Análise de vibracao

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Análise de vibracao

  1. 1. ANÁLISE DE VIBRAÇÃO I - DEFINIÇÃO TÉCNICA A Análise de Vibração é o processo pelo qual as falhas em componentes móveis de um equipamento, são descobertas pela taxa de variação das forças dinâmicas geradas. Tais forças afetam o nível de vibração, que pode ser avaliado em pontos acessíveis das máquinas, sem interromper o funcionamento dos equipamentos.
  2. 2. II - MANUTENÇÃO PREDITIVA A manutenção preditiva é uma filosofia ou atitude que usa a condição operacional real do equipamento e sistemas para otimizar a operação total da planta industrial. A Manutenção Preditiva por análise de vibrações, está baseada no conhecimento do estado da máquina através de medições periódicas e contínuas de um ou mais parâmetros significativos, evitando paradas inesperadas e substituição de peças desnecessárias.
  3. 3. Deve-se ressaltar que o principal motivo pela adoção da Manutenção Preditiva é o econômico, verificando-se os seguintes resultados: Eliminação de desperdício de peças; Diminuição de estoques associados; Aumento da eficiência nos reparos; Aumento da confiabilidade da planta; Diminuição da gravidade dos problemas; Maior disponibilidade das máquinas, (menor perda de tempo). Como conseqüência, são obtidos os seguintes resultados: Diminuição dos custos globais; Aumento da confiabilidade; Aumento da produtividade; Melhoria da qualidade.
  4. 4. ESTATÍSTICA DO CUSTO DE MANUTENÇÃO Os custos de manutenção correspondem a parte principal dos custos operacionais totais de todas as plantas industriais de manufatura e de produção. Dependendo da indústria específica, os custos de manutenção podem representar entre 15% a 30% do custo dos bens produzidos. Por exemplo, em indústrias alimentícias, os custos médios de manutenção podem representar cerca de 15% do custo dos bens produzidos; enquanto que nas indústrias siderúrgicas, de papel e celulose, e outras indústrias pesadas, a manutenção pode representar até 30% dos custos totais de produção. FONTE : “Plant Performance Group” (uma divisão da “Technology for Energy Corporation”)
  5. 5. BENEFÍCIOS DA MANUTENÇÃO PREDITIVA Pesquisa com 500 fábricas, com sucesso no programa Manutenção Preditiva. Países do grupo de amostra : Estados Unidos, Canadá, Grã-Bretanha, França, e Austrália. BENEFÍCIOS DA MANUTENÇÃO PREDITIVA: REDUÇÃO DOS CUSTOS DE MANUTENÇÃO .....................................50 A 80% REDUÇÃO DE FALHAS NAS MÁQUINAS .............................................50 A 60% REDUÇÃO DE ESTOQUE DE SOBRESSALENTES .............................20 A 30% REDUÇÃO DE HORAS EXTRAS PARA MANUTENÇÃO ......................20 A 50% REDUÇÃO DO TEMPO DE PARADA DAS MÁQUINAS ........................50 A 80% AUMENTO NA VIDA DAS MÁQUINAS ...................................................20 A 40% AUMENTO DA PRODUTIVIDADE ..........................................................20 A 30% AUMENTO DOS LUCROS ......................................................................25 A 60% FONTE : “Plant Performance Group” (uma divisão da “Technology for Energy Corporation”) A Manutenção Preditiva também traz benefícios na segurança do trabalho, evitando acidentes que possam ocorrer devido à falhas mecânicas.
  6. 6. ETAPAS DO PLANO DE IMPLEMENTAÇÃO ANÁLISE DE VIBRACÃO 1 – Levantamento junto aos responsáveis, dos equipamentos a serem classificados para o monitoramento; 2 – Cadastramento individualizado dos equipamentos no sistema adquirido, definindo níveis de alarme, faixas de medição, parâmetros utilizados, freqüência de coleta de dados, etc; 3 – Configuração da rota de coleta de dados de acordo com o layout da planta fabril;
  7. 7. 4 – Elaboração de métodos adequados para a implantação do Plano de Manutenção Preditiva / análise de vibrações. 5 – Acompanhamento dos dados das coletas nas rotas; 6 – Relatórios com as seguintes informações: - Total de máquinas monitoradas, - Condição dos equipamentos após o enquadramento nos seus respectivos alarmes (gráfico demonstrativo), - Tipos de defeitos encontrados (gráfico demonstrativo), - Resumo geral da condição de equipamento, - Recomendações e observações de como eliminar os problemas encontrados. 7 – Elaboração do plano de ação de melhorias continuas.
