará de acordo com as freqüênciascaracterísticas dos seus componentes.

Cada tipo de máquina possui uma"ASSINATURA ESPECTRAL ORIGINAL"

MONITORAÇÃO DA VIBRAÇÃO

No evento de que um ou mais componentes comecem a falhar,a freqüência e amplitude da vibração começarão a mudar.

O monitoramento de vibração é o processo dedescobrir e analisar essas mudanças.

Através do processo de análise de espectro aplicado ao sistemainteiro, é possível identificar as características de vibração decada componente individual para monitorar sua condição.A deterioração da "ASSINATURA ESPECTRAL" é um sinalde que o equipamento perdeu sua integridade.

PARÂMETROS DE VIBRAÇÃO:

Os Parâmetros de vibração são quase universalmentemedidos em unidades métricas de acordo com

recomendações de Normas, Ex: DIN7090, ISO2372,atualmente substituída pela ISO10816, sendo:

Aceleração : m/s² (g’s)

Velocidade : mm/s (ips) Deslocamento : Mícron (mils)

Monitoração Permanente� Geralmente Máquinas acima de 75

kW (100 HP) e maiores.

Portátil� 75 kW (100 HP) e menores.� Análise de Máquinas críticas.

Monitoração Permanente

Monitores para Proteção de Máquinas

Sensores Sísmicos Sensor de Proximidade

Dois tipos Básicos Sensores

Seleção do Sensor

� Sensor Sísmico (Montado na Carcaça ou Mancal)-Mancais de Rolamento (Esfera, Rolete, etc.) e de deslizamento.

� Sensor de Proximidade (Através da Carcaça)-Mancais de Deslizamento com lubrificação forçada

Nota: Tipicamente máquinas acima de 450 kW (600 HP) possuem mancais de deslizamento.

Principais considerações na correta seleçãodo sensor e sistemas de monitoração

� Rotação (RPM) ou Ciclos (CPM)� Potência da Máquina (HP ou Watts)� Tipo dos Mancais

a. Rolamento

b. Bucha de Deslizamento (filme de óleo/hidrodinâmico)

� Recomendações do Fabricante da Máquina

Não-Contato (Sensor Proximidade)Montagem na Carcaçaou Mancal (Sísmico)

Sensores de Vibração

Não-Contato (Sensor Proximidade)

Montagem na Carcaça (Sísmico)•Acelerômetro•Transdutor de Velocidade

Monitoração por Sensor SísmicoDuas Seleções Básicas

� Tipo do Sensor (Princípio)-Acelerômetro-Transdutor de Velocidade

� Tipo de Sinal de Saída-Deslocamento-Velocidade-Aceleração

ACELERÔMETRO TRANSDUTOR DE VELOCIDADE

Força externa é oposta pela massa portanto comprimindo o cristal piezoeletico. Saída éproporcional à aceleração.

Amplificador

CristalPiezoelétrico

Massa

Magneto

A bobina se move através do núcleo do magneto e gera um sinal de voltagem proporcional à velocidade.

Sensores Sísmicos

Bobina

Mola

Acelerômetrosx

Transdutores de Velocidade

Acelerômetro � Mais larga faixa de freqüência� Menor tamanho� Sem partes móveis para desgastar.

Transdutor de Velocidade Eletro-Mecânico � Saída Autogerada = não requer alimentação externa. � Sem eletrônica interna o que permite operar em altas

temperaturas até 375 ºC.

Conversão dos Sinais

A conversão é feita eletronicamente de umamedição para outra para melhorar a amplitude do sinal.

