curso de vibraçao em máquinas rotativas crticas

8/20/2019 Curso de Vibraçao Em Máquinas Rotativas Crticas

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Eduardo Grachten - Eng. Eletricista

Observe Pense Solucione

Introdução à Manutenção

Preditiva


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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva

1. Corretiva: – Repara-se após a falha;

– Paradas imprevistas e alto custo de reparação;

– Aplica-se em equipamentos de baixo custo e fora de processos.

2. Preventiva:

– Repara-se antes da falha. Estatística; – Alto custo de reparação e funcionamento incerto;

– Aplica-se onde se pode utilizar a Preditiva.

3. Preditiva: – Repara-se segundo o estado da máquina;

– Otimização do funcionamento e aumento da vida útil;

– Aplica-se a todo processo contínuo , independente do tamanho.

Evolução da Manutenção


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Preditivo: A Ferramenta para Engenharia dManutenção

ENGENHARIA

ESTUDO DE FALHASMODIFICAÇÕES DE DESENHOESPECIF. DE REPARAÇÕES

PROGRAMÃÇÃO

CORRETIVOINSTRUMENTOS ADEQUADOSRESPEITAR ESPECIFICAÇÕESRELATÓRIO DAS MEDIÇÕES FINAISSUGEST

ÕES

PREDITIVO CONTROLE DE ARRANQUECONTROLE DE CONDIÇÕES

OTIMIZAR A LUBRICAÇÃODIAGNÓSTICO: MAXIMA ANTECIPAÇÃO

TEMPO MÉDIO ENTRE REPARAÇÕESOBJETIVOS


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1970-1980: Sensores de bobina móvel, filtros manuais,osciloscópios, análise orbital.

1980-1990: Acelerômetros, domínio das altas frequência

1990-2000: Coletores de dados / analisadores digitais.

2000-2010: Normas ISO9000/2000, otimização de técnice procedimentos, diagnósticos inteligentes.

Evolução da Manutenção Preditiva pordécadas


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Vibrações absolutas e relativas

Relativas: mede-se o movimento relativo entre o eixo e o mancal: 1 e 2.

Absolutas: mede-se o movimento absoluto do mancal. Eles refletem

esforços que está submetido o rolamento: 3.


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Sensor de vibrações: Acelerômetro


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Vibrações Absolutas: parâmetros

DeslocamenX(t) =X○ (sen ωt)

Xmax = X○[ µmm]

Velocidade

V(t)= ω X○ (cos ωVmax = ω X[ mm/seg]

Aceleraçãoa(t) = - ω ² X○ (sen

Amax= ω² X[ g]


8/66 A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva

Parâmetros: Valores Globais - Frequência

RMS

0-PICO

PICO-PICO

2V

rms

0

Magnitude

Hz1000 Hz

Pwr Spec 1

2

V

Peak

0

Magnitude

Hz1000 Hz

Pwr Spec 1

2

V

Pk-Pk

0

Magnitude

Hz1000 Hz

Pwr Spec 1

1

V

-1

Real

ms62.469480 s

Time 1

1

V

-1

Real

ms62.469480 s

Time 1

1

V

-1

Real

ms62.469480 s

Time 1

X:55 Hz Y:706.8129 mV

X:55 Hz Y:999.5843 mV

X:55 Hz Y:1.999169 V

d X: 2. 28 88 18 ms d Y:7 09 .1 97 6 m

X:2 7.0 08 06 ms Y:3 .5 79 42 7 mV

d X: 4. 51 66 02 ms d Y:9 97 .4 35 6 m

X:2 7.0 08 06 ms Y:3 .5 79 42 7 mV

d X: 9. 09 42 38 ms d Y:1 .9 94 87 1 V

X:2 2.4 30 42 ms Y:-9 93 .8 56 3 mV

FREQUÊNCIA: Indica o número de ocorrências de um evento em um determinado intervalo de tempo.Exempos: Do dia-a-dia: Frequência em que uma determinada linha de ônibus parte da rodoviária.

