caso alcool acucar vibração em turbomaquina

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 Success Case UTILIZANDO DOMÍNIO DO TEMPO PARA DIAGNOSTICO DE DENTE QUEBRADO EM ENGRENAGENS Engº Alcimar Nunes de Paula / Engº Antonio de C ampos.P Com um olho no futuro e o outro no foco em Sustentabilidade, as indústrias sucroalcooleiras buscam utilizar fontes alternativas de energia, visando a atender às suas necessidades de produção. O bagaço da cana utilizado como combustível é uma alternativa para desenvolver a sustentável fonte de energia para que a co-geração ocorra. Sendo um subproduto do processo, o bagaço da Cana é o resultado da passagem desta pelas Moendas, de onde é tirada também a Garapa, que é o caldo da cana utilizado para a produção do Açúcar e do Alcool. A transformação do bagaço em energia térmica acontece nas Caldeiras, onde através da queima deste se produz o Vapor. Finalmente, a transformação de energia térmica (Vapor) em mecânica (movimento), acontece nos Turbo - Geradores. Estas Turbinas de alta eficiência transformam o Vapor produzido em movimento necessário para acionar os Geradores (Figura 1), os quais transformam a energia mecânica em energia elétrica, responsável para suprir a demanda de toda a Usina e ainda mais, sendo também vendido o excedente para as Concessionárias de Energia Elétrica. Em uma visita técnica para se realizar Manutenção Preditiva através de análise de vibrações nos geradores da usina, em sua inspeção com o analisador SKF CMVA 65, o analista detectou impactos no domínio do tempo, ocorrendo e m um dos Redutores, conforme figura 2 e 3. Figura 1 – Foto do gerad or

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Success Case UTILIZANDO DOMÍNIO DO TEMPO PARADIAGNOSTICO DE DENTE QUEBRADO EMENGRENAGENSEngº Alcimar Nunes de Paula / Engº Antonio de Campos.P

Com um olho no futuro e o outro no foco em Sustentabilidade, as indústrias sucroalcooleirasbuscam utilizar fontes alternativas de energia, visando a atender às suas necessidades deprodução. O bagaço da cana utilizado como combustível é uma alternativa para desenvolver asustentável fonte de energia para que a co-geração ocorra. Sendo um subproduto do processo,o bagaço da Cana é o resultado da passagem desta pelas Moendas, de onde é tirada tambéma Garapa, que é o caldo da cana utilizado para a produção do Açúcar e do Alcool. Atransformação do bagaço em energia térmica acontece nas Caldeiras, onde através da queimadeste se produz o Vapor. Finalmente, a transformação de energia térmica (Vapor) emmecânica (movimento), acontece nos Turbo - Geradores. Estas Turbinas de alta eficiênciatransformam o Vapor produzido em movimento necessário para acionar os Geradores (Figura1), os quais transformam a energia mecânica em energia elétrica, responsável para suprir ademanda de toda a Usina e ainda mais, sendo também vendido o excedente para asConcessionárias de Energia Elétrica.

Em uma visita técnica para se realizar Manutenção Preditiva através de análise de vibraçõesnos geradores da usina, em sua inspeção com o analisador SKF CMVA 65, o analista detectouimpactos no domínio do tempo, ocorrendo em um dos Redutores, conforme figura 2 e 3.

Figura 1 – Foto do gerador

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Figura 2 – Domínio do tempo no ponto do lado oposto ao acoplado

Figura 3 – Domínio do tempo com zoom mostra período com a freqüência 7940 C P M

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Figura 4 – Espectro FFT em Aceleração, apresentando apenas o GMF (Freq. DeEngrenamento) e Bandas Laterais da freqüência de RPM 

Dentre as técnicas mais utilizadas para análise de vibrações estão as verificações nos domíniosdo Tempo e da Frequência. O domínio da freqüência é tudo ao redor de nós. Entretanto,algumas vezes nós chamamos freqüência por outros nomes. Por exemplo, luz e som sãofreqüências, porém nós não referimos a estes itens como freqüências, nós apenas aschamamos de luz e som. Analisando alguns destes problemas no domínio do tempo,poderemos diagnosticar alguns tipos de defeitos. Entretanto, os sinais no domínio do tempopara máquinas rotativas, se mostram bastante complexos. Para análise de vibração énecessário dominar diagnósticos no domínio do Tempo e da Freqüência para uma análisecompleta e precisa.