  8. 8. CENÁRIO ATUAL : - CONTRATAÇÃO SERVIÇOS EXTERNOS - Monitoramento em poucos equipamentos; - Baixa freqüência de inspeções; - Baixa “ intimidade ” com os equipamentos; - Varreduras gerais de final de período; - Histórico de acompanhamento e tendências quase nulo. CENÁRIO PROPOSTO : - CAPACITAÇÃO DE EQUIPE INTERNA - Monitoramento em até 100 % dos equipamentos; - Aumento da freqüência de inspeções; - “ Intimidade ” com os equipamentos assegurada; - Histórico e tendências íntegros; - Acompanhamentos e avaliações constantes e confiáveis.
  9. 9. III - CONCEITUAÇÃO ANÁLISE DE VIBRAÇÃO X ASSINATURA ESPECTRAL Uma máquina, caracterizada por suas partes móveis, vibrará de acordo com as freqüências características dos seus componentes. Cada tipo de máquina possui uma "ASSINATURA ESPECTRAL ORIGINAL"
  10. 10. MONITORAÇÃO DA VIBRAÇÃO No evento de que um ou mais componentes comecem a falhar, a freqüência e amplitude da vibração começarão a mudar. O monitoramento de vibração é o processo de descobrir e analisar essas mudanças. Através do processo de análise de espectro aplicado ao sistema inteiro, é possível identificar as características de vibração de cada componente individual para monitorar sua condição. A deterioração da "ASSINATURA ESPECTRAL" é um sinal de que o equipamento perdeu sua integridade.
  11. 11. PARÂMETROS DE VIBRAÇÃO: Os Parâmetros de vibração são quase universalmente medidos em unidades métricas de acordo com recomendações de Normas, Ex: DIN7090, ISO2372, atualmente substituída pela ISO10816, sendo: Aceleração : m/s² (g’s) Velocidade : mm/s (ips) Deslocamento : Mícron (mils)
  12. 12. Monitoração Permanente Geralmente Máquinas acima de 75 kW (100 HP) e maiores. Portátil 75 kW (100 HP) e menores. Análise de Máquinas críticas.
  13. 13. Monitoração Permanente Monitores para Proteção de Máquinas Dois tipos Básicos Sensores Sensores Sísmicos Sensor de Proximidade
  14. 14. Seleção do Sensor Sensor Sísmico (Montado na Carcaça ou Mancal) -Mancais de Rolamento (Esfera, Rolete, etc.) e de deslizamento. Sensor de Proximidade (Através da Carcaça) -Mancais de Deslizamento com lubrificação forçada Nota: Tipicamente máquinas acima de 450 kW (600 HP) possuem mancais de deslizamento.
  15. 15. Principais considerações na correta seleção do sensor e sistemas de monitoração Rotação (RPM) ou Ciclos (CPM) Potência da Máquina (HP ou Watts) Tipo dos Mancais a. Rolamento b. Bucha de Deslizamento (filme de óleo/hidrodinâmico) Recomendações do Fabricante da Máquina
  16. 16. Sensores de Vibração Montagem na Carcaça ou Mancal (Sísmico) Não-Contato (Sensor Proximidade)
  17. 17. Montagem na Carcaça (Sísmico) •Acelerômetro •Transdutor de Velocidade Não-Contato (Sensor Proximidade)
  18. 18. Monitoração por Sensor Sísmico Duas Seleções Básicas Tipo do Sensor (Princípio) -Acelerômetro -Transdutor de Velocidade Tipo de Sinal de Saída -Deslocamento -Velocidade -Aceleração
  19. 19. Sensores Sísmicos ACELERÔMETRO Massa Amplificador Cristal Piezoelétrico TRANSDUTOR DE VELOCIDADE Mola Magneto Bobina Força externa é oposta pela massa portanto comprimindo o cristal piezoeletico. Saída é proporcional à aceleração. A bobina se move através do núcleo do magneto e gera um sinal de voltagem proporcional à velocidade.
