O documento descreve técnicas de diagnóstico de falhas no domínio da frequência, incluindo demodulação e a técnica HFRT. A demodulação extrai a frequência modulada de um sinal portador para identificar defeitos, enquanto o HFRT usa ressonâncias de alta frequência para identificar a taxa de repetição dos impactos causados por defeitos.

1. AMBIENTE MULTIMÍDIA DE SUPORTE À DISCIPLINA DE
PÓS-GRADUAÇÃO
FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICO DE MÁQUINAS
Capítulo 3.2 – Avaliação de falhas com o uso de técnicas no domínio
da freqüência

2. 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência
Softwares utilizados para as demonstrações:
Para a realização das demonstrações podem ser utilizados os softwares:
Scilab - http://www.scilab.org/products/scilab/download – software gratuito
Octave – http://www.gnu.org/software/octave/download.html - software
gratuito
Matlab – www.matlab.com - Software não é gratuito
3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

3. 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência
Técnicas a serem estudadas:
• Demodulação
• HFRT – High Frequency Ressonance Technique ou Técnica do Envelope
• Aplicação do envelope através do método da transformada de Hilbert
3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

4. 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência
• Demodulação
A modulação de um sinal ocorre quando em um sinal senoidal
(chamaremos de sinal portador) são aplicadas variações em sua amplitude
e freqüência com o tempo.
No primeiro caso trata-se de modulação de amplitude e no segundo de
freqüência ou modulação de fase.
Exemplo de sinal modulado em amplitude:
3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

5. 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência
• A combinação da freqüência portadora com a moduladora resulta no sinal
modulado em amplitude ou em freqüência:
3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

6. 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência
• Demodulação
Demodular um sinal significa fazer o caminho inverso da modulação, ou
seja extrair do sinal portador a freqüência de repetição dos impulsos que o
modularam no passado.
Esta técnica é útil para rolamentos onde a informação dos impactos está
contida na freqüência de repetição dos impactos, modulada no sinal ao
redor das freqüências ressonantes do sistema excitadas pelos impactos
dos defeitos no rolamento.
3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

7. 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência
• Demodulação
3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

8. 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência
Técnicas a serem estudadas:
• Demodulação
• HFRT – High Frequency Ressonance Technique ou Técnica do Envelope
• Aplicação do envelope através do método da transformada de Hilbert
3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

9. 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência
• HFRT – High Frequency Ressonance Technique ou Técnica do Envelope
Para explicarmos a técnica do HFRT utilizaremos o exemplo do mancal de
rolamento defeituoso:
Cada vez que uma esfera atinge um ponto defeituoso em uma das pistas
do mancal de rolamento um sinal de impulso é gerado:
3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas
Impacto

10. 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência
• HFRT – High Frequency Ressonance Technique ou Técnica do Envelope
A energia gerada por estes impulsos é igualmente distribuída por toda a
faixa de freqüência, sendo que cada freqüência ou pequena faixa de
freqüência irá receber muito pouca energia.
3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas
Impacto

11. 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência
• HFRT – High Frequency Ressonance Technique ou Técnica do Envelope
Na banda de baixa freqüência, a energia destes impulsos pode ser
facilmente encoberta por muitas outras fontes de vibração do sistema
mecânico (desalinhamentos, freqüência de rede elétrica,
desbalanceamento, etc.), que em sua maioria tem alto valor que energia,
fazendo com que os impulsos não se destaquem nesta faixa do espectro
de freqüência
3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

12. 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência
• HFRT – High Frequency Ressonance Technique ou Técnica do Envelope
O conceito da técnica do envelope se baseia no fato de que os impactos
gerados pela passagem das esferas por um ponto defeituoso excitam as
freqüências ressonantes do sistema (freqüência portadora).
A freqüência de impactos contra o defeito na pista é modulada na
freqüência ressonante do sistema:
3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

13. 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência
• HFRT – High Frequency Ressonance Technique ou Técnica do Envelope
Desta forma, a técnica busca identificar freqüências ressonantes
(freqüência portadora) do sistema que foram excitadas pelos impactos da
esfera contra os defeitos para através da demodulação identificar quais as
freqüências de defeito presentes no sinal.
3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

14. 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência
• HFRT – High Frequency Ressonance Technique ou Técnica do Envelope
Princípio: Quando um defeito em uma superfície de um rolamento atinge
outra superfície o impacto excita ressonâncias no rolamento e no sistema
mecânico.
A técnica busca áreas de ressonância para demodular o sinal e obter a
freqüência de repetição dos impulsos.
A freqüência de ressonância selecionada em si não é importante, mas sim
a informação sobre a repetição dos impulsos que ela carrega.
Para dano extenso a técnica apresenta limitações na identificação das
freqüências características.
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15. 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência
• HFRT – High Frequency Ressonance
Technique ou Técnica do Envelope
Etapas do processamento do sinal pela
técnica:
1 – Retificação do sinal utilizando um
retificador de meia-onda:
2 – Aplicação do filtro ao sinal retificado.
3 – Aplicar a FFT ao sinal filtrado
4 – Efetuar um filtro passa-baixa para
eliminar as freqüências de ordem mais
elevada.
3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

16. 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência
• HFRT – High Frequency Ressonance Technique ou Técnica do Envelope
As freqüências presentes no sinal demodulado correspondem às taxas de
repetição dos impactos que geram as vibrações livres de curta duração e alta
freqüência (ressonâncias).
3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

17. 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência
• Demonstração da aplicação da técnica do envelope utilizando demodulação:
Utilizar sinal HFRT disponível na base Teleduc.
3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

18. 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência
• Demonstração da aplicação da técnica do envelope utilizando demodulação:
3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

19. 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência
• Demonstração da aplicação da técnica do envelope utilizando demodulação:
3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas