Desbloqueie a integridade dos ativos:análise de vibração para detecção precoce de problemas e economia de manutenção

A análise de vibração é o processo de medição e análise dos padrões de vibração dos seus ativos. É uma das maneiras mais eficazes de manter seu equipamento em funcionamento por mais tempo e, ao mesmo tempo, reduzir seus gastos gerais com manutenção.

Mudanças nos padrões de vibração podem indicar que um ativo está desequilibrado, desalinhado ou com falha no rolamento. Os sensores de vibração modernos são sensíveis o suficiente para detectar mudanças sutis nas vibrações, para que os técnicos possam detectar problemas antecipadamente e repará-los antes que causem falhas.

Iremos nos aprofundar em como funciona a análise de vibração e abordaremos algumas das abordagens mais comuns.

O que é vibração?

Vibração é o movimento de vaivém, ou oscilação, de um objeto em torno de sua posição de equilíbrio. Uma corda de violão vibra quando você a toca; um motor também vibra quando está funcionando.

É normal que ativos motorizados vibrem durante a operação – até certo ponto. No entanto, a vibração excessiva pode indicar um problema no seu equipamento. Eixos tortos, peças desalinhadas e ativos desequilibrados podem causar vibrações anormais. Os engenheiros de confiabilidade diagnosticam esses problemas analisando padrões de vibração.

Quais são as características da vibração?

A vibração tem três características importantes:

• Amplitude
• Frequência
• Direção

Cada característica fornece informações importantes sobre a integridade dos ativos.

Amplitude (também chamada de deslocamento) refere-se à magnitude da vibração. Quanto maior a amplitude, maiores serão as oscilações. Em uma forma de onda, a amplitude é normalmente medida pico a pico.

A amplitude é uma boa forma de medir a gravidade; amplitude maior pode indicar um problema mais grave.

Frequência se refere ao número de ciclos que um objeto vibrante completa por segundo. A frequência é medida em hertz.

A direção refere-se ao movimento do objeto vibrante. A direção pode ser axial ou radial, por exemplo.

Como a vibração é medida?

Os analistas de vibração normalmente usam analisadores de vibração portáteis e sensores de vibração sem fio junto com software de monitoramento de condição para medir níveis e frequências de vibração. Os programas de análise de vibrações mais avançados também utilizam inteligência artificial.

O tipo mais comum de acelerômetro é o sensor piezoelétrico, que converte vibrações físicas em sinais elétricos. Esses sinais são registrados como dados de vibração. O software então organiza e analisa os dados, seja como uma forma de onda ou uma Transformada Rápida de Fourier, ou FFT.

Dependendo da planta, os técnicos podem querer instalar sensores de vibração sem fio que medem os dados de vibração em tempo real. Algumas operações preferem fazer medições de vibração baseadas em rota usando um analisador de vibração portátil, como o VibXpert II da Pruftechnik.

Depois de coletar os dados de vibração, o próximo passo é a análise.

Como funciona a análise de vibração?

A análise de vibração coleta dados de vibração e os dá sentido para que as equipes de manutenção possam agir e fazer os reparos necessários. Existem algumas maneiras diferentes de analisar dados de vibração:análise de espectro e análise de forma de onda.

O que é análise de vibração de espectro?

A análise de espectro pega dados de vibração e os “decompõe”, permitindo que os técnicos estudem cada componente separadamente. Em vez de observar os níveis gerais de vibração, a análise espectral apresenta sinais de vibração no domínio da frequência.

A análise de espectro é uma ótima maneira de identificar a localização de uma falha na máquina. Os componentes da máquina vibram em frequências diferentes quando quebram. Os rolamentos, por exemplo, tendem a vibrar em frequências mais altas quando estão com defeito.

A análise modal usa software para criar uma exibição visual das respostas de frequência de um ativo. Algumas equipes usam animações para criar um mapa visual de todos os diferentes modos de vibração.

O que é análise de vibração de forma de onda?

A análise da forma de onda exibe sinais de vibração no domínio do tempo. Uma onda senoidal simples, por exemplo, mapeia os níveis de vibração ao longo do tempo. Esta é uma ótima maneira de obter uma visão geral dos eventos de vibração e detectar quaisquer anomalias alarmantes.

A análise da forma de onda pode dizer a gravidade das vibrações. Ele também pode identificar exatamente quando ocorre a vibração mais extrema. Os “picos” de uma forma de onda apontam para eventos de choque. Estudar uma forma de onda pode dizer em que ponto do ciclo operacional esses eventos de choque estão ocorrendo.

Os técnicos também analisam o RMS (Root Mean Square) para determinar a intensidade das vibrações. O RMS mede a energia geral causada pelas vibrações do seu ativo. É uma métrica útil para avaliar a gravidade do problema.

Métodos de análise de vibração de máquinas

A análise de vibração é uma das técnicas mais eficazes para detectar defeitos em máquinas rotativas. Se feita corretamente, a análise de vibração pode ajudar as equipes a identificar falhas nas máquinas antecipadamente, para que as equipes de manutenção possam fazer reparos imediatamente.

Há muito tempo, as fábricas utilizam a análise de vibração como parte de uma estratégia de manutenção preventiva. Hoje, cada vez mais operações utilizam a análise de vibração como parte fundamental de uma abordagem de manutenção preditiva e monitoramento de condições.