  20. 20. Acelerômetros x Transdutores de Velocidade Acelerômetro Mais larga faixa de freqüência Menor tamanho Sem partes móveis para desgastar. Transdutor de Velocidade Eletro-Mecânico Saída Autogerada = não requer alimentação externa. Sem eletrônica interna o que permite operar em altas temperaturas até 375 ºC.
  21. 21. Conversão dos Sinais A conversão é feita eletronicamente de uma medição para outra para melhorar a amplitude do sinal. Acelerômetro primeira integração segunda (dupla) integração T. Velocidade após integração = = = Aceleração Velocidade Deslocamento = = Velocidade Deslocamento
  22. 22. Amplitudes de Medição Relativas para Sensores Sísmicos Deslocamento Velocidade Aceleração 0 600 RPM / CPM 60000
  23. 23. Procedimento Instalação - Sensores Sísmicos Orientação a. Na direção vertical a vibração é restringida b. Devem ser montados na direção horizontal Localização a. Sobre a área mais crítica tipicamente os mancais Fixação a. Através de prisioneiros ou base de fixação b. Superfície plana e fixação rígida garantem um firme contato com a máquina melhorando a resposta em aplicações de alta freqüencia (acelerômetros)
  24. 24. Localização Típica dos Sensores S= SENSOR S1 Ponto Mais Crítico S4 S4 Ponto Menos Crítico S2 Turbina à Gas, Turbina à Gas, ou Motor ou Motor S3 S1 Bomba, Bomba, Compressor ou Compressor ou Ventilador Ventilador
  25. 25. Aplicações Típicas para Sensores Sísmicos Máquinas com Mancais de Rolamento e Equipamentos com pequena carcaça / GRANDE ROTOR Exemplos: Motores abaixo de 450 KW (600 HP) Turbinas à Gás (Altas temperaturas) Motores à Gas Natural Bombas Centrifugas Multi-estágio Ventiladores Industriais Ventiladores de Torres de Resfriamento
  26. 26. Sensor de Proximidade Probe Eixo Metálico Campo Magnético Como Sensor Funciona: Uma alta frequência é aplicada à bobina do sensor ou probe. A bobina do sensor gera um campo magnético. Quando o eixo metálico se aproxima deste campo magnético, uma “eddy current” é gerada na superfície do metal que varia com a distância entre o sensor e o eixo. Mudanças dinâmicas na distância são convertidas em tensão AC proporcional à vibração (Deslocamento - Microns).
  27. 27. VIBRAÇÃO RELATIVA DO EIXO x VIBRAÇÃO DA CARCAÇA Medição mais precisa da vibração relativa do eixo (ou posição) em relação à carcaça, pois o sensor está fixado na mesma. Custo mais elevado. Sensores sísmicos medem vibração absoluta ou seja toda vibração em sua faixa de frequência, incluindo tubulações ,etc.. Sensores sísmicos não são sensíveis à vibração no eixo em Máquinas com pequena massa de rotor / GRANDE MASSA DE CARCAÇA.
  28. 28. Referência de Fase Sensores de Proximidade Eixo Referência Mancal Deslizamento Referência de Fase (Ângulo) Normalmente posicionado radialmente sobre uma referencia no eixo para obter um pulso por rotação. Usado com analizadores para análise orbital e também para balanceamento. Um por Máquina, exceto em máquinas com caixa de redução onde temos um na entrada e outro na saída.
  29. 29. Procedimentos de Instalação Sensores de Proximidade Furação da Carcaça Sensor Roscado Reto - Standard -Menor Custo -Instalação Mais Simples -Sensor Fixado por Porca de Trava Sensor Reverso -Proteção Sensor e Cabo -Fácil Ajuste -Área classificada
  30. 30. Orientação Vibração Radial - + / - 45 º da vertical - Dois sensores radiais mais sensor de fase permitem analise orbital do eixo Sensor de Posição - Duas unidades usadas para redundância - Utilizado para votação “lógica AND”
  31. 31. Montagem Sensores de Proximidade Posição Axial Sensores para Vibração Radial são montados defasados em 90º. 90o Mancal de Escora Vibração Radial
  32. 32. Sinal de Saída RMS PICO PICO A PICO Volts Tempo PICO = 1.0 PK-PK = 2 x PICO RMS = 0.707 x PICO
  33. 33. Pico a Pico: O Valor Pico a Pico indica o percurso máximo da onda, e pode ser útil onde o deslocamento vibratório da parte da máquina é crítico para a tensão máxima ou folga mecânica é limitante. Pico : O Valor de Pico é particularmente válido para indicação de choques de curta duração, porém indicam somente a ocorrência do pico, não levando em consideração o histórico no tempo da onda. Médio Retificado: leva em consideração o histórico no tempo da onda, mas é considerado de interesse prático limitado, por não estar relacionado diretamente com qualquer quantidade física útil. RMS: É a medida de nível mais relevante, porque leva em consideração o histórico no tempo da onda e dá um valor de nível o qual é diretamente relacionado à energia contida, e portanto, à capacidade destrutiva da vibração.
