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Conceitos Básicos de Medição de
Vibrações
FADIGA MECÂNICA
É a resistência característica de um elemento mecânico como consequência de
uma solicitação de um esforço cíclico prolongado. A resistência á fadiga
depende do tipo de material (dúctil ou tenaz), do tipo de solicitação (tracção,
compressão ou flexão) e da composição da solicitação (estática ou dinâmica).
Determinados os anteriores elementos, fica definida da vida do equipamento
relativamente á fadiga em número de ciclo de carga. Se o número de ciclos está
determinado, o tempo de vida do elemento até ao seu colapso mecânico
dependerá das RPM.
TIEMPO (SEG)
CARGA
PULSANTE
Kg/cm2
10 100 1K 10K 100K 1M 10M CICLOS
RESISTÊNCIA
ESTÁTICA
RESISTÊNCIA
À FADIGA
Kg/cm2
Anomalias
*Desequilibrio
*Empeno
*Folgas
*Desalinhamento
*Desaperto
*Rolamentos
FORÇAS CÍCLICAS
DEFORMAÇÕES CÍCLICAS
VIBRAÇÕES
=
FADIGA
FENDAS
AVARIAS
Ruído
As vibrações são indicadoras das condições de funcionamento
das máquinas
O que é , na prática, saber medir ?
Saber a todo o momento, o que se deve fazer para
os resultados da medidas serem adequados.
Ter um conjunto de regras que permitam
adequadamente saber medir.
Procedimento de medida
• Onde medir
• Direcção
• Parâmetro – deslocamento, velocidade, aceleração
• Tipo de amplitude
• Fixação do sensor
• Gama de frequência
• Equipamento de medida
• Condição de carga da máquina
Periodicidade das medidas
Critérios de avaliação dos resultados
e.....
Conteúdo
• Tipos de Vibrações
• Caracterização de uma vibração
periódica
• O espectro de frequência
• Sensores de vibrações e sua
montagem
• Técnicas e equipamentos de medida
• Critérios de avaliação de resultados
das medidas
Tipos de Vibrações
• Transitórias
• Aleatórias
• Periódicas
Vibração transitória
A: CH2 Time X:122.07 us Y:-5.076 mV
1.8
V
-200
mV
Real
200
mV
/div
0s 124.878ms
Vibração aleatória
Exemplo: chuva, cavitação
Sec
Real
1.
6
-1.6
Vibrações Periódicas
Caracterização de uma vibração
periódica
T – período (segundos)
F=1/T (Hertz)
1 Hertz= 60 RPM
Numa vibração sinusoidal
RMS = 0,707 x PICO
A necessidade de uma amplitude
média
Tempo
Amplitude
RMS
TempoAmplitude
RMS
Tempo
Amplitude
RMS
Qual é a pior ?
Relação Deslocamento – Velocidade –
Aceleração numa vibração sinusoidal
Deslocamento
D
Velocidade
V
Aceleração
A
D=d
V=d
A=2d
 = 2f f- frequência em Hz
Aceleração – Velocidade - Deslocamento
AMPLITUDE MÉTRICO INGLÊS
DESLOCAMENTO microns (mm) mils
VELOCIDADE mm/seg polegadas/seg (IPS)
ACELERAÇÃO G’sG´s, ou m/seg2
Vibrações Periódicas
Tempo <> Frequência
Freq
Amplitude
Time
Amplitude
Time
AmplitudeTempo <> Frequência
Através do espectro de frequência consegue-se saber qual a
componente da máquina que origina as vibrações.
Frequência
Amplitude
Os sensores tradicionais
Sensores de vibrações
• Deslocamento
• Velocidade
• Aceleração
Para quê?
❑Garantir objectividade
❑Detectar o que os nossos sentidos não detectam
Sensores de deslocamento
Veio
Sinal
Dinâmico
Fonte
Aliment.
Monitor
❑Medem as vibrações directamente
nos veios.
❑Medem vibrações até DC ( 0 RPM).
❑Quando instaladas aos pares, por
chumaceira, permitem determinar a
posição do centro do veio.
Vantagens
Desvantagens
❑As medidas são influenciadas
pelo acabamento dos veios.
❑Só medem vibrações até 2 KHz.
❑São sensores instalados em
permanência.
