A análise de vibrações em rolamentos, focando na técnica do envelope, é crucial para a detecção de avarias mecânicas e diagnóstico de problemas em máquinas, mesmo em baixas velocidades. O documento discute limitações nas medições de vibrações, propondo soluções para melhorar a acurácia, como separação de taxas de amostragem e uso de filtros adequados. A detecção de picos de impacto é destacada como uma ferramenta eficaz para monitoramento e avaliação da severidade de danos em rolamentos e engrenagens.

1. Análise de Vibrações em Rolamentos
2 Análise do Envelope

2. Sobre a DMC e a D4VIB
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3. Programa
1. Características das vibrações em rolamentos
2. Vibrações em rolamentos - Análise do Envelope
3. Vibrações em rolamentos - Exemplos de análise do envelope
4. Vibrações em rolamentos - Análise por Bandas
5. Vibrações em rolamentos - Exemplos de análise de vibrações em rolamentos
6. Vibrações em rolamentos - Medição de emissão acústica em rolamentos
7. Integração de tecnologias: análise de óleos e vibrações
8. Vibrações em rolamentos - Medição de tensão em veios
9. Proteção de rolamentos em motores com variadores de frequência

4. PROGRAMA DE FORMAÇÃO 2020
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5. Vibrações
Termografia
Ultrassons
Análise de
motores
elétricos
Tecnologias preditivas
Emissão
acústica
Medição de
tensão em
veios

6. Equilibragem
no local
Proteção
de
rolamentos
Tecnologias corretivas
Alinhamento
de veios
Calibração de
cadeias de
monitorização
de vibrações

7. Introdução
Também designada de….
❑PeakVue
❑Espectro de Spike Energy
❑Desmodulação
❑Análise do envelope
❑Etc.
A análise do envelope é, atualmente, a ferramenta por excelência, para deteção de avarias
em rolamentos por análise de vibrações.
Tornou-se também essencial para diagnosticar todos os problemas mecânicos que podem
gerar choques, como sejam engrenagens em mau estado, folgas, desapertos, etc.

8. Forma de onda normal de um rolamento degradado
• Forma de onda normal
• Visíveis alguns impactos

9. Espectro normal de um rolamento degradado
• Espectro normal
• Sinais de altas frequências
• Não existe indicação clara de defeito no
rolamento

10. Dois problemas a ultrapassar na medição de vibrações em
rolamentos
1. As máquinas têm vibrações de nível
importante nas baixas frequências
2. Análise do espectro FFT - limitações

11. As vibrações nas máquinas
1ª As máquinas têm vibrações de nível importante nas baixas frequências que
mascaram e surgem misturadas com as de amplitude menor dos danos nos
rolamentos

12. As máquinas têm vibrações de nível importante nas baixas
frequências
>> Eliminação de vibração a baixas frequências
>> Introdução de filtro passa alto
Forma de onda antes do filtro Forma de onda depois do filtro
O crescimento dos
picos é mais fácil de
detetar

13. Análise do espectro FFT - limitações
2ª Para se ter resolução, para se poder observar as frequências características
dos rolamentos no espectro, a frequência de amostragem da forma de onda
não é suficiente para detetar picos de impacto

14. Solução – separar a taxa de amostragem da forma de onda da
frequência máxima do espetro, através de uma amostragem
preliminar para deteção de picos de impacto

15. O que nos interessa no diagnóstico de impactos nos
rolamentos?
1º A sua periodicidade >>>> frequência
2º A sua amplitude exata

16. Analise do espectro FFT - limitações
3ª Dos impactos resultam vibrações às frequências naturais
dos órgãos sujeitos aos impactos , o que é uma informação
sem interesse
Tempo - segundos Tempo - segundos
Forma de onda
do rolamento
Forma de onda
expandida

17. Uma informação muito importante consiste no período de
repetição dos choques
Retificação

18. Esquema de funcionamento do envelope antigo
Filto
Passa
Alto
Filtro
Passa
baixo
Rectificação
da forma
de onda
Remoção
de
DC
Conversão
A/D
FFT
Fase do Envelope
Forma de onda
antes do filtro Forma de onda
rectificada
Espectro do
envelope