  34. 34. Sistema de Vibração Permanente Sensor Sensor Condicionador Sinal Condicionador Sinal Acelerômetro Transdutor de Velocidade Sensor de Proximidade Transmissor (TR) Driver (TM) Monitor Monitor Pontos de Alarme Startup Delays Alarme Delays Status de Sensores
  35. 35. Monitores Dedicados: PT2060 / DTM’s Sensor Sensor Condicionador de Sinal Condicionador de Sinal Monitor Monitor SAIDA mV ALARMES
  36. 36. Monitoração de Baixo Custo TM016 Saída 4-20mA Sensor Sensor Condicionador Sinal Condicionador Sinal PLC PLC SDCD SDCD ALARMES Características : • 4~20mA @ Dois Fios • Sinal Dinâmico do Acelerômetro (Análise) • Faixa de Freqüência 120 ~ 180.000 cpm
  37. 37. Exemplo de Lógica no PLC para transmissores Provibtech Startup: Ajuste nível de alarmes 2X ou 3X nível de alarmes de operação Operação: Ajuste ~3 seg Time delay para evitar falsos alarmes Condição do Transdutor: Ajuste para alarmar abaixo de 3,7mA Interface: Configure PLC/SDCD para relatórios, tendências e interface de operador Start up * 3.7 mA Condição Alarme Transmissor time delay 4.0 mA Alerta time delay Alarmes Operação Permanece OK Vibração Saída Transmissor Alarmes Start Up Operação time delay 20.0 mA Alarme com Opção de Shutdown Para PLC ou SDCD
  38. 38. Norma ISO 2372 para Balanceamento
  39. 39. Determinação de Set Point Notas para Determinação de set point (alarme e/ou limite de segurança) para proteção de máquinas. 1- A ProvibTech não está habilitada a de terminar Set point. Os valore s da tabela são apenas refere nciais. 2- O fabricante da m áquina deverá ser consultado, pois es te conhece m elhor as caracte rísticas do s eu equipam ento. 3- Os valores abaixo foram obtidos através de mais de 30 anos de experiê ncia com m áquinas em cam po. Velocidade de Ope ração Todas Aplicação Mancal de Rolamento Técnica de Monitoramento Sensor sísmico LEITURA TÍPICAS DE VIBRAÇÃO/SET POINT Parâme tro de Monitoramento Velocidade NOVA ALERTA PERIGO .05-.08 ips, pk 1-2 m m/s, RMS .2-.3 ips, pk 4-6 m m/s, RMS .3-.4 ips , pk 5-7 m m/s, RMS .08-.12 ips, pk 2-3 m m/s, RMS .3-.4 ips, pk 5-7 m m/s, Rms .4-.6 ips , pk 7-10 m m/s, RMS <4000RPM Mancal de Des lizam ento 4K<RPM<80K >100,000CPM Engrenage ns Se nsor de Proxim idade Sensor Sísmico Deslocame nto .8-1.2 m il, pk-pk .2-.3mil, pk-pk 20-30 m icrons, pk-pk 5-8 microns, pk-pk 2.0-2.5 m il, pk -pk .8-1.2 mil, pk -pk 50-75 m icrons, pk-pk 20-30 m icrons, pk-pk Aceleração 3-8 g, pk 2-6 g, RMS 10-25 g, pk 7-18 g, RMS 3.0-4.0 mil, 75-100 m icrons, pk-pk pk -pk 1.0-1.5 mil, 25-40 m icrons , pk-pk pk -pk 15-40 g, pk 10-28 g, RMS
  40. 40. FIM

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