Diagnostico de Falhas
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AMBIENTE MULTIMÍDIA DE SUPORTE À DISCIPLINA DE AMBIENTE MULTIMÍDIA DE SUPORTE À DISCIPLINA DE PÓS-GRADUAÇÃOPÓS-GRADUAÇÃO
FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICO DE MÁQUINAS
Mauro Hugo Mathias Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá
Programa de Pós-graduação em Mecânica Área de Projetos
Conteúdo do capítuloConteúdo do capítulo
Neste capítulo efetuaremos o estudo de:
4.1 – Diagnóstico de máquinas;
4.2 – Desbalanceamento de eixos;
4.3 – Desalinhamento de eixos;
4.4 – Desalinhamento de correias;
4.5 – Componentes soltos;
4.6 – Falhas em engrenagens;
4.7 – Roçamento;
4.8 – Falhas em motores elétricos.
4 – Métodos de Diagnósticos de Máquinas4 – Métodos de Diagnósticos de Máquinas
AMBIENTE MULTIMÍDIA DE SUPORTE À DISCIPLINA DE AMBIENTE MULTIMÍDIA DE SUPORTE À DISCIPLINA DE PÓS-GRADUAÇÃOPÓS-GRADUAÇÃO
FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICO DE MÁQUINAS
Capítulo 4.1 - Diagnóstico de máquinas
Através da análise de vibrações de conjuntos mecânicos é possível identificar uma variedade de falhas e as mais comuns que respondem pela maior parte das ocorrências em manutenção são:
• Desbalanceamento
• Desalinhamento
• Componentes soltos
• Defeitos em mancais de rolamentos
• Defeitos em engrenagens
4 - Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações4 - Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Teoria Teoria
Os procedimentos experimentais demonstrados neste material serão executados em bancadas experimentais especialmente desenvolvidas para simulação das falhas a serem apresentadas