Frequênica de vibração: Ciclos por segundo (Hz)Frequênica de vibração: Ciclos por por minuto (CPM, RPM)



Sobreposição de efeitos vibratórios -Epectro

1 -DESBALANCIAMENTO

2- DESALINHAMENTO

3-FALHA DE ROLAMENTO

→

FFT



Efeitos da integração

ESPECTRO DE ACELERAÇÃOSINAL VINDO DO ACELERÔMETRO

ESPECTRO DE VELOCIDADEAPÓS INTEGRAR O SINAL DO ACELERÔMETRO



Parâmetros: Fase

• Fase é o ângulo entre duas ondas da mesma frequência (a) ou uma onda em relaa um impulso gerado por um ponto sobre o eixo (b).

Aplicação:

a) Análise complementar

do espectro de vibrações.

b) Método de balancamento



Parâmetros: Envelope

A. Forma de onda direto do acelerômetroB. Onda filtrada

C. Onda envelope dos fenômenos cíclicos (batidas)

D. Espectro envelope, calculado sobre a onda que “envolve”, sua frequência émenor que a original.

A

B

C

D



Parâmetros: Envelope

Avaliação do espectro de envelope:

Ao configurar a RPM e o número dorolamento, surgem marcas no espectroque correspondem às frequencias defalhas distintas: pista interna e externa,

elemento rolante e gaiola.

Se algumas das componentes damedição coincidirem com a marca dealguma falha, já temos condições dediagnosticar esta falha no componente.



Envelope e seu espectro



Análise: Metodologia

• A) Problemas de montagem: VelocidadeParâmetro base: espectro com alarmes (bandas).

Análise complementar: fase.Frequências: 1 Hz a 500 Hz

As componentes são múltiplas da RPM (harmónicas)

• B) Problemas de desgaste: AceleraçãoParâmetro base: espectro com alarmes (bandas).

Análise complementar: espectro envelope.Frequências: 500 Hz a 10.000 Hz

As componentes não são múltiplas da RPM do eixo.



• Desbalanceamento• Desalinhamento

• Excentricidade de rotores

• Problemas em correias• Eixos flexionados

• Motores elétricos

• Folga mecânica (jogo)

A) Velocidade: Falhas detectáveis



• Estas normas são aplicáveisforma rigorosa em equipamenovos e reparados.

• Para equipamentos já instala

se utiliza somente como um gO que define a parada equipamento é o esforço real mancais e o tipo de vibradetectada.

Normas de severidade: ISO 10816-3



Normas de severidade: Conceito de esforç

É absolutamente negativo auma rigidez para diminuir as vibraçexceto em condições ressonância.

Ao enrijecer para diminuvibração, se aumenta

esforço no rolamento, já se enrijece a pista externamesmo, diminuindo sua útil.



Desbalanceamento de força

Sua amplitude aumenta com o quadrado da velocidade.Se apresenta em fase e constante.

A 1X sempre domina no espectro, radial.Se corrige com um só peso central.



Desbalanceamento de cupla

Sua amplitude aumenta com o quadrado da velocidade.Se apresenta defasado em 180º e constante.

A 1X sempre domina no espectro, radial e axial.Se corrige com dois pesos em planos separados.


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Desalinhamento angular

Se caracteriza por amplitudes axiais elevadas.No espectro, podem predominar a 1X, 2X ou 3X,dependendo do tipo de acoplamento, rigidez, etc.Leituras axiais defasadas em 180º através do acoplamento.


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Se caracteriza por amplitudes radiais (frequentemente verticais) elevadas.No espectro predomina a 1X. Para diagnosticar é necessário analisar a fase(o espectro é similar ao caso de desbalanceamento).Leituras axiais defasadas em 180º através do acoplamento e leituras desensores a 90º radiais sobre o mancal resultam em fase não correspondente

com balanceamento: 0º a 180º.

Desalinhamento paralelo


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Folga mecânica: base solta

No espectro predomina a 2X e pode aparecer a 0,5X se for crítico.É altamente direcional.Leitura defasada em 180º entre perna e base.


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Folga mecânica: entre eixo e mancal

No espectro predomina a 2X com múltiplas harmônicas epode aparecer a 0,5X e harmônicas.É altamente direcional.Leitura de fase instáveis.


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Rotor excêntrico

Maiores vibrações a 1X do componente excêntricoLeituras ortogonais em fase ou oposta

Amplitude predominante em direção aos centrosNão se corrige com balanceamento


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Eixo curvado

Predomina a 1X se está curvado para o centro, tende a 2X se está curvado paraas junções.