Sensores de Velocidade
IMAN
BOBINE
FLUIDO
AMORTECEDOR
MOLA
PERMANENTE
FICHA
Vantagens
São autogeradores
Não precisam de sistema de
condicionamento do sinal
Desvantagens
Frequência limite inferior elevada (10 Hz).
Frequência limite superior reduzida (1000 Hz).
Tem partes móveis.
Sensibilidade lateral elevada.
Acelerómetros
Vantagens
Medem altas frequências.
Medem baixas frequências.
Medem grandes e pequenos níveis de vibrações.
São muito robustos.
São insensíveis a vibrações laterais.
Desvantagens
...
GAMA UTIL
FREQUÊNCIA NATURAL
FREQUÊNCIA
20,000 Hz0
CRISTAL
PIEZOELÉCTRICO
FIXAÇÃO
CARCAÇA
MASSA
Gama operacional
Amplitude
relativa Acelerómetros
Sensores de
velocidade
Sensores de
deslocamento
Frequência
Técnicas de Montagem de Acelerómetros
Ponteira Bases Magnéticas Disco de
montagem
Perne
roscado
Frequência Logarítmica Hz
Adesivo
Desviodasensibilidade
Técnicas de Montagem de Acelerómetros
Técnica Vantagens Desvantagens Observações Utilizar / NãoUtilizar
Ponteira Muito
expedito
Resultados das
medidas dependem de
quemfaz amedida
O seu carácter expedito faz com
que sejaamais utilizada
Não utilizar em medições do
Nível Global de Vibrações ou
Espectros de Frequência acima
de 500 Hz
Base
Magnética
Expedito Usada normalmente
para obter rigor nos
resultados das
medidas
Frequentemente exige uma
preparação do ponto de medida
(Ex.Discos Colados)
A melhor técnica para
comparação de Espectros de
Frequência
Perne
Roscado
Rigoroso Grande investimento Usado quase só para sistemas
permanentes
Pontos de medida
Ponto de medida
Regra
O caminho mais curto entre a origem das
vibrações e um ponto exterior onde se possam efectuar
medidas
Pontos de Medida
não vale a pena efectuar medidas
em pontos muito próximos
➢Nível Global de Vibrações
➢Medição de Choques nos Rolamentos
➢Espectro de Frequência
Técnicas de medição de vibrações
Nível Global de Vibrações
de acordo com a ISO 10816-3
• Vantagens desta técnica:
• simples de utilizar
• investimento reduzido
• Desvantagens
• sensibilidade limitada
• só detecta avarias em rolamentos nas fases finais de
degradação
Medição da velocidade e deslocamento eficaz em
máquinas a rodar entre 120 e 15.000 RPM
NGV - A sensibilidade limitada
Ventilador
Engrenagem Frequência
Frequência
Vibração
Vibração
Espectro de Frequência
Valor Global
Tempo
Tempo
NGV - A sensibilidade limitada
Fases de avarias em rolamentos
vibrações numa máquina
1 10 100 KHz
Aceleração das Vibrações - logarítmica
I
Fase I – fendas no interior da pista
II
Fase II– fendas surgem na superfície da pista
III
Fase III– bordos das fendas são
arredondados por efeito dos choques
IV
Fase IV – propagação de defeitos até
á ruptura esferas
ondas de
tensão
Pista
exterior
defeito
Fases de avarias em rolamentos
medição numa de nas altas frequências
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Aceleração das Vibrações - logarítmica
I
II
III
IV
esferas
ondas de
tensão
Pista
exterior
defeito
Vantagens desta técnica:
• simples de utilizar
• investimento reduzido
Medição de Choques em Rolamentos
(medição de aceleração numa banda de altas frequências)
Desvantagens desta técnica
•Perde sensibilidade para RPM<600
•Exigência do ponto de medida
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Possíveis causas de vibrações elevadas
nas altas frequências
Choques
elevados
Origem fora
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Origem no
rolamento
Origem hidráulica
ou aerodinâmica
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Como distinguir umas das outras ?
Choques
elevados
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Origem no
rolamento
Origem hidráulica
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Verificar
lubrificação !!!
e......
