Analisadores de vibração e diagnóstico de máquinas

Analisadores de vibração e ferramentas de diagnóstico de máquinas são dispositivos avançados que integram aquisição de dados, análise espectral FFT em tempo real, balanceamento dinâmico no local, análise modal, gerenciamento do histórico de medições para manutenção preditiva e diagnóstico avançado de máquinas rotativas e componentes mecânicos. Ao contrário dos vibrometros portáteis simples, que fornecem parâmetros globais (RMS, pico), os analisadores espectrais identificam componentes específicos do espectro de vibração, correlacionando-os às frequências características de falhas em rolamentos, desbalanceamentos, desalinhamentos, defeitos em engrenagens e cavitação em bombas.

Análise FFT

O analisador realiza uma Transformada Rápida de Fourier (FFT) do sinal de vibração temporal, convertendo-o em um espectro de frequência. A resolução espectral depende do número de linhas da FFT (tipicamente 400, 800, 1600, 3200 linhas) e da largura de banda de análise (máximo de 10 a 25 kHz para analisadores industriais). O espectro exibido destaca os picos de vibração em várias frequências; o operador (ou software especializado) identifica as frequências características de falhas específicas: 1 × RPM para desbalanceamentos, 2 × RPM para desalinhamentos, frequências dos mancais calculadas a partir da geometria, frequências de engrenamento do rotor principal e frequências das pás do ventilador (número de pás × RPM). O diagnóstico é baseado na comparação entre o espectro medido e o espectro de referência de uma "máquina saudável".

Balanceamento dinâmico

Uma função avançada dos analisadores é o balanceamento dinâmico in situ: medindo a amplitude e a fase da vibração a 1× RPM, o instrumento calcula a posição e a magnitude das massas de correção a serem aplicadas ao rotor para reduzir o desbalanceamento abaixo dos limites aceitáveis ​​(ISO 1940-1, qualidade G = 1, 2.5, 6.3, dependendo do tipo de máquina). O balanceamento pode ser realizado em 1, 2 ou mais planos, em rotores rígidos ou flexíveis. O procedimento envolve medições preliminares, aplicação de uma massa de teste, medições de influência e cálculo da massa de correção. As aplicações típicas incluem ventiladores industriais, eixos de transmissão, motores elétricos, fusos e peças rotativas em geral.

Análise avançada de rolamentos

A detecção precoce de falhas em rolamentos é uma das aplicações mais difundidas do diagnóstico de vibração. As frequências características dos rolamentos (BPFO – Frequência de Passagem da Esfera Externa, BPFI – Frequência de Passagem da Esfera Interna, BSF – Frequência de Rotação da Esfera, FTF – Frequência Fundamental do Trem de Rolamento) podem ser calculadas a partir da geometria do rolamento (diâmetro da pista, diâmetro da esfera, número de esferas, ângulo de contato) e da velocidade de rotação. O aparecimento de picos nessas frequências indica defeitos localizados na pista externa, na pista interna, nas esferas ou na gaiola. A análise de envelope ou as funções de demodulação de alta frequência são particularmente eficazes para detectar defeitos incipientes.

Software e gestão de dados

O software dedicado à análise de vibrações gerencia: rotas programadas de coleta de dados (sequências de pontos de medição em todas as máquinas da planta, a serem executadas em uma frequência fixa); banco de dados histórico de medições para análise de tendências; algoritmos de diagnóstico automático (inteligência artificial para identificação de padrões de falhas); relatórios automáticos de status da máquina com prioridades de intervenção; alertas para ultrapassagem de limites críticos; integração com CMMS (Sistema Computadorizado de Gerenciamento de Manutenção) para agendamento automático de intervenções; computação em nuvem para acesso remoto e gerenciamento de locais distribuídos.

Padrões de referência

As principais normas são: ISO 10816 (severidade, partes 1 a 7); ISO 13373 (manutenção baseada na condição por meio de vibração); ISO 18436 (qualificação de pessoal em análise de vibração, níveis 1 a 4 – cada vez mais exigida por indústrias estruturadas); ISO 7919 (eixos rotativos); ISO 1940-1 (qualidade de balanceamento de rotores rígidos); IEC 60034 (para motores elétricos). Os analisadores são calibrados utilizando agitadores calibrados e geradores de sinal de precisão, certificados pela ISO 17025.

Critérios de seleção

A seleção de um analisador de vibração considera: capacidade de FFT (número de linhas, largura de banda de análise); recursos avançados (balanceamento, análise de envelope, rastreamento de pedidos para máquinas de velocidade variável); ergonomia para uso em campo (interface, duração da bateria); integração com o software CMMS corporativo; conformidade com as normas ISO; serviços de treinamento do fornecedor (qualificação da equipe em análise de vibração); e investimento em programas estruturados de manutenção preditiva.