Conceitos de análise de vibrações mecânicas de máquinas rotativas

Para discutir os conceitos de análise de vibrações mecânicas de máquinas rotativas, o primeiro passo é referir que uma vibração é uma oscilação em torno de um ponto de equilíbrio. Esta posição de equilíbrio é quando as forças que actuam no objeto têm uma resultante nula.

O sinal indica a deslocação da vibração. Quando a massa de desbalanceamento está para cima, o sinal atinge sua amplitude máxima positiva. Quando o desequilíbrio se encontra nas posições intermédias, a amplitude de vibração é nula. Quando o desequilíbrio está em baixo, o sinal atinge o seu valor mínimo. O sinal apresentado representa um período, este período é igual à velocidade de rotação do eixo.

A vibração que é medida na prática depende não só das forças cíclicas internas, mas também da rigidez e da atenuação da vibração da máquina. Isto é conhecido como impedância mecânica.

Os parâmetros das vibrações mecânicas em máquinas rotativas são:

Frequência das vibrações mecânicas em máquinas rotativas

A frequência é o número de ciclos completados num período de tempo, normalmente num minuto (CPM) ou num segundo (Hz). É importante compreender o conceito de frequência em equipamentos rotativos. A forma mais simples de o compreender é tomar como exemplo a rotação do veio. Como sabemos as RPM a partir dos dados da máquina, esta é a frequência de rotação do equipamento.

Estágio de vibração mecânica em máquinas rotativas

Se considerarmos dois veios a rodar à mesma velocidade e com o mesmo peso de desequilíbrio numa das suas pás. A diferença é que os pesos não estão colocados na mesma posição angular em ambos os rotores.

O eixo vermelho na figura terá a mesma forma de onda que o eixo preto, mas com um pequeno atraso (vemos a escala de tempo). A fase é o atraso no tempo em que um evento ocorre relativamente ao outro (por exemplo, tomando o ponto de equilíbrio como referência). No entanto, a fase é medida em graus, isto porque são consideradas as ondas sinusoidais de dois sinais de vibração.

Medição da fase das vibrações mecânicas em máquinas rotativas

O que é difícil de compreender em relação à fase das vibrações mecânicas nas máquinas rotativas é o facto de se poder medir uma diferença de fase no próprio rotor. De facto, é por isso que a medição da fase é uma ferramenta útil para o diagnóstico de máquinas.

A primeira coisa a considerar na medição de fase é a referência. Na prática, podemos ter duas referências: um sinal de tacómetro ou outro sinal de vibração com a mesma frequência. Se utilizarmos um sinal de disparo de um tacómetro temos uma referência real da posição do veio, se definirmos uma marca na posição angular como o nosso zero, obtemos uma fase absoluta.

Se for utilizado outro sinal de vibração com a mesma frequência como referência, é medida uma fase relativa entre os dois sinais, como se mostra no diapositivo. Normalmente, a diferença de fase é medida na frequência de rotação do veio.

A figura mostra os parâmetros medidos para cada transdutor: Um sinal de 2,6 mm/s a 250º e outro sinal a 2,1 mm/s a 60º. Esta medida de fase de 250º e 60º é absoluta, ou seja, medida em relação a um sinal tacométrico (T), a diferença de fase (190º) é a fase relativa entre os dois sinais.

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