Medições regulares
O espectro de frequência
o diagnóstico
Analisadores de espectro de frequência
Vantagens de utilização
❑Diagnóstico
❑Não tem limitações de velocidade de rotação
Limitações
❑Custo
❑Exigência de qualificação do operador
Trabalho burocrático associado à medição de vibrações
para controlo de condição de máquinas com registo manual
8 Horas de trabalho de inspecção
Inspecção de máquinas
25%
Tomar notas em campo
25%
Trabalho de gabinete
( relatório e passar a
limpo)
50%
Critérios de avaliação de resultados das
medidas
❑Normas
❑Valores fornecidos pelos fabricantes dos
equipamentos de medida
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a controlar
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idênticas
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ISO 10816 - 3 – Avaliação das Vibrações nas Máquinas em máquinas a
rodar entre 120 e 15.000 RPM, por medição em partes não rotativas
As máquinas são classificadas de acordo
com:
❖tipo
❖potência ou altura de veio
❖rigidez da estrutura de suporte.
ISO 10816-3
Grupo 1: máquinas com potência superior a 300 kW ; máquinas eléctricas
com altura de veio H  315 mm
Grupo 2: máquinas com potência entre 15 kW e 300 kW ; máquinas
eléctricas com altura de veio 160  H  315 mm
Grupo 3 : bombas com impulsor multivuluta com accionamento separado
com potência superior a 15 kW
Grupo 4 : bombas com impulsor multivuluta com accionamento integrado
com potência superior a 15 kW
ISO 10816-3
Os suportes são classificados como rígidos ou flexíveis.
Um suporte considera-se rígido numa determinada
direcção, quando a frequência natural combinada da
máquina e suporte, mais baixa, na direcção da medida ,
é no mínimo 25% superior à velocidade de rotação da
máquina.
ISO 10816-3
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ISO 10816-3
São considerados dois critérios de avaliação de
vibrações:
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ISO 10816-3
Para a definição de valores de alarme a norma
recomenda que este seja superior aos valores de base,
por um nível igual a 25% do valor superior da zona B.
ISO 10816-3
Quando ocorrer um aumento ou diminuição do nível de
vibrações superior a 25% do valor superior da zona B ,
essa variação deve ser considerada significativa,
especialmente se for repentina.
ISO 10816-3
Para paragem da máquina recomenda que não se
utilizem valores superiores a 25% dos valores
superiores da zona C.
OBRIGADO
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este tema aqui
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Curso de medição de vibrações

  • 1. Conceitos Básicos de Medição de Vibrações
  • 2. FADIGA MECÂNICA É a resistência característica de um elemento mecânico como consequência de uma solicitação de um esforço cíclico prolongado. A resistência á fadiga depende do tipo de material (dúctil ou tenaz), do tipo de solicitação (tracção, compressão ou flexão) e da composição da solicitação (estática ou dinâmica). Determinados os anteriores elementos, fica definida da vida do equipamento relativamente á fadiga em número de ciclo de carga. Se o número de ciclos está determinado, o tempo de vida do elemento até ao seu colapso mecânico dependerá das RPM. TIEMPO (SEG) CARGA PULSANTE Kg/cm2 10 100 1K 10K 100K 1M 10M CICLOS RESISTÊNCIA ESTÁTICA RESISTÊNCIA À FADIGA Kg/cm2
  • 4. O que é , na prática, saber medir ? Saber a todo o momento, o que se deve fazer para os resultados da medidas serem adequados. Ter um conjunto de regras que permitam adequadamente saber medir.
  • 5. Procedimento de medida • Onde medir • Direcção • Parâmetro – deslocamento, velocidade, aceleração • Tipo de amplitude • Fixação do sensor • Gama de frequência • Equipamento de medida • Condição de carga da máquina Periodicidade das medidas Critérios de avaliação dos resultados e.....