� Acelerômetro = Aceleraçãoprimeira integração = Velocidadesegunda (dupla) integração = Deslocamento

� T. Velocidade = Velocidade após integração = Deslocamento

Amplitudes de Medição Relativas para Sensores Sísmicos

RPM / CPM

Deslocamento

Velocidade

Aceleração

0 60000600

� Orientaçãoa. Na direção vertical a vibração é restringidab. Devem ser montados na direção horizontal

� Localizaçãoa. Sobre a área mais crítica tipicamente osmancais

� Fixaçãoa. Através de prisioneiros ou base de fixaçãob. Superfície plana e fixação rígida garantem um firme contato com a máquina melhorando a resposta em aplicações de alta freqüencia(acelerômetros)

Procedimento Instalação - Sensores Sísmicos

Localização Típica dos Sensores

Turbina à Gas, ou Motor

Turbina à Gas, ou Motor

Bomba, Compressor ou

Ventilador

Bomba, Compressor ou

Ventilador

S4 S2 S1 S3

S= SENSOR

S1 Ponto Mais Crítico S4 Ponto Menos Crítico

Aplicações Típicas para Sensores Sísmicos

Máquinas com Mancais de Rolamento e Equipamentos com pequena carcaça / GRANDE ROTOR

Exemplos:� Motores abaixo de 450 KW (600 HP) � Turbinas à Gás (Altas temperaturas)� Motores à Gas Natural� Bombas Centrifugas Multi-estágio� Ventiladores Industriais� Ventiladores de Torres de Resfriamento

Como Sensor Funciona:

Uma alta frequência é aplicada à bobinado sensor ou probe. A bobina do sensor gera um campo magnético. Quando o eixometálico se aproxima deste campo magnético, uma “eddy current” é geradana superfície do metal que varia com a distância entre o sensor e o eixo. Mudanças dinâmicas na distância sãoconvertidas em tensão AC proporcional àvibração (Deslocamento - Microns).

Sensor de Proximidade

Campo Magnético

EixoMetálico

Probe

VIBRAÇÃO RELATIVA DO EIXOx

VIBRAÇÃO DA CARCAÇA

� Medição mais precisa da vibração relativa do eixo(ou posição) em relação à carcaça, pois o sensor está fixado na mesma.

� Custo mais elevado.� Sensores sísmicos medem vibração absoluta ou

seja toda vibração em sua faixa de frequência, incluindo tubulações ,etc..

� Sensores sísmicos não são sensíveis à vibração no eixo em Máquinas com pequena massa de rotor /GRANDE MASSA DE CARCAÇA.

Referência de Fase Sensores de Proximidade

� Referência de Fase (Ângulo)� Normalmente posicionado radialmente sobre uma

referencia no eixo para obter um pulso por rotação.� Usado com analizadores para análise orbital e também

para balanceamento. � Um por Máquina, exceto em máquinas com caixa de

redução onde temos um na entrada e outro na saída.

Mancal DeslizamentoEixo

Referência

Procedimentos de InstalaçãoSensores de Proximidade

� Sensor Roscado Reto - Standard-Menor Custo-Instalação Mais Simples-Sensor Fixado por Porca de Trava

� Sensor Reverso-Proteção Sensor e Cabo-Fácil Ajuste-Área classificada

Furação da Carcaça

� Vibração Radial

- + / - 45 º da vertical- Dois sensores radiais mais sensor de fase

permitem analise orbital do eixo

� Sensor de Posição- Duas unidades usadas para redundância- Utilizado para votação “lógica AND”

Orientação

MontagemSensores de Proximidade

Mancal de Escora

Posição Axial

Vibração Radial

90o

Sensores para Vibração Radial sãomontados defasados em 90º.

Sinal de Saída

PICO = 1.0 PK-PK = 2 x PICORMS = 0.707 x PICO

PICO A PICO

RMSPICO

Volts

Tempo

Pico a Pico: O Valor Pico a Pico indica o percurso máximo da onda, e pode ser útil onde o deslocamento vibratório da parte da máquina é

crítico para a tensão máxima ou folga mecânica é limitante.

Pico : O Valor de Pico é particularmente válido para indicação dechoques de curta duração, porém indicam somente a ocorrência dopico, não levando em consideração o histórico no tempo da onda.

