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    Análise Modal: Uma Proposta

    Alternativa de Implementação

    Serviços Industriais

    Oficinas e UtilidadesManutenção Preditiva

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    ALBRAS - Alumínio Brasileiro S.A.

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    Equipe Preditiva - ALBRAS

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    1- Identificação do Problema

    Dificuldade em visualizar deformaçõesdinâmicas de equipamentos.

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    2 - Observação

    Dificuldades de Implementação de ODSna Indústria: – Entendimento de conceitos envolvidos

     – Elevado custo de investimento deferramentas (softwares) disponíveis no

    mercado.

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    2- Observação

    ODS (Operating Deflection Shape)pode ser definido com a deflexão deuma estrutura em uma frequência

    particular Promessa ODS: uma ferramenta para

    ajudar a quantificar e visualizar ocomportamento dinâmico da máquina

    em funcionamento.

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    2- Observação

    Necessidade para aplicar a Alternativa ALBRAS: – Coletor de dados de 1 canal

     – Tacômetro ótico com comunicação para oColetor de Dados

     – Planilha do MS Excel ou similar. – Alguma habilidade na programação de

    macros no MS Excel.

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    3- Alternativa ALBRAS

    Equação Geral:

    h(jw) x f(jw)=y(jw)

    Onde:h(jw) é a função resposta,

    f(jw) é a função entrada,

    y(jw) é a função saída

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    3- Alternativa ALBRAS

    Entendimento conceitual:Fase – Input : F(t)= A sin (2πft),

     – Output : R(t)= B sin (2πft + θ)• Onde:

    • A, B são amplitudes de vibração• f  frequência de excitação da fonte

    • t tempo

    •   θθθθ fase

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    3- Alternativa ALBRAS

    Fase – Atraso entre a excitação e a resposta daestrutura, medida em graus

     – Não altera frequência de excitação – Depende:

    • Mobilidade da estrutura• Caminho sônico até o ponto de medição

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    -1.5

    -1

    -0.5

    0

    0.5

    1

    1.5

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

    Point 1

    Point 2Point 3

    Point 4

    Modelo 1 - Resposta Uniforme

    -1.5

    -1

    -0.5

    0

    0.5

    1

    1.5

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

    Point 1

    Point 2Point 3

    Point 4

    Modelo 2 - Resposta Diferenciada

    3- Alternativa ALBRASFunção Resposta do Modelo:

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    3- Alternativa ALBRAS

    Considerações teóricas: – Verificamos que para montarmos umasimulação ODS seria necessário aquisitar

     Amplitude e Fase nos pontos desejados. – Poderíamos aproximar o comportamento

    dos sinais de resposta por senóides.

     – A frequência da força de input é a rotaçãodo motor, que impõe uma força constante

    deformando a base do equipamento

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    3- Alternativa ALBRAS Aquisição de dados:

     – Equipamentos:• Coletor de Dados de vibração;

    • Tacômetro ótico

     – Setup:• Medir Amplitude e Fase

    • Filtro: 1 x RPM – Posição do tacômetro:

    • Fixa para todos os pontos

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    3- Alternativa ALBRAS

    Setup para medição

    de amplitude e fase

    para coletores de

    dados tipo B&K 2526

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    3- Alternativa ALBRASFoto ilustrativa de montagem padrão:

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    3- Alternativa ALBRAS

    Tratamento dos dados: – Foi necessário construir um processoespecífico para apresentação dos dados.

     – Para simplicidade de nossa solução,escolhemos desenvolver nossa aplicativoutilizando macros e planilhas do MS Excel.

     – Fizemos uma previsão inicial que nossasolução atenderia modelagem de bases de

    equipamentos rotativos.

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    3- Alternativa ALBRAS

    Utilização de gráficos de superfície:• Para descrevermos o modelo optamos por utilizarmos gráficos de superfície.

    -7-4-125

     A B C

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    3- Alternativa ALBRAS

    Construção da Planilha: – Definição das células de descrição domodelo:

    • J12*COS(($B$8+K12)*PI()/180) – onde: J12 e K12 são amplitude e Fase medidos no

    ponto;

     – $B$8 variável do modelo; – Pi()/180 constante de transformação.

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    Construção da Planilha dinâmica(macro):Sub Macro1()

     Application.OnTime Now, "meu_Proc"

    End Sub

    Sub meu_Proc()

    tk2 = Now

    tkx = Second(tk2 - tk1)

    If tkx > Range("K1").Value Then Range("B8").Value = 6001Range("B8").Value = Range("B8").Value + Range("I7").Value

     Application.OnTime Now, "Macro1"

    End Sub

    3- Alternativa ALBRAS

    Utilização de macro para desenhar

    a cada segundo um novo gráfico

    acrescentado valor à célula $B$8.