19. Análise do espectro FFT – limitações do envelope antigo
2ª Para se ter resolução, para se poder observar as frequências características
dos rolamentos no espectro, a frequência de amostragem da forma de onda
não é suficiente para detetar picos de impacto

20. Tempo de resposta de circuitos de retificação
• Tempo de resposta de filtros analógicos = atraso na resposta
• Impacto inicial dos rolamentos têm uma duração muito curta
Forma de onda do envelope
O envelope tradicional não consegue medir
com precisão o nível de eventos muito
curtos

21. A amplitude da forma de onda e do envelope
antigo
A frequência de amostragem é normalmente de 2,56 X Fmax
Exemplo: Fmax= 500 Hz >>>> F amostragem = 1280 HZ
1 seg. / 1280 = 0,78 milisegundos
Questões
• Será que uma das amostras coincide com o pico da forma de onda?
• Será que medimos corretamente o nível do sinal ?

22. Duração de fenómenos
Para se obter a amplitude exacta a frequência de amostragem da forma de onda deve ser bastante superior a
este valor
Uma amostragem a 2,56 vezes o Fmax do espectro do envelope não é
suficiente !!!!
Os impactos têm uma duração entre os micro
(ondas de tensão) e os milisegundos (impactos)
esferas
ondas de
tensão
Pista
exterior
defeito

23. Progressão de Defeito
• Fase inicial
• Fendas à superfície
• Impulso estreito (menos de 1 ms)
Menos de 1 ms

24. Progressão de Defeito
• Fase inicial
• Fendas à superfície
• Impulso estreito (menos de 1 ms)
• Fase avançada
• Arranque, picadas
• Impulso mais longo (alguns ms)
Menos de 1 ms
2-3 ms

25. Exemplo de amostragem a elevada frequência para
se obter amplitude correta da forma de onda
Deteção de picos de impacto

26. Tempo de resposta
• Tempo de resposta de filtros analógicos = atraso na
resposta
• Impacto inicial nos rolamentos têm uma duração muito
curta
Menos de 1 ms
Forma de onda do
envelope tradicional
O envelope tradicional não
consegue medir com precisão o
nível de eventos muito curtos
Forma de onda com detecção
de picos de impacto

27. Solução – separar a taxa de amostragem da forma de onda da
frequência máxima do espetro, através de uma amostragem
preliminar para deteção de picos de impacto

28. Esquemas de funcionamento
tradicional < – >mais recente
Detecção
Digital
de picos
de impacto
FFT
Envelope tradicional
Envelope com detecção de picos de impacto
Filto
Passa
Alto
Filtro
Passa
baixo
Rectificação
da forma
de onda
Remoção
de
DC
Conversão
A/D
FFT
Fase do Envelope
Filto
Passa
Alto
Rectificação
da forma
de onda

29. Análise em Frequência
Resultados frequentemente semelhantes
• Ambos fornecem indicação clara da frequência de impacto
Espectro do envelope com deteção
de picos de impactoEspectro do envelope tradicional
 O envelope tradicional é mais sensível a “ruído” (problema a baixos RPM)

30. Medição de Amplitude
Os resultados parecem semelhantes , com excepção dos níveis medidos.
O verdadeiro nível de impactos é de 0.05 g:
Envelope tradiconal tem erros de 90% A detecção de picos de impacto
evidencia o nível real
(amplitude = 0.006 g) (amplitude = 0.05 g)
Espectro do envelope
tradicional
Espectro com detecção de
picos de impacto

31. Envelope tradicional é menos eficiente com:
máquinas de baixa velocidade
impulsos demasiado curtos para serem registados
Forma de onda do
envelope tradicional
Forma de onda com detecção
de picos de impacto
Deteção em Frequência(cont.)

32. Diagnóstico com base na forma de onda
Envelope tradicional
distorce forma de onda
A técnica de detecção de picos
de impacto mantém a forma original

33. Envelope tradicional é menos eficiente com:
máquinas de baixa velocidade (menos de 30 RPM)
Solução:
Aumentar Frequência Máxima do FFT
Em vez de se medir o impacto tenta-se medir
máquina a vibrar às suas frequências naturais
Deteção em Frequência(cont.)

