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PRINCÍPIOS DEVIBRAÇÕES MECÂNICAS


TPETPEPRINCÍPIOS DE

VIBRAÇÕES MECÂNICAS






A manutenção PROATIVA estabelece que as causas dos defeitos

devem ser eliminadas. O defeito em si não é tão importante como

conhecer os mecanismos de desgaste que levaram à sua ocorrência.

Conhecendo esses mecanismos é possível eliminar a raiz do defeito.

A manutenção PROATIVA é a manutenção do bom senso. Exige

conhecimento do projeto da máquina e o uso de ferramentas de

análise como as técnicas preditivas.

MANUTENÇÃO PROATIVA



A vibração é uma oscilação em torno de uma

posição de referência e é freqüentemente um

processo destrutivo, ocasionando falhas nos

elementos de máquina por fadiga.



O movimento vibratório de uma máquina é o

resultado das forças dinâmicas que a excitam.

Essa vibração se propaga por todas as partes

da máquina, bem como para as estruturas li-

gadas a ela. Geralmente uma máquina vibra

em várias freqüências diferentes.



Toda máquina apresenta um certo nível deruído e vibração devido à operação e a fontesexternas.

Uma parcela destas vibrações é causada porpequenos defeitos mecânicos ou excitaçõessecundárias perturbadoras que atuam naqualidade do desempenho da máquina.



O fato de que os sinais de vibração de uma

máquina trazem informações informações

relacionadas com o seu funcionamento, in-

dica a saúde da máquina e a decisão sobre

uma intervenção ou não nessa máquina.



Cada máquina apresenta uma forma

característica de vibração, em aspecto

e nível. Porém máquinas do mesmo

tipo apresentam variações em seus

comportamentos dinâmicos. Isso se

deve às variações de ajustes,

tolerâncias, e principalmente defeitos.



Cada elemento de máquina induz uma excitação própria, gerando uma perturbação específica. Geralmente esses elementos são rotores, engrenamentos, mancais, etc...O comportamento dinâmico da máquina é uma composição das perturbações de todos os componentes, defeitos e excitações oriundos dos movimentos.



Então, em uma máquina as vibrações se

dão em várias freqüências devido às várias

excitações. O movimento em um ponto

qualquer será a superposição de várias

harmônicas.



Os diagnósticos para fins de manutenção

das máquinas, com o objetivo de identificar

as possíveis causas destes movimentos são

obtidos separando as harmônicas do sinal

global e associando-as com os elementos

defeituosos ou desvios de montagem.



CAUSAS DE VIBRAÇÃO EM MÁQUINAS

Desbalanceamento de massaDesalinhamento de eixos

Folgas generalizadasDentes de engrenagensRolamentosTráfego férreo e rodoviário



EFEITOS DAS VIBRAÇÕES

Altos riscos de acidentes

Desgaste prematuro de componentes

Quebras inesperadas

Aumento dos custos de manutenção

Fadiga estrutural



CONTROLE DAS VIBRAÇÕES

Eliminação das fontes

Isolamento das partes

Atenuação da resposta

Faz-se por três procedimentos diferenciados:



ELIMINAÇÃO DAS FONTES

Balanceamento

Alinhamento

Substituição de peças defeituosas

Aperto de bases soltas

Etc...



ISOLAMENTO DAS PARTES

Colocação de um meio elástico amortecedor

de modo a reduzir a transmissão da

vibração a níveis toleráveis.



ATENUAÇÃO DA RESPOSTA

Alteração da estrutura (reforços, massas

auxiliares, mudança da freqüência natural,

etc...



MOVIMENTO PERIÓDICO

O movimento oscilatório pode repetir-se

regularmente, como no pêndulo de um

relógio, ou apresentar irregularidade

considerável, como em terremotos. Quando

o mesmo se repete a intervalos iguais de

tempo T ele é chamado de periódico.



MOVIMENTO HARMÔNICO

A forma mais simples de um movimento

periódico é o movimento harmônico

simples, representado pelas funções seno e

coseno. Todo movimento harmônico é

periódico, mas nem todo movimento

periódico é harmônico.



Fig.. 1

t

Xo

MOVIMENTO OSCILATÓRIO



Estudos mais profundos no campo das

variações ondulatórias causadas por

vibrações mostram que qualquer forma de

onda no tempo pode ser decomposta em

uma série de senóides puras.



