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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaCálculo das frequências de falha derolamento
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaFalha severa de rolamentoEspectro de aceleraçãoEspectro de envel...
A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaEspectro de aceleração: falha severa
A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaEspectro de espectro: falha severa
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaMedição de vibração: PontosA ) B)A) Na medição deaceleração, o e...
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaComparação de critérios dos métodos
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Curso análise de vibração em máquinas rotativas críticas

  1. 1. Eduardo Grachten - Eng. EletricistaObserve Pense SolucioneIntrodução à ManutençãoPreditiva
  2. 2. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva1. 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
  3. 3. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaPreditivo: A Ferramenta para Engenharia deManutençãoENGENHARIAESTUDO DE FALHASMODIFICAÇÕES DE DESENHOESPECIF. DE REPARAÇÕESPROGRAMÃÇÃOCORRETIVOINSTRUMENTOS ADEQUADOSRESPEITAR ESPECIFICAÇÕESRELATÓRIO DAS MEDIÇÕES FINAISSUGESTÕESPREDITIVOCONTROLE DE ARRANQUECONTROLE DE CONDIÇÕESOTIMIZAR A LUBRICAÇÃODIAGNÓSTICO: MAXIMA ANTECIPAÇÃOTEMPO MÉDIO ENTRE REPARAÇÕESOBJETIVOS
  4. 4. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva1970-1980: Sensores de bobina móvel, filtros manuais,osciloscópios, análise orbital.1980-1990: Acelerômetros, domínio das altas frequências.1990-2000: Coletores de dados / analisadores digitais.2000-2010: Normas ISO9000/2000, otimização de técnicase procedimentos, diagnósticos inteligentes.Evolução da Manutenção Preditiva pordécadas
  5. 5. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaVibrações absolutas e relativasRelativas: mede-se o movimento relativo entre o eixo e o mancal: 1 e 2.Absolutas: mede-se o movimento absoluto do mancal. Eles refletem osesforços que está submetido o rolamento: 3.
  6. 6. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaSensor de vibrações: Acelerômetro
  7. 7. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaVibrações Absolutas: parâmetrosDeslocamentoX(t) =X○ (sen ωt)Xmax = X○[ µmm]VelocidadeV(t)= ω X○ (cos ωt)Vmax = ω X○[ mm/seg]Aceleraçãoa(t) = - ω ² X○ (sen ωt)Amax= ω² X○[ g]
  8. 8. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaParâmetros: Valores Globais - FrequênciaRMS0-PICOPICO-PICO2Vrms0MagnitudeHz1000 HzPwr Spec 12VPeak0MagnitudeHz1000 HzPwr Spec 12VPk-Pk0MagnitudeHz1000 HzPwr Spec 11V-1Realms62.469480 sTime 11V-1Realms62.469480 sTime 11V-1Realms62.469480 sTime 1X:55 Hz Y:706.8129 mVX:55 Hz Y:999.5843 mVX:55 Hz Y:1.999169 VdX:2.288818 ms dY:709.1976 mX:27.00806 ms Y:3.579427 mVdX:4.516602 ms dY:997.4356 mX:27.00806 ms Y:3.579427 mVdX:9.094238 ms dY:1.994871 VX:22.43042 ms Y:-993.8563 mVFREQUÊNCIA: 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)
  9. 9. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaSobreposição de efeitos vibratórios -Epectro1 -DESBALANCIAMENTO2- DESALINHAMENTO3-FALHA DE ROLAMENTO→FFT
  10. 10. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaEfeitos da integraçãoESPECTRO DE ACELERAÇÃOSINAL VINDO DO ACELERÔMETROESPECTRO DE VELOCIDADEAPÓS INTEGRAR O SINAL DO ACELERÔMETRO
  11. 11. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaParâmetros: Fase• Fase é o ângulo entre duas ondas da mesma frequência (a) ou uma onda em relaçãoa um impulso gerado por um ponto sobre o eixo (b).Aplicação:a) Análise complementardo espectro de vibrações.b) Método de balancamento
  12. 12. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaParâmetros: EnvelopeA. Forma de onda direto do acelerômetroB. Onda filtradaC. Onda envelope dos fenômenos cíclicos (batidas)D. Espectro envelope, calculado sobre a onda que “envolve”, sua frequência émenor que a original.ABCD
  13. 13. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaParâmetros: EnvelopeAvaliação 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.