34. Análise em Frequência(cont.)
Envelope tradicional é menos eficiente com:
máquinas de alta velocidade (mais de 3,600 RPM)
• os impulsos tendem a “amontoar-se”
Forma de onda do envelope
tradicional
Forma de onda com deteção de
picos de impacto

35. Comparação
Método Envelope
tradicional
Com detecção de
picos de impacto
Circuitos Analógicos Analógicos e
digitais
Resposta Com atraso A elevada
frequência (Ex.:
100 KHz )
Detecção de
frequência
Tipicamente boa Sempre boa
Nível Sem significado Preciso e pode-se
usar para tendência
Saídas para
diagnóstico
Só espectro Espectro e forma
de onda

36. Análise do Envelope
regras de aplicação
• Rolamentos – filtro passa alto a frequência superior a 40
vezes a velocidade de rotação
• Engrenagens - filtro passa alto a frequência superior a 3,5
vezes a frequência de engrenamento
• A frequência máxima do espectro do envelope têm de ser
inferior á do filtro passa alto, e convém preferencialmente
ser inferior a metade deste.
• Cuidado com a montagem do acelerómetro !!!!
• Não efetuar médias – aumentar a resolução (tem o mesmo
efeito de efetuar médias)

37. Análise do Envelope - regras de aplicação e
RPM
RPM
Filtro
Passa Alto Fmax
Base
Magnética
Numero
de Médias
Minimo Nº
de linhas
0 - 700 500 Hz 40 x RPM 2 polos 800
700 -1500 1000 Hz 40 x RPM 2 polos 800
1501 - 3000 2000 Hz 40 x RPM Plana 1600
3001 - 4000 2000 Hz 30 x RPM Plana 1600
4001 - ... 5000 Hz 40 x RPM Plana 1600
1

38. Aplicações de Diagnóstico de Forma de Onda
A deteção de picos de impacto na forma de onda fornece informação de
diagnóstico crucial:
Correntes e gruas : ciclos muito curtos com velocidade a variar muito rapidamente.
Equipamento com velocidade de rotação muito baixa: a rodar a menos de 50 RPM
Engrenagens com dentes partidos:
O espectro disponibiliza o diagnóstico, mas…
A forma de onda indica a severidade

39. Diagnóstico a partir da forma de onda
Exemplo de defeito em rolamento em máquina de baixa velocidade de rotação:
• impactos individuais surgem claramente
• é visível o nível dos impactos
• esta informação não surge no espectro FFT

40. Forma de onda normal de um rolamento em
mau estado
Forma de onda normal
• visível algum nível de
impactos
• Reduzida amplitude
só 0.043 g pico

41. Espectro FFT normal de um rolamento em mau
estado
Espectro normal
• nenhuma indicação clara
• Reduzida amplitude
só 0.0002 g RMS

42. Forma de Onda de Envelope de Pico de Impacto
de rolamento em mau estado
Forma de Onda de Pico
de Impacto
•indicação clara de
mau rolamento
• Amplitude verdadeira
de 3.72 g pico

43. Espectro de Pico de Impacto normal de um
rolamento em mau estado
Espectro de picos de impacto
• picos evidentes no espectro
•Amplitude significativa
0.7 g RMS

44. Resumo
Análise de vibrações com Envelope dos picos de impacto:
•Ferramenta poderosa deteção de pancadas;
•Nomeadamente em rolamentos e engrenagens, mas não só;
•Eficaz também a baixas velocidades de rotação
•Amplitude precisa e utilizável para efetuar tendência
•Mede o nível real dos impactos
•É possível avaliar a severidade dos danos
Pode ver neste
link uma artigo
sobre este tema

45. Sistemas protetivos e preditivos
Ex
Meggitt Vibro-Meter®
Transmissores de vibrações
Monitorização permanente de vibrações
Sistemas wireless
Análise da assinatura de motores elétricos pela técnica do MCM
Sistemas de monitorização permanente

46. • Vibrometros
• Analisadores de vibrações
• Coletores de dados
• Medidores de ultrassons
• Sensores de vibrações
Equipamentos portáteis

47. Pode ver um artigo sobre este tema neste link
www.DMC.com
https://www.dmc.pt/analise-vibracoes-rolamentos/

48. PROGRAMA DE FORMAÇÃO 2020
Para mais
informações ver
www.dmc.pt

49. OBRIGADO
Esperamos que esta
apresentação tenho
sido interessante