  • 6. Conteúdo • Tipos de Vibrações • Caracterização de uma vibração periódica • O espectro de frequência • Sensores de vibrações e sua montagem • Técnicas e equipamentos de medida • Critérios de avaliação de resultados das medidas
  • 7. Tipos de Vibrações • Transitórias • Aleatórias • Periódicas
  • 8. Vibração transitória A: CH2 Time X:122.07 us Y:-5.076 mV 1.8 V -200 mV Real 200 mV /div 0s 124.878ms
  • 11. Caracterização de uma vibração periódica T – período (segundos) F=1/T (Hertz) 1 Hertz= 60 RPM Numa vibração sinusoidal RMS = 0,707 x PICO
  • 12. A necessidade de uma amplitude média
  • 14. Relação Deslocamento – Velocidade – Aceleração numa vibração sinusoidal Deslocamento D Velocidade V Aceleração A D=d V=d A=2d  = 2f f- frequência em Hz
  • 15. Aceleração – Velocidade - Deslocamento AMPLITUDE MÉTRICO INGLÊS DESLOCAMENTO microns (mm) mils VELOCIDADE mm/seg polegadas/seg (IPS) ACELERAÇÃO G’sG´s, ou m/seg2
  • 19. Através do espectro de frequência consegue-se saber qual a componente da máquina que origina as vibrações. Frequência Amplitude
  • 21. Sensores de vibrações • Deslocamento • Velocidade • Aceleração Para quê? ❑Garantir objectividade ❑Detectar o que os nossos sentidos não detectam
  • 22. Sensores de deslocamento Veio Sinal Dinâmico Fonte Aliment. Monitor ❑Medem as vibrações directamente nos veios. ❑Medem vibrações até DC ( 0 RPM). ❑Quando instaladas aos pares, por chumaceira, permitem determinar a posição do centro do veio. Vantagens Desvantagens ❑As medidas são influenciadas pelo acabamento dos veios. ❑Só medem vibrações até 2 KHz. ❑São sensores instalados em permanência.
  • 23. Sensores de Velocidade IMAN BOBINE FLUIDO AMORTECEDOR MOLA PERMANENTE FICHA Vantagens São autogeradores Não precisam de sistema de condicionamento do sinal Desvantagens Frequência limite inferior elevada (10 Hz). Frequência limite superior reduzida (1000 Hz). Tem partes móveis. Sensibilidade lateral elevada.
  • 24. Acelerómetros Vantagens Medem altas frequências. Medem baixas frequências. Medem grandes e pequenos níveis de vibrações. São muito robustos. São insensíveis a vibrações laterais. Desvantagens ... GAMA UTIL FREQUÊNCIA NATURAL FREQUÊNCIA 20,000 Hz0 CRISTAL PIEZOELÉCTRICO FIXAÇÃO CARCAÇA MASSA
  • 25. Gama operacional Amplitude relativa Acelerómetros Sensores de velocidade Sensores de deslocamento Frequência
  • 26. Técnicas de Montagem de Acelerómetros Ponteira Bases Magnéticas Disco de montagem Perne roscado Frequência Logarítmica Hz Adesivo Desviodasensibilidade
  • 27. Técnicas de Montagem de Acelerómetros Técnica Vantagens Desvantagens Observações Utilizar / NãoUtilizar Ponteira Muito expedito Resultados das medidas dependem de quemfaz amedida O seu carácter expedito faz com que sejaamais utilizada Não utilizar em medições do Nível Global de Vibrações ou Espectros de Frequência acima de 500 Hz Base Magnética Expedito Usada normalmente para obter rigor nos resultados das medidas Frequentemente exige uma preparação do ponto de medida (Ex.Discos Colados) A melhor técnica para comparação de Espectros de Frequência Perne Roscado Rigoroso Grande investimento Usado quase só para sistemas permanentes
  • 29. Ponto de medida Regra O caminho mais curto entre a origem das vibrações e um ponto exterior onde se possam efectuar medidas
  • 30. Pontos de Medida não vale a pena efectuar medidas em pontos muito próximos
  • 31. ➢Nível Global de Vibrações ➢Medição de Choques nos Rolamentos ➢Espectro de Frequência Técnicas de medição de vibrações
  • 32. Nível Global de Vibrações de acordo com a ISO 10816-3 • Vantagens desta técnica: • simples de utilizar • investimento reduzido • Desvantagens • sensibilidade limitada • só detecta avarias em rolamentos nas fases finais de degradação Medição da velocidade e deslocamento eficaz em máquinas a rodar entre 120 e 15.000 RPM
  • 33. NGV - A sensibilidade limitada Ventilador Engrenagem Frequência Frequência Vibração Vibração Espectro de Frequência Valor Global Tempo Tempo
  • 34. NGV - A sensibilidade limitada