  14. 14. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaEnvelope e seu espectro
  15. 15. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaAnálise: Metodologia• A) Problemas de montagem: VelocidadeParâmetro base: espectro com alarmes (bandas).Análise complementar: fase.Frequências: 1 Hz a 500 HzAs 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 HzAs componentes não são múltiplas da RPM do eixo.
  16. 16. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva• Desbalanceamento• Desalinhamento• Excentricidade de rotores• Problemas em correias• Eixos flexionados• Motores elétricos• Folga mecânica (jogo)A) Velocidade: Falhas detectáveis
  17. 17. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva• Estas normas são aplicáveis deforma rigorosa em equipamentosnovos e reparados.• Para equipamentos já instalados,se utiliza somente como um guia.O que define a parada doequipamento é o esforço real dosmancais e o tipo de vibraçãodetectada.Normas de severidade: ISO 10816-3
  18. 18. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaNormas de severidade: Conceito de esforçoÉ absolutamente negativo aumentara rigidez para diminuir as vibrações,exceto em condições deressonância.Ao enrijecer para diminuir avibração, se aumenta oesforço no rolamento, já quese enrijece a pista externa domesmo, diminuindo sua vidaútil.
  19. 19. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaDesbalanceamento de forçaSua 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.
  20. 20. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaDesbalanceamento de cuplaSua 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.
  21. 21. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaDesalinhamento angularSe 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.
  22. 22. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaSe 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 correspondentecom balanceamento: 0º a 180º.Desalinhamento paralelo
  23. 23. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaFolga mecânica: base soltaNo espectro predomina a 2X e pode aparecer a 0,5X se for crítico.É altamente direcional.Leitura defasada em 180º entre perna e base.
  24. 24. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaFolga mecânica: entre eixo e mancalNo espectro predomina a 2X com múltiplas harmônicas epode aparecer a 0,5X e harmônicas.É altamente direcional.Leitura de fase instáveis.
  25. 25. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaRotor excêntricoMaiores vibrações a 1X do componente excêntricoLeituras ortogonais em fase ou opostaAmplitude predominante em direção aos centrosNão se corrige com balanceamento
  26. 26. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaEixo curvadoPredomina 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.
  27. 27. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaForças hidráulicas: passo de palhetasObserva-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.
  28. 28. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaMotor elétrico: excentricidade do estatorO 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.
  29. 29. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaMotor elétrico: problemas do rotorFp FpFp FpFp FpFpFp Fp FpFs = Ns – RPM do rotorFp = Nº de polos x FsFs – frequência de deslizamentoFp – frequência de passo de polosNo espectro de baixa frequência observa-se BandasLaterais (BL) ao redor de 1X e suas harônicas (Fp).Na alta frequência predomina a FPB (Frequência de passode barras do núcleo) rodeada de BL com frequência = 2FL.Maiores amplitudes na direção radial.
  30. 30. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaDiagnóstico: barras cortadas motor CAEspectro de vibração em escala linear.Espectro de corrente em escalalogarítmica e diagnóstico automático.O diagnóstico é baseado na diferençaentre amplitude de corrente dafrequência de linha e as bandas lateraisda frequência de passo dos polos, Fp.
  31. 31. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaTabela para diagnóstico de motores elétricoscom análise de correnteFL/FP Evolução da condição do motor Ação corretiva recomendada≥ 60dBExcelente. Nenhuma.54-60dBBom. Nenhuma.48-54dBModerado. Continuar monitorando atendência.42-48dBPode estar se desenvolvendorachaduras nas barras do rotor ounas juntas de alta resistência.Reduzir tempo entre verificações.36-42dBduas barras provavelmenterachado ou quebrado, problemascom juntas de alta resistência.Realizar testes de vibração paraconfirmar a fonte e gravidade doproblema.30-36dBMúltiplas barras e anéis deextremidade quebrados ourachados. Também problemas deanéis de extremidade e juntasquebradas.Reparar motor.≤ 32dBProvavelmente problema grave debarra quebrada e anéis deextremidade, estendido a todo orotor.Reparar ou substituir o motor.