VIBRAÇÕES ANORMAIS DETECTADAS:

O analista ao verificar os sinais coletados (FFT e Tempo), orientou aos homens de manutençãoda Usina a inspecionarem a caixa de engrenagens (Redutor) na primeira oportunidade, a fim deverificar um possível problema interno nesta.

Na ocasião foram abertas as tampas da caixa de engrenagens para inspeção e foi identificadoum dente do pinhão quebrado conforme figura 5.

Um Dente Trincado ou Quebrado gerará uma amplitude alta em 1X RPM desta engrenagem eexcitará a Freqüência Natural da Engrenagem (Fn) com a banda lateral em sua velocidade deoperação. Ele é detectado com eficácia em Forma de Onda de Tempo, a qual mostrará umimpacto em destaque cada vez que o dente com problema tentar engrenar nos dentes daengrenagem com que trabalha. O tempo entre impactos (∆) corresponderá a 1/velocidade da

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engrenagem com problema. As amplitudes destes Impactos na Forma de Onda de Tempohabitualmente serão muito maiores que aquela de 1X RPM em FFT.

Neste caso, o dente do pinhão causou pequena vibração em FFT – Figura 4. Entretanto, elepode ser identificado facilmente devido ter amplitude de 15 vezes maior na Forma de Onda noTempo com pronunciados picos espaçados da velocidade de rotação do pinhão, conformefigura 3.

Figura 5 : Foto do pinhão da redutora do gerador

CONCLUSÃO

A utilização da Técnica de Análise no Domínio do Tempo é de fundamental importância nodiagnóstico assertivo deste tipo de Ativo, pois pelas técnicas convencionais este tipo de falhanão se manifesta de uma maneira clara como nas Formas de Onda no Tempo, tal comoencontrada, indicada e confirmada como nesta Caixa de Engrenagens.

Aconselho aos colegas analistas de se utilizar e abusar das leituras no Domínio do Tempo emrealização de medidas de vibração em caixas de engrenagens e rolamentos, pois é umaferramenta importante para identificar falhas nestes elementos de maquinas. Segue adiantealgumas dicas para um bom Setup de coleta de dados de vibração em Caixas Redutoras eRolamentos.

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Dicas para Análise em Caixas Redutoras utilizando Forma de Onda no Tempo

Fórmula para se guardar: t(s)= Nro. Linhas / Range (Hz) 

Para Redutores temos que coletar, para cada eixo, uma leitura de Forma de Onda no Tempocontemplando 6 Ciclos completos da RPM.

As coletas devem contemplar principalmente “Forma de Onda”.

Cuidado: quando priorizamos Forma de Onda, a FFT fica ruim e vice-versa (F = 1 / T).

Técnica a ser coletada: Aceleração.

Não é indicado e não é necessário utilizar Sensor de 500mV, preferencialmente utilize Sensoresde 100mV.

Exemplo:

Equipamento 1200 RPM p/ Hz: 1200 / 60 ..... = 20Hz

1200 RPM = 20 Hz => 20 Ciclos em 1 Segundo

20 Ciclos ...................... 1 Segundo

6 Ciclos....................... X Segundos

X = 0.3 Segundos (Tempo para 6 ciclos completos)

Lembre-se que o Número de Linhas é fixo, portanto vamos variar o Range:

t(s)= Nro Linhas / Range (Hz)

0.3 (s) = 100 / X (aqui ficou fácil!!!)

X = 100 / 0.3 Portanto, X = 333 Hz

Portanto, para esta RPM temos um ponto com Range = 333 Hz / 100 Linhas. Os demaisajustes seguem o padrão normal (detecção, etc.) para um Ponto de Aceleração, lembrando quea coleta de ser “TEMPO”. Poderia se escolher ainda outros valores para o número de Linhas,neste caso o valor do Range também mudaria – isto não muda o resultado final, que é umTempo de Coleta de 6 Ciclos do eixo em questão.