Na maioria das situações, quando se refere um Sistema de Controlo de Condição, está-se a pensar num sistema baseado em inspeções periódicas e não em monitores de vibrações. Contudo, existe outra abordagem, que consiste na vigilância dos níveis de vibrações em permanência, com monitores de vibrações, que também pode desempenhar um papel significativo na gestão de uma máquina. Como o nome sugere, o monitor de vibrações é instalado em permanência numa máquina e vigia continuamente os níveis de vibrações gerados no seu funcionamento e eventuais sintomas de avarias que originem comportamentos vibratórios anormais e, portanto, a sua condição de funcionamento. A monitoragem em permanência é empregada principalmente para dar um aviso imediato de mudanças súbitas no estado de máquinas, de valor elevado e não duplicadas, cujo serviço é fundamental para o processo de produção. Uma condição de avaria é detectada imediatamente ou minutos depois da sua ocorrência, podendo ser accionados relés de paragem ou alarmes na sala de controlo para se tomarem medidas adequadas antes da ocorrência de uma avaria catastrófica. Estes sistemas são largamente utilizados em centrais de eléctrica e na indústria petroquímica em turbinas, geradores, compressores, etc.

1. Monitores de vibrações
www.d4vib.com

2. Conteúdo
• Filosofias de monitorização
• Sistemas protetivos
• Sistemas preditivos
• Sistemas específicos para determinados tipos de máquinas
• Exemplos de seleção de um sistema

3. FILOSOFIAS DE MONITORAGEM

4. Sistemas protetivos
Podem-se distinguir diversos tipos de sistemas protetivos:
• Dispositivos mecânicos simples
• Sistemas de vigilância da amplitude das vibrações
• Baseado em monitor dedicado
• Baseado em PLC – o transmissor de vibrações

5. Dispositivos Simples – Interruptor de vibrações
• Este tipo de dispositivos, que são
normalmente os mais económicos, quando
se trata de proteger uma máquina das
vibrações por si geradas, baseia-se num
efeito mecânico simples para acionar um relé
quando a amplitude das vibrações ultrapassa
um determinado nível.
• Originalmente estes dispositivos eram
baseados em magnetos, em bolas de
mercúrio em taça, etc.
• Nos últimos anos surgiram os equipamentos
deste tipo, eletrónicos.

6. Sistemas de vigilância da amplitude das vibrações
Neste tipo de sistemas existe sempre um ou
mais sensores de vibrações ligados a
equipamentos de medida, com diversas
possibilidades e que, em caso de um nível pré-
determinado ser excedido, acionam um
dispositivo de paragem de uma instalação
através dum relé.

7. O transmissor de vibrações, com ligação a PLC
• Um transmissor de vibrações é um sensor com
saída de 4-20 mA e que, portanto, pode ser
ligado diretamente a um PLC ou uma unidade
de aquisição de dados tradicional.
• Este PLC pode comandar a paragem da
máquina e/ou efetuar aquisição de dados de
modo a se poder efetuar análise de tendência.
• A grande vantagem deste tipo de sensores é a
de não necessitar de uma unidade de medida
dedicada, que é tradicionalmente utilizada
quando os sensores têm uma saída em Volts.
• Tira portanto da automação já existente nas
instalações.

8. Monitores de vibrações dedicados
• Um monitor de vibrações apresenta tipicamente as
seguintes funções:
– Dois níveis de alarme parametrizáveis com temporização
com acionamento de relés
– Saída 4-20 mA para ligação a PLC
– Alimentação de sensor de vibrações (acelerómetro ICP,
proximitor, etc.)
• Os monitores de vibrações protetivos mais
sofisticados são os que cumprem os requisitos da
norma API 670 e normalmente são utilizadas em
turbomáquinas de grande potência.

9. • Sistemas Off line
• Monitores de Vibrações permanentes
• Sistemas baseados em transmissores de vibrações
• Ligação de monitores de vibrações protetivos a computador
• Sistemas baseados em monitores de vibrações multiplexados
• Sistemas baseados em monitores de vibrações não multiplexados
• Sistemas específicos para determinados tipos de máquinas
Sistemas preditivos

10. Sistemas Off line
• Qualquer equipamento de medida pode ser a base de um sistema
preditivo off-line, sendo o exemplo mais comum na indústria de
processo, o colector de dados.

11. Monitores de Vibrações permanentes On Line
Sistemas baseados em transmissores de vibrações
• Estes são sistemas tendo como unidade de aquisição um PLC
com uma ligação a um SCADAS que permita efetuar análise de
tendência. Têm como principal limitação não terem a
capacidade de efetuar diagnóstico.

12. Sistemas baseados em monitores de vibrações multiplexados
Estes são monitores de vibrações que apresentam múltiplos canais de
aquisição para cada canal de medida. São exemplos deste tipo de sistema
os utilizados normalmente nas máquinas de papel, onde a rapidez de
medição não constitui uma característica essencial e os modernos
sistemas sem fio.

13. Sistemas baseados em monitores de vibrações não multiplexados
• Tradicionalmente os sistemas on line preditivos para turbo máquinas
constituem os sistemas mais sofisticados de todos. Este facto deriva dos
requisitos decorrentes das rápidas variações de velocidade a que estas
máquinas estão sujeitas, não permitirem a utilização de sistemas lentos,
multiplexados e, portanto, a cada sensor ter de corresponder um canal de
medida permanente.
• Para além disso, a detecção de alguns tipos de avarias associados a estas
máquinas leva à necessidade de seguimento de fenómenos transientes,
associados aos arranque e paragens e à implementação técnica de análise
de sinal razoavelmente sofisticadas em tempo real (ex.: seguimento de
ordens).