Leituras axiais defasadas em 180º em cada componente.Maiores amplitudes na direção axial.


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Forças hidráulicas: passo de palhetas

Observa-se no espectro a componente do passo de palhetasPode se apresentar a 2X de FPA (Frequência de passo depalhetas)Causas: obstruções na tubulação, difusores danificados,

lâminas com ângulos distintos.


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Motor elétrico: excentricidade do estator

O espectro apresenta uma componente importante em 2Xda frequência de linha.Predomina a direção radial.Não se pode confundir com a 2X de um motor de 2 polos.


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Motor elétrico: problemas do rotor

Fp FpFp FpFp FpFpFp Fp FpFs = Ns – RPM do rotor

Fp = Nº de polos x Fs

Fs – frequência de deslizamento

Fp – frequência de passo de polos

No espectro de baixa frequência observa-se BandasLaterais (BL) ao redor de 1X e suas harônicas (Fp).Na alta frequência predomina a FPB (Frequência de passo

de barras do núcleo) rodeada de BL com frequência = 2FL.Maiores amplitudes na direção radial.


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Diagnóstico: barras cortadas motor CA

Espectro de vibração em escala line

Espectro de corrente em escalalogarítmica e diagnóstico automático.

O diagnóstico é baseado na diferençaentre amplitude de corrente da

frequência de linha e as bandas lateraisda frequência de passo dos polos, Fp.


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Tabela para diagnóstico de motores elétriccom análise de corrente

FL/FP Evolução da condição do motor Ação corretiva recomendada

≥ 60dB

Excelente. Nenhuma.

54-60

dB

Bom. Nenhuma.

48-54

dB

Moderado. Continuar monitorando a

tendência.

42-48

dB

Pode estar se desenvolvendo

rachaduras nas barras do rotor ou

nas juntas de alta resistência.

Reduzir tempo entre verificações.

36-42

dB

duas barras provavelmenterachado ou quebrado, problemas

com juntas de alta resistência.

Realizar testes de vibração paraconfirmar a fonte e gravidade do

problema.

30-36

dB

Múltiplas barras e anéis de

extremidade quebrados ou

rachados. Também problemas de

anéis de extremidade e juntas

quebradas.

Reparar motor.

≤ 32

dB

Provavelmente problema grave debarra quebrada e anéis de

extremidade, estendido a todo o

rotor.

Reparar ou substituir o motor.


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• Desgaste de rolamentos: – 5000 – 10000 Hz: falha de lubrificação;

– 2000 – 5000 Hz: falha inicial de rolamento;

– 0 – 2000 Hz: falha severa de rolamento. Confirmação com função envelope.

• Baixa RPM: Espectro de alta resolução, envelope e 0-pico.

• Desgaste de engrenagens: harmônicas da frequência dengrenagem e bandas laterais.

• Cavitação: Bombas centrífugas. Amplificação no corpo da bomba.

Aceleração: falhas detectáveis


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Avaliação da falha de rolamento

Direção de agravamento de falha de rolamentos

Zona CFalhas de rolamento

As componentes de

falhas internas dorolamento:PI, PE, ER, J e suasharmônicas crescem,evidenciando adeterioração.

Zona BFalha inicial

Pequenos defeitos

excitam as partes dorelamento em suasfrequências naturais.

Zona AFalha da película lubrificante

As componentes são geradas pelas

fricção metal com metal.

500 Hz 2 kHz 5 kHz 10 kHz


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• Localizado em altas frequências > 5kHz.

• Não apresenta componentes de frequência bem definidos.

• Pode ser visto no espectro da esquerda, antes (em vermelho) e depois de engraxar (em

azul).

Zona A: falhas de lubrificação


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Influência da lubrificação nas batidasinternas do rolamento

Espectro com falha Espectro após lubrificação

Batida interna dorolamento

Falha de lubrificação


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Comparativo antes/depois da lubrificação


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Zona B: falha inicial de rolamentos

As frequências naturais internas do rolamento se localizam entre 2 e 5kHz. As batidas só excitam as partes internas e vibram na sua frequência natural que é alta.Já que: K=rigidez, dureza -> alta.M=massa -> baixa.


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Cálculo das frequências de falha derolamento


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Cálculo das frequências de falha derolamento


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Espectro de aceleração


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Espectro de envelope


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Falha severa de rolamento

Espectro de aceleração Espectro de enve

Espectro de velocidade


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Espectro de aceleração: falha severa


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Espectro de espectro: falha severa


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Espectro de velocidade: falha severa


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Medição de vibração: Pontos

A ) B)

A) Na medição deaceleração, o espaçoentre o sensor e orolamento deve sersólido e contínuo.

B) O acelerômetro semímã só mede até 1 kHz.


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A) B) C)

Montagem: conceitos

A) Se a bomba vibra, é conveniente isolar do tubos;B) Esta seria a montagem ideal, porém deve-se considerar:- O bastidor onde se apoia o equipamento deve ser RIGIDO;- É conveniente prever acrescentar massa para manter a vibraçãodentro dos limites permitidos, é o mais "saudável" a fazer;C) Verificar que só um dos rolamentos está fixado em mancal. O outro está montado com

manguito (adpatador cônico para fixação), SEMPRE É necessário verificar se o rolamentestá trancado, logo após o ajuste da porca.


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Controle de Vibrações: requisitos mínimo

• 100% ESPECTROS (MÍN 800 LINHAS)

• VELOCIDADE

• ACELERAÇÃO

• ENVOLVENTE COM FALHAS CALCULADAS DO ROLAMENTO

• ALARMES SELECIONÁVEIS POR FREQUÊNCIA


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Monitoramento on line: Valores Globais

1V

-1

Real

ms62.469480 s

Time 1

1

V

-1

Real

ms62.469480 s

Time 1

d X:2 .2 8 88 1 8 ms d Y:7 09 .1 97 6 m

X:2 7.0 08 06 ms Y:3 .5 79 42 7 mV

d X:4 .5 1 66 0 2 ms d Y:9 97 .4 35 6 m

X:2 7.0 08 06 ms Y:3 .5 79 42 7 mV

-0,08

-0,06

-0,04

-0,02

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14Equipo BANBURY ENT 3V F-ONDA-A 26/07/2012

G

seg1,22 1,46 1,7 1,95


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Falha de rolamento: Versão Inst. Charlotte, USAwww.technicalassociates.net

Critérios comuns: fenômeno físicode deterioramento do rolamento.

1) Os primeiros sintomas excitam as partesinternas em suas frequências naturais.

2) Surgem componentes na frequência de falhadas partes internas.

3) Ao aumentar a batida, surgem harmônicasnas frequências de falha.

4) No final, surgem bandas laterais, (1X) aoredor das frequências de falha e aumenta 1X.


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Falha de rolamento: Versão Austráliawww.ilearninteractive.com


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Comparação de critérios dos métodos


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Evolução da falha de rolamentoCritério Latinoamericano

Direção de agravamento de falha de rolamentos

Zona CFalhas de rolamento

As componentes defalhas internas dorolamento:PI, PE, ER, J e suasharmônicas crescem,evidenciando adeterioração.

Zona BFalha inicial

Pequenos defeitosexcitam as partes dorelamento em suasfrequências naturais.

Zona AFalha da película lubrificante

As componentes são geradas pelasfricção metal com metal.

500 Hz 2 kHz 5 kHz 10 kHz


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Vantagens do modelo Latinoamericano

1. Medição com um só tipo de sensor, podendo avaliar os problemas de montagem, falhasrolamentos e lubrificação: PRÁTICO!

2. Avaliação instantânea de lubrificação e estado dos rolamentos ao ter definido setores fixosespectro independente da RPM: problemas visíveis e quantificáveis facilmente: SIMPLES!

3. Várias ferramentas para verificação de falhas em rolamentos: SEGURO! -Espectro de aceleração com bandas de alarme em falha de lubrificação, inicial e severa.

-Envelope com alarmes e indicador de falhas: PI, PE, ER e G.

-Densidade espectral nas zonas de falha: lubrificação e falha de rolamento.

-Evolução do estado das partes internas.

-Energia de batida do elemento interno danificado.

-Também de dispõe de espectro de velocidade.

4. Amplificação natural das falhas da película lubrificante, com detecção precoce, aumentando a útil dos equipamentos. CUSTOS!