  32. 32. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva• 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 deengrenagem e bandas laterais.• Cavitação: Bombas centrífugas. Amplificação no corpo da bomba.Aceleração: falhas detectáveis
  33. 33. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaAvaliação da falha de rolamentoDireção de agravamento de falha de rolamentosZona CFalhas de rolamentoAs componentes defalhas internas dorolamento:PI, PE, ER, J e suasharmônicas crescem,evidenciando adeterioração.Zona BFalha inicialPequenos defeitosexcitam as partes dorelamento em suasfrequências naturais.Zona AFalha da película lubrificanteAs componentes são geradas pelasfricção metal com metal.500 Hz 2 kHz 5 kHz 10 kHz
  34. 34. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva• 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 (emazul).Zona A: falhas de lubrificação
  35. 35. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaInfluência da lubrificação nas batidasinternas do rolamentoEspectro com falha Espectro após lubrificaçãoBatida interna dorolamentoFalha de lubrificação
  36. 36. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaComparativo antes/depois da lubrificação
  37. 37. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaZona B: falha inicial de rolamentosAs 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.
  38. 38. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaCálculo das frequências de falha derolamento
  39. 39. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaCálculo das frequências de falha derolamento
  40. 40. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaEspectro de aceleração
  41. 41. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaEspectro de envelope
  42. 42. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaFalha severa de rolamentoEspectro de aceleraçãoEspectro de envelopeEspectro de velocidade
  43. 43. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
  44. 44. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaEspectro de aceleração: falha severa
  45. 45. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaEspectro de espectro: falha severa
  46. 46. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaEspectro de velocidade: falha severa
  47. 47. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
  48. 48. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaMedição de vibração: PontosA ) B)A) Na medição deaceleração, o espaçoentre o sensor e orolamento deve sersólido e contínuo.B) O acelerômetro semímã só mede até 1 kHz.
  49. 49. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaA) B) C)Montagem: conceitosA) 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 commanguito (adpatador cônico para fixação), SEMPRE É necessário verificar se o rolamento nãoestá trancado, logo após o ajuste da porca.
  50. 50. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaControle de Vibrações: requisitos mínimos• 100% ESPECTROS (MÍN 800 LINHAS)• VELOCIDADE• ACELERAÇÃO• ENVOLVENTE COM FALHAS CALCULADAS DO ROLAMENTO• ALARMES SELECIONÁVEIS POR FREQUÊNCIA
  51. 51. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaMonitoramento on line: Valores Globais2Vrms0MagnitudeHz1000 HzPwr Spec 12VPeak0MagnitudeHz1000 HzPwr Spec 12VPk-Pk0MagnitudeHz1000 HzPwr Spec 11V-1Realms62.469480 sTime 11V-1Realms62.469480 sTime 11V-1Realms62.469480 sTime 1X:55 Hz Y:706.8129 mVX:55 Hz Y:999.5843 mVX:55 Hz Y:1.999169 VdX:2.288818 ms dY:709.1976 mX:27.00806 ms Y:3.579427 mVdX:4.516602 ms dY:997.4356 mX:27.00806 ms Y:3.579427 mVdX:9.094238 ms dY:1.994871 VX:22.43042 ms Y:-993.8563 mV-0,08-0,06-0,04-0,020,000,020,040,060,080,100,120,14Equipo BANBURY ENT 3V F-ONDA-A 26/07/2012Gseg1,22 1,46 1,7 1,95
  52. 52. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaFalha de rolamento: Versão Inst. Charlotte, USAwww.technicalassociates.netCritérios 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.