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    4- ResultadosResultado 1: Máquina Protótipo

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    4- ResultadosResultado 1: Máquina Protótipo -

    Modelo

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    4- Resultados

    Resultado 1: Máquina Protótipo – Simulação de defeitos:• Desbalanceamento

    • Desalinhamento Angular,• Desalinhamento Offset.

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    4- ResultadosDados calculados de amplitude e fase 30

     A B C1 -2.46256634 -4.5992994 -5.787853682 -4.54945638 -5.0769054 -6.3080076

    G H I JVALOR -5.03939007 -4.23592322 -5.46766341 -4.45545809 vel 2

    gráfico 7 co 10FASE 6001 0

    BASE DE FIXAÇÃO DO CONJUNTO - vista 3D Gráfico1= Gráfico 9Medidas Gráfico2= Gráfico 10Posição Amplitude Fase

     A1 4.14 -7.5 A2 4.98 -37B1 4.6 -62

    B2 5.08 -59C1 5.86 -70C2 6.37 -69

    G 6.31 -24H 4.48 -42I 5.57 -72J 4.48 -67

    VISTA LATERAL

    Tempo de animação= 30 segundos Programa experimental de Anális

    Lenta

     Velocidade animação

    Rápida

    30Tempo de Animação: Segundos

    Tempo de animação= 30 segundos

    Programa experimental de Análise Modal-7-4-1

    25

     A B C

    -7

    -4

    -1

    25

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    4- ResultadosResultado 2: Compressor de Ar

     Alternativo

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    4- ResultadosDados calculados de amplitude e fase 20 A B C D E F

    1 -0.03998752 0.02157183 0.04989881 -0.03125725 0 02 -0.0687 -0.015993 0.02282439 -0.03915089 0 03 -0.04562909 -0.01786111 0.0073588 0.140686

    vel 2gráfico 1 co 10

    FASE 6001 0BASE DE FIXAÇÃO DO CONJUNTO - vista 3D VISTA SUPERIOR

    VISTA LATERAL

    Tempo de animação= 20 segundos Programa experimental de Análise Modal

    -1 A B C D

    1

    2

    3

    Lenta

     Velocidade animação

    Rápida

    -1 A B C D              1

    -1 A B C D

    1

    2

    3

    Desenvolvido por ALBRAS - ALUMÌNIO BRASILEIRO S.A

    Equipe:

    Wilton L.M. CostaRaimundo Nonato Barros OliveiraAldo Carvalho Nunes

    Francisco Xavier Ferreira

    20Tempo de Animação: Segundos

    Tempo de animação= 20 segundos

    Programa experimental de Análise Modal

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    4- Resultados

    Modelo Real 3 - Bomba Alunorte

     A2 B2

    B1

    C2

    C1

    D2

    D1 A1 F1

    F2E2

    E1

    MOTOR

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    4- ResultadosDados calculados de amplitude e fase 15 A B C D E F

    1 0.29593921 -0.25441443 -2.26412874 -1.23088422 -0.49958693 0.056940192 0.01919472 0.13980813 2.62569369 4.63337133 -0.49958693 0.00453693

    vel 1gráfico 8 co 3

    FASE 6001 0BASE DE FIXAÇÃO DO CONJUNTO - vista 3D VISTA SUPERIOR

    VISTA LATERAL

    Tempo de animação= 5 segundos Programa experimental de Análise

    -8

    -5-2

    1

    4

    7

     A B C D E F1

    2

    Lenta

     Velocidade animação

    Rápida

    -8

    -5

    -2

    1

    4

    7

     A B C D E F              1

    -8-5-214

    7

     A B C D E F1

    2

    Desenvolvido por ALBRAS - ALUMÌNIO BRASILEIRO S.A

    Equipe:

    Wilton L.M. CostaRaimundo Nonato Barros OliveiraAldo Carvalho Nunes

    Francisco Xavier Ferreira

    15Tempo de Animação: Segundos

    Tempo de animação= 5 segundos

    Programa experimental de Análise Modal

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    4- Resultados

    Potencialidades de aplicação: – Após manutenções preventivas paraavaliar o novo comportamento dinâmico do

    equipamento – Em novos equipamentos ou antigos após

    modificações

     – Equipamentos com falhas repetitivas, semuma causa raiz visível para explicar os

    defeitos

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    5- Conclusão Avaliação da solução:

     – É possível avaliar o comportamentodinâmico de equipamentos com o modeloproposto.

     – A solução proposta possibilita aconstrução de um sistema ODS básico.

     – A solução não oferece um modelotridimensional completo. Não descrevecom precisão dimensional do

    equipamento.

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    5- Conclusão

    Muito Importante – Contruir um modelo antes da medição:

    Risco: Medição errada: conclusõeserradas.

     A2 B2

    B1

    C2

    C1

    D2

    D1 A1 F1

    F2E2

    E1

    MOTOR

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    Agradecimentos

    Equipe Preditiva ALBRASStaff ALBRAS

    Maiores Informações; – Wilton Costa: [email protected]

     – url pessoal: wiltoncosta.8m.com