O que a análise de vibração pode descobrir?

A análise de vibração é como um sistema de alerta precoce para sua planta. Os sensores de vibração atuais são ajustados com precisão; eles percebem pequenas mudanças na vibração que apontam para um defeito da máquina.

As quatro falhas mais comuns em máquinas rotativas são

• Desequilíbrio
• Desalinhamento
• Falhas nos rolamentos
• Frouxidão

Se não forem controlados, esses problemas podem evoluir para grandes dores de cabeça, causando paralisações ou quedas na produtividade. É aí que entra a análise de vibração.

A análise de vibração identifica os primeiros sinais de desequilíbrio, desalinhamento, falhas nos rolamentos ou folgas. Isso significa que as equipes de manutenção podem agendar reparos quando for conveniente. Isso também significa que os problemas não ficam fora de controle.

Exemplos de análise de vibração

Praticamente qualquer operação pode se beneficiar da análise de vibração. Automotivo, manufatura e petróleo e gás fazem uso da análise de vibração para manter suas operações em pleno funcionamento.

O que é análise de vibração na manutenção?

As equipes de manutenção usam a análise de vibração para identificar sinais precoces de desequilíbrio, folga, falhas nos rolamentos ou desalinhamento.

A maioria das operações hoje opera em um cronograma de produção apertado, sem margem para paralisações ou quedas na produção. A planta típica também possui muito mais ativos críticos do que no passado. Ao mesmo tempo, a maioria das equipas enfrenta escassez de mão-de-obra.

Tudo isso significa que é mais importante do que nunca manter os ativos funcionando perfeitamente. A análise de vibração ajuda as equipes a ficarem atentas a falhas novas e em desenvolvimento nas máquinas. É também uma boa maneira de incluir alguma margem em seu cronograma de manutenção, identificando falhas com antecedência suficiente para resolvê-las quando for mais conveniente.

Freqüentemente, os técnicos de manutenção coletam dados durante suas rotas usando analisadores de vibração portáteis. Em seguida, essas medições de vibração serão analisadas por engenheiros de confiabilidade internos ou por serviços externos de monitoramento de condições, como os oferecidos pela Fluke Reliability.

Exemplos comuns de análise de vibração

Cada ativo rotativo possui uma “assinatura” de vibração padrão. Quando essa assinatura muda, é sinal de que algo está errado.

Ativos motorizados, como bombas e compressores de ar, são ótimos candidatos para análise de vibração. Colocar um sensor de vibração em suas bombas e compressores o ajudará a detectar os primeiros sinais de problemas, para que você possa eliminá-los pela raiz.

As ferramentas de análise de vibração são sensíveis o suficiente para detectar sinais sutis de problemas. A maioria deles é intuitiva de usar, mesmo para pessoas que não possuem formação técnica.

O que é um sensor de vibração?

Os sensores medem e registram a aceleração, velocidade e frequência da vibração. Seus técnicos podem instalar sensores de vibração em praticamente qualquer ativo ou componente que você queira monitorar. 

Sensores sem fio podem coletar dados de vibração continuamente e transmiti-los em tempo real, para que você nunca perca nada. Você também pode programar a maioria dos sensores para alertá-lo quando os níveis de vibração ultrapassarem um determinado limite.

O que é um analisador de vibração?

Os analisadores de vibração são normalmente instrumentos compostos:eles são parte sensores, parte computador. Os analisadores de vibração são equipados com acelerômetros piezoelétricos para medir os níveis de vibração. Eles também analisam esses dados e os exibem. Alguns analisadores de vibração podem diagnosticar falhas da máquina e orientar os usuários nos reparos.  

O que é monitoramento de vibração?

O monitoramento de vibração usa sensores e análise de dados para manter controle constante sobre seus ativos mais críticos. A maioria das fábricas não possui pessoal para monitorar todos os seus equipamentos manualmente. O uso de uma rede de sensores e analisadores de vibração garante que você fique por dentro dos problemas e aproveite ao máximo seus recursos limitados.

Análise de vibração do monitoramento de condições

O monitoramento de condições rastreia a integridade geral do seu equipamento usando sensores e análise de dados. Seu objetivo é detectar novas falhas nas máquinas enquanto elas ainda são pequenas e gerenciáveis. Feito da maneira certa, o monitoramento da condição pode alertá-lo sobre sinais de um problema semanas, ou até meses, antes que se transformem em um problema.

A análise de vibração é uma parte fundamental de qualquer estratégia de monitoramento de condições. Ao identificar pequenas alterações nos níveis de vibração, a análise de vibração ajuda as equipes a se manterem à frente dos problemas.

O monitoramento das condições depende de sensores, software e ferramentas IIoT para capturar e analisar dados. A maioria das equipes precisará de algum treinamento para implementar um programa de monitoramento de condições, mas o uso das ferramentas ainda é intuitivo. 

É uma abordagem sólida para equipes com restrição de experiência ou para fábricas que operam com um orçamento reduzido. E, claro, é uma ótima maneira para qualquer pessoa ver mais resultados em termos de tempo de atividade e maior confiabilidade.