  53. 53. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaFalha de rolamento: Versão Austráliawww.ilearninteractive.com
  54. 54. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaComparação de critérios dos métodos
  55. 55. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaEvolução da falha de rolamentoCritério LatinoamericanoDireção de agravamento de falha de rolamentosZona CFalhas de rolamentoAs componentes defalhas internas dorolamento:PI, PE, ER, J e suasharmônicas crescem,evidenciando adeterioração.Zona BFalha inicialPequenos defeitosexcitam as partes dorelamento em suasfrequências naturais.Zona AFalha da película lubrificanteAs componentes são geradas pelasfricção metal com metal.500 Hz 2 kHz 5 kHz 10 kHz
  56. 56. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaVantagens do modelo Latinoamericano1. Medição com um só tipo de sensor, podendo avaliar os problemas de montagem, falhas derolamentos e lubrificação: PRÁTICO!2. Avaliação instantânea de lubrificação e estado dos rolamentos ao ter definido setores fixos doespectro 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 vidaútil dos equipamentos. CUSTOS!5. A simplicidade do método o faz mais seguro ante as falhas humanas e com muitas vantagens para aimplementação de sistemas inteligentes. COM FUTURO!
  57. 57. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva Analisador Remoto de Vibração 6 canais de acelerômetro 4 canais AC 2 canais DC Rotação 6 saídas digitaisAV2000Nova tecnologia: Monitoramento on line deespectros
  58. 58. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaDispondo de 6 canais para acelerômetros, o Analisador Remoto de VibraçãoAV2000 permite medir e registrar a vibração de máquinas à distância. Por meio desuas saídas a relé (duas), o equipamento pode alarmar e interromper ofuncionamento das máquinas sob supervisão. O AV2000 monitora vibração,temperatura, aceleração, velocidade, deslocamento e envelope.Um poderoso DSP realiza o processamento matemático por FFT. Asupervisão remota se dá por software gráfico comunicando pela WEB. Os dados sãoarmazenados pelo equipamento e transmitidos ao software de análise e monitoraçãodas máquinas controladas.AV2000 - Apresentação
  59. 59. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaAV2000 – Ferramentas de diagnósticoCONTROLE 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.
  60. 60. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaAV2000 – Características Técnicas
  61. 61. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaUm corpo é dito estar vibrando quando ele descreve um movimento de oscilação em tornode uma posição de referência.Causas:Dentre as diversas fontes de vibração, aquelasmais comuns e que portanto, podem serresponsabilizadas pela quase totalidade dasvibrações 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 umequipamento vibrando poderão ser:• Altos Riscos de Acidentes;• Desgaste Prematuro de Componentes;• Quebras Inesperadas (EDT);• Aumento de Custos de Manutenção;• Outros.AV2000 – Análise de Vibração
  62. 62. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva• Versatilidade: Os canais ACpodem ser transformados emcanais de acelerômetro paraaplicações específicas (2AC +2CC).• Saídas à transistor, configuráveisvia software.• Opções de comunicação viaethernet, wi-fi, serial RS232, 3G.• Opções de gabinete / instalaçãovariados.• Software de fácil configuração.AV2000 – Aplicação
  63. 63. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva•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
  64. 64. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaHISTÓRIA: Monitoramento com coletores dedados70• SOMENTE EQUIPAMENTOS CRÍTICOS80/90• EQUIPAMENTOS CRÍTICOS E SEMICRÍTICOS00/10• TOTALIDADE DOS EQUIPAMENTOSEVOLUÇÃO EM DÉCADAS
  65. 65. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaPREVISÃO: Monitoramento on line deespectros10• SOMENTE EQUIPAMENTOS CRÍTICOS20• EQUIPAMENTOS CRÍTICOS E SEMICRÍTICOS30• TOTALIDADE DOS EQUIPAMENTOSEVOLUÇÃO EM DÉCADAS
  66. 66. A medição de vibração e a evolução da manutenção preditivaOBRIGADO A TODOSALFACOMP AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL LTDA.Rua Visconde do Herval, 1195 – Azenha – Porto Alegre - RSFone: +55 51 3029-7161alfacomp@alfacomp.ind.brwww.alfacomp.ind.br

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