Os sinais harmônicos representam

perfeitamente a maioria dos sinais de uma

máquina. Assim sendo, uma componente de

vibração é essencialmente um movimento

harmônico, uma senóide como visto a

seguir.



t

SENÓIDE

T

Amplitude

90 180 270 360



Em regime de funcionamento um

equipamento está sujeito a vibrações que

ocorrem ao mesmo tempo mas em diversas

freqüências diferentes. Isto torna difícil

uma avaliação destes eventos no domínio

do tempo, pois os sinais se sobrepõe.



t

EVENTOS SIMULTÂNEOS



Para que possamos avaliar simultaneamente

todos os sinais, é melhor que o façamos no

domínio da freqüência, onde podemos

explicitar cada evento separadamente.



Para exemplificarmos, tomemos três sinais

simultâneos no intervalo de tempo “t”, e que

ocorram em freqüências múltiplas entre si.

Vejamos estes sinais em um sistema de três

dimensões cujos eixos determinem o tempo,

a amplitude e a freqüência de cada sinal.



t

f

a

T = 2T = 3T

a1

a2

a3

1ª harmônica

2ª harm.

3ª harm.



T1T2

T3

No plano ta temos uma visão superposta das três formasde onda onde distinguimos claramente os três períodos.Como os sinais são harmônicos entre si, temos:T3 = 2T2 = 3T3

t

aDomínio do tempo



No plano fa, o que temos é uma visão em separado decada sinal segundo sua amplitude e freqüência

f

aDomínio da freqüência

f1 f2 f3



Como estamos considerando sinais harmônicosas freqüências são múltiplas da primeira, ouseja: f2 = 2f1 f3 = 3f1 f4 = 4f1E assim sucessivamente.



Sinais harmônicos entre si são muito comuns

no campo das vibrações mecânicas, por isso

é de extrema importância que saibamos

identificar os sinais presentes em uma

máquina e estabelecer as relações entre os

mesmos.



Em outras palavras, é necessário saber se

um determinado sinal acontece na

freqüência fundamental de um evento ou se

é a conseqüência harmônica de um outro

sinal qualquer.



A primeira harmônica de um sinal qualquer

é chamada de fundamental. Assim sendo, as

harmônicas de um sinal são conseqüência de

sua fundamental e não existem sem a

mesma.



É natural que todo equipamento apresente

vibrações em determinadas freqüências

quando de seu funcionamento. Essas

vibrações são decorrentes da própria

rotação do equipamento e de seus elementos

de máquina.



Essas vibrações são consideradas normais

desde que mantidas dentro de um limite

aceitável de amplitude e sem o aparecimento

de componentes indesejáveis tais como

famílias de harmônicas, bandas laterais,

etc...



Dos sinais inerentes ao funcionamento dos

equipamentos podemos destacar como os

mais comuns e que devem ser conhecidos de

antemão pelo analista:

• Freqüência de rotação da máquina.

• Freqüência de passagem de pás quando bombas ou ventiladores

• Freqüência de engrenamento quando redutores



Estes sinais estão todos relacionados com a

rotação do equipamento e devem ser

conhecidos pelo analista, pois muitas vezes

servem como referência para o ajuste e

análise do espectro de vibração.



FREQÜÊNCIA DE ROTAÇÃO - 1 X RPM

Um sinal de vibração na freqüência de

rotação da máquina é o sinal mais certo de

obtermos, uma vez que o mesmo é causado

pelo movimento de giro do eixo. Sendo assim

é necessário que se conheça sempre a

velocidade de rotação da máquina.



Em se tratando de motores elétricos, a quase

totalidade dos equipamentos da mrn têm

velocidade de rotação padrão conforme o

fabricante. Essas rotações dependem do

número de pólos do motor e são relacionadas

a seguir.



VELOCIDADES PADRÃO PARA MOTORESELÉTRICOS CONFORME Nº. DE PÓLOS

2 PÓLOS = 3.600 RPM



8 PÓLOS = 900 RPM



Como os espectros são analisados no

domínio da freqüência, em ciclos por

segundo, é necessário que façamos a

conversão da rotação de rpm para rps, ou

Hertz. Isso se faz dividindo a rotação em

rpm por 60.



VELOCIDADES DE ROTAÇÃO EM HERTZ

3.600 rpm = 60 rps = 60 Hz

1.800 rpm = 30 rps = 30 Hz

1200 rpm = 20 rps = 20 Hz

900 rpm = 15 rps = 15 Hz

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