14. Sistemas baseados em monitores de vibrações não multiplexados

15. Sistemas específicos para determinados tipos de máquinas
• Folga de entre ferros - grandes alternadores
Sensor de folga de entreferros

16. Sistemas específicos para determinados tipos de máquinas
• Descargas parciais- grandes motores e alternadores

17. Sistemas específicos para determinados tipos de máquinas
• Monitorização de combustão em turbinas a gás

18. Exemplos de seleção de um sistema
Máquinas a
controlar
Avarias a
detectar
Sintomas TécnicasTécnicas
Equipamentos
Avaria com
evolução lenta
Sistema
permanente
Sistema
portátil
Avaria com
evolução rápida

19. Exemplo 1: bomba centrifuga
com cerca de 30 KW e a rodar a 1500 rpm
Veio
-Desequilíbrio
-Empeno
Rolamentos
-Degradação
-Folgas
Desalinhamento
Apoio
-Desaperto
Vibrações Hidráulicas e Aerodinâmicas
Avarias mais comuns

20. Exemplo 1: bomba centrifuga
Avarias mais comuns - sintomas
Sintoma Avaria Temperatura Pressão Caudal Vibração
Desequilíbrio X
Desalinhamento
Veio Empenado
X X
Rolamentos X X
Desapertos
Folgas X

21. Exemplo 1: bomba centrifuga
Avarias mais comuns – sintomas vibratórios
Defeito Frequência Amplitude
Desequilíbrio 1 X RPM Elevadas
Desalinhamento
Veio Empenado
1,2,3 X RPM Elevadas
Rolamentos
Altas Frequências
(maiores que 1 KHz)
Muito pequenas no
começo
Desapertos
Folgas
1 X RPM
n X RPM
Elevadas

22. Exemplo 1: bomba centrifuga
com cerca de 30 KW e a rodar a 1500 rpm
• Sendo esta bomba relativamente pequena,
o objectivo fundamental do controle é
prever o seu comportamento futuro, de
modo a apoiar as decisões da Gestão da
Manutenção.
• Por outro lado, as avarias em causa têm
uma evolução lenta, fácil de seguir.
• A aplicação de um equipamento portátil, a
permitir a realização de medições
regulares deve, portanto, fornecer
resultados satisfatórios.

23. Exemplo 2: Turbo compressor de processo numa petroquímica
• Tipicamente, será uma máquina com chumaceiras de metal anti-
fricção, a rodar a alta velocidade, acionada por uma turbina a vapor ou
um motor elétrico. A potência acionante será, por exemplo, de 2 MW.
Degradação
lenta
Degradação
Rápida
Algures no meio
Possíveis todas as hipótese
Desequilíbrio devido a
erosão ou depósitos
Mudança de alinhamento
Desgaste de carretos
Fadiga do metal das
chumaceiras ou labirintos
Vedante do canal de equilíbrio
desgaste ou ruptura
Prisão de acoplamento
Fendas nos impulsores
Contactos
Falha da chumaceira de
impulso
Chumaceira seca
Ruptura de palhetas
“Surge”
Transporte de líquido
Ingestão de objectos
Instabilidade
Avarias típicas e a
sua velocidade de
evolução
2 Transdutores de Vibração Relativa
Transdutor da temperatura do metal
Transdutor de pressão do óleo
2 Transdutores de Vibração Relativa
Transdutor da temperatura do metal
Transdutor de pressão do óleo
Transd. Posição Axial
Transd. Temperatura do Metal
Transd. Pressão do Óleo

24. Exemplo 2: Turbo compressor de processo numa petroquímica
• A maioria destas avarias apresenta múltiplos sintomas. Assim tendo em
conta a importância que esta máquina assume no ciclo produtivo e os
custos de manutenção envolvidos vigiam-se os sintomas que a seguir se
listam:
– 1. Vibrações Radiais
– 2. Posição Axial do veio
– 3. Temperatura das chumaceiras
– 4. Pressões, Temperaturas, Caudais
– 5. Velocidade de rotação
• As consequências económicas de uma avaria inesperada e a velocidade de
evolução de muitas delas impõem que a máquina esteja protegida em
permanência.
• Os sensores para medir as grandezas atrás referidas são montados em
permanência e acionam automaticamente alertas e relés de paragem
quando os valores medidos ultrapassarem valores pré-definidos.

25. Exemplo 2: Turbo compressor de processo numa petroquímica
• Os sensores a instalar no
compressor seriam os que
se podem ver ao lado
2 Transdutores de Vibração Relativa
Transdutor da temperatura do metal
Transdutor de pressão do óleo
2 Transdutores de Vibração Relativa
Transdutor da temperatura do metal
Transdutor de pressão do óleo
Transd. Posição Axial
Transd. Temperatura do Metal
Transd. Pressão do Óleo
Sistema protetivo API 670

26. Exemplo 2: Turbo compressor de processo numa petroquímica
• Todavia para a boa gestão técnico-económica deste tipo de máquinas é
essencial que exista informação fiável, prontamente disponível, fácil de
compreender, sobre o que aconteceu ou se está a passar, de modo a
que se possa prever o seu comportamento futuro e tomar as decisões
mais adequadas.
Sistema protetivo API 670 + sistema preditivo

27. Pode ver um artigo sobre este tema neste link
www.D4vib.com
https://www.d4vib.com/monitores-de-vibracoes/

28. OBRIGADO
Esperamos que esta
apresentação tenho sido
interessante