5. A simplicidade do método o faz mais seguro ante as falhas humanas e com muitas vantagens paimplementação de sistemas inteligentes. COM FUTURO!


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Analisador Remoto de Vibração 6 canais de acelerômetro 4 canais AC 2 canais DC Rotação 6 saídas digitais

AV2000

Nova tecnologia: Monitoramento on line despectros


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Dispondo de 6 canais para acelerômetros, o Analisador Remoto de Vibraç AV2000 permite medir e registrar a vibração de máquinas à distância. Por meio suas saídas a relé (duas), o equipamento pode alarmar e interromper funcionamento das máquinas sob supervisão. O AV2000 monitora vibraçãtemperatura, aceleração, velocidade, deslocamento e envelope.

Um poderoso DSP realiza o processamento matemático por FFT. supervisão remota se dá por software gráfico comunicando pela WEB. Os dados sarmazenados pelo equipamento e transmitidos ao software de análise e monitoraçdas máquinas controladas.

AV2000 - Apresentação


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AV2000 – Ferramentas de diagnóstico

CONTROLE POR INTERVALOS CONFIGURÁVEIS:

• ACELERAÇÃO, VELOCIDADE, DESLOCAMENTO E ENVELOPE

• FORMA DE ONDA, ESPECTROS, ORBITAS, RPM

• BASE DE DADOS DAS FALHAS DE ROLAMENTO

• LUBRIFICAÇÃO E FALHA DE ROLAMENTOS

• DIAGNÓSTICO AUTOMÁTICO.


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AV2000 – Características Técnicas


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Um corpo é dito estar vibrando quando ele descreve um movimento de oscilação em

de uma posição de referência.

Causas:

Dentre as diversas fontes de vibração, aquelasmais comuns e que portanto, podem serresponsabilizadas pela quase totalidade das

vibrações mecânicas indesejáveis são:• Desbalanceamento;• Desalinhamento ( Eixos/Correias/Correntes );• Folgas Generalizadas;• Dentes de Engrenagens;• Rolamentos;• Corrente Elétrica;• Campo Elétrico Desequilibrado;• Outros.

Efeitos:

Os efeitos em consequência de equipamento vibrando poderão ser:• Altos Riscos de Acidentes;• Desgaste Prematuro de Componentes• Quebras Inesperadas (EDT);• Aumento de Custos de Manutenção;• Outros.

AV2000 – Análise de Vibração


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• Versatilidade: Os canais

podem ser transformadoscanais de acelerômetro aplicações específicas (2A2CC).

• Saídas à transistor, configuvia software.

• Opções de comunicaçãethernet, wi-fi, serial RS232, 3

• Opções de gabinete / instvariados.

• Software de fácil configuraçã

AV2000 – Aplicação

http://www.seara.ufc.br/tintim/tecnologia/acelerometro/acelerometro01.htm


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•Sistema ampliável.

•Sistema de monitoração preditivo, antevendo situações.

•Monitoração 24/7 confiável e sem intervenção.

•Fácil realocação e reinstalação do conjunto.

•Conexão fácil por WI-FI e rede cabeada.

•Fácil instalação em máquinas que se movimentam.

•Implementação e posta em marcha rápidas, reduzindo custos de instalação. Hardware esoftware adaptáveis a sistemas de controle de produção de máquinas.

AV2000 – Vantagens

HISTÓRIA M it t l t d


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HISTÓRIA: Monitoramento com coletores ddados

70• SOMENTE EQUIPAMENTOS CRÍTICOS

80/90 • EQUIPAMENTOS CRÍTICOS E SEMICRÍTICO

00/10• TOTALIDADE DOS EQUIPAMENTOS

EVOLUÇÃO EM DÉCADAS

PREVISÃO M it t li d


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PREVISÃO: Monitoramento on line deespectros

10• SOMENTE EQUIPAMENTOS CRÍTICOS

20 • EQUIPAMENTOS CRÍTICOS E SEMICRÍTICO

30• TOTALIDADE DOS EQUIPAMENTOS

EVOLUÇÃO EM DÉCADAS


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OBRIGADO A TO

ALFACOMP AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL LT

Rua Visconde do Herval, 1195 – Azenha – Porto Alegre

Fone: +55 51 3029-7161

[email protected]

curso de vibraçao em máquinas rotativas crticas

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