  • 35. Fases de avarias em rolamentos vibrações numa máquina 1 10 100 KHz Aceleração das Vibrações - logarítmica I Fase I – fendas no interior da pista II Fase II– fendas surgem na superfície da pista III Fase III– bordos das fendas são arredondados por efeito dos choques IV Fase IV – propagação de defeitos até á ruptura esferas ondas de tensão Pista exterior defeito
  • 36. Fases de avarias em rolamentos medição numa de nas altas frequências 1 10 100 KHz Aceleração das Vibrações - logarítmica I II III IV esferas ondas de tensão Pista exterior defeito
  • 37. Vantagens desta técnica: • simples de utilizar • investimento reduzido Medição de Choques em Rolamentos (medição de aceleração numa banda de altas frequências) Desvantagens desta técnica •Perde sensibilidade para RPM<600 •Exigência do ponto de medida •Sujeita a interferências
  • 38. Possíveis causas de vibrações elevadas nas altas frequências Choques elevados Origem fora do rolamento Origem no rolamento Origem hidráulica ou aerodinâmica Outros choques Deficiente lubrificação Rolamento degradado
  • 39. Como distinguir umas das outras ? Choques elevados Origem fora do rolamento Origem no rolamento Origem hidráulica ou aerodinâmica Outros choques Deficiente lubrificação Rolamento degradado Verificar lubrificação !!! e...... Medições regulares
  • 40. O espectro de frequência o diagnóstico
  • 41. Analisadores de espectro de frequência Vantagens de utilização ❑Diagnóstico ❑Não tem limitações de velocidade de rotação Limitações ❑Custo ❑Exigência de qualificação do operador
  • 42. Trabalho burocrático associado à medição de vibrações para controlo de condição de máquinas com registo manual 8 Horas de trabalho de inspecção Inspecção de máquinas 25% Tomar notas em campo 25% Trabalho de gabinete ( relatório e passar a limpo) 50%
  • 43. Critérios de avaliação de resultados das medidas ❑Normas ❑Valores fornecidos pelos fabricantes dos equipamentos de medida ❑Valores fornecidos pelos fabricantes da máquinas a controlar ❑Comparação com valores medidos em máquinas idênticas ❑Experiência ❑Seguimento de Tendência
  • 44. ISO 10816 - 3 – Avaliação das Vibrações nas Máquinas em máquinas a rodar entre 120 e 15.000 RPM, por medição em partes não rotativas As máquinas são classificadas de acordo com: ❖tipo ❖potência ou altura de veio ❖rigidez da estrutura de suporte.
  • 45. ISO 10816-3 Grupo 1: máquinas com potência superior a 300 kW ; máquinas eléctricas com altura de veio H  315 mm Grupo 2: máquinas com potência entre 15 kW e 300 kW ; máquinas eléctricas com altura de veio 160  H  315 mm Grupo 3 : bombas com impulsor multivuluta com accionamento separado com potência superior a 15 kW Grupo 4 : bombas com impulsor multivuluta com accionamento integrado com potência superior a 15 kW
  • 46. ISO 10816-3 Os suportes são classificados como rígidos ou flexíveis. Um suporte considera-se rígido numa determinada direcção, quando a frequência natural combinada da máquina e suporte, mais baixa, na direcção da medida , é no mínimo 25% superior à velocidade de rotação da máquina.
  • 47. ISO 10816-3 Para máquinas eléctricas a rodar a mais de 600 RPM Para bombas a rodar a mais de 1200 RPM Para máquinas entre 15 kW e 50 MW a rodar a mais de 730 RPM Para velocidades inferiores aplica-se o critério de deslocamento
  • 49. ISO 10816-3 São considerados dois critérios de avaliação de vibrações: ❖ considerando a amplitude das vibrações ❖ considerando variações da amplitude das vibrações
  • 50. ISO 10816-3 Para a definição de valores de alarme a norma recomenda que este seja superior aos valores de base, por um nível igual a 25% do valor superior da zona B.
  • 51. ISO 10816-3 Quando ocorrer um aumento ou diminuição do nível de vibrações superior a 25% do valor superior da zona B , essa variação deve ser considerada significativa, especialmente se for repentina.
  • 52. ISO 10816-3 Para paragem da máquina recomenda que não se utilizem valores superiores a 25% dos valores superiores da zona C.
  • 53. OBRIGADO Pode ver um artigo mais completo sobre este tema aqui https://www.dmc.pt/medicao-de-vibracoes/