Médio Retificado: leva em consideração o histórico no tempo daonda, mas é considerado de interesse prático limitado, por não estar

relacionado diretamente com qualquer quantidade física útil.

RMS: É a medida de nível mais relevante, porque leva em

consideração o histórico no tempo da onda e dá um valor de nível o qual é diretamente relacionado à energia

contida, e portanto, à capacidade destrutiva da vibração.

Sistema de Vibração Permanente

Acelerômetro Transmissor (TR) Pontos de AlarmeTransdutor de Velocidade Startup DelaysSensor de Proximidade Driver (TM) Alarme Delays

Status de Sensores

SensorSensor Condicionador SinalCondicionador Sinal MonitorMonitor

Monitores Dedicados:

PT2060 / DTM’s

SensorSensorCondicionador de SinalCondicionador de Sinal MonitorMonitor

ALARMES

SAIDA mV

Saída 4-20mA

SensorSensorCondicionador SinalCondicionador Sinal

PLCSDCD

PLCSDCD

ALARMESCaracterísticas :• 4~20mA @ Dois Fios• Sinal Dinâmico do Acelerômetro (Análise)• Faixa de Freqüência 120 ~ 180.000 cpm

Monitoração de Baixo CustoTM016

� Exemplo de Lógica no PLC para transmissores Provibtech� Startup: Ajuste nível de alarmes 2X ou 3X nível de alarmes de operação� Operação: Ajuste ~3 seg Time delay para evitar falsos alarmes� Condição do Transdutor: Ajuste para alarmar abaixo de 3,7mA� Interface: Configure PLC/SDCD para relatórios, tendências e interface de

operador

3.7 mA

4.0 mA

20.0 mA

AlarmesStart Up

AlarmesOperação

Condição Alarme Transmissor

OperaçãoStart up

Alarme comOpção de Shutdown

Vib

raçã

o

time

del

ay

Saí

da

Tra

nsm

isso

r

PermaneceOK

Alerta

time

del

ay

time

del

ay

*ParaPLC ouSDCD

Norma ISO 2372 para Balanceamento

Determinação de Set Point

TodasMancal de Rolamento

.05-.08 ips, pk 1-2 m m/s, RMS .2-.3 ips, pk 4-6 m m/s, RMS .3-.4 ips , pk 5-7 m m/s, RMS

.8-1.2 m il, pk-pk

20-30 m icrons, pk-pk

2.0-2.5 m il, pk -pk

50-75 m icrons, pk-pk

3.0-4.0 mil, pk-pk

75-100 m icrons, pk -pk

>100,000CPM Engrenagens Sensor Sísmico Aceleração 3-8 g, pk 2-6 g, RMS 10-25 g, pk 7-18 g, RMS 15-40 g, pk 10-28 g, RMS

PERIGO

1- A ProvibTech não está habilitada a de terminar Set point. Os valores da tabela são apenas referenciais.2- O fabricante da m áquina deverá ser consultado, pois es te conhece m elhor as características do seu equipam ento.3- Os valores abaixo foram obtidos através de mais de 30 anos de experiência com m áquinas em cam po.

AplicaçãoTécnica de

MonitoramentoVelocidade de

Operação ALERTANOVA

1.0-1.5 mil, pk-pk

25-40 m icrons , pk -pk

Deslocamento

7-10 m m/s, RMS

.2-.3mil, pk-pk

5-8 microns, pk-pk

20-30 m icrons, pk-pk

.8-1.2 mil, pk -pk

Sensor de Proxim idade

Mancal de Des lizam ento

4K<RPM<80K

<4000RPM

Notas para Determinação de set point (alarme e/ou limite de segurança) para proteção de máquinas.

Parâmetro de Monitoramento

LEITURA TÍPICAS DE VIBRAÇÃO/SET POINT

Sensor sísmico Velocidade.08-.12 ips, pk 2-3 m m/s, RMS .3-.4 ips, pk 5-7 m m/s, Rms .4-.6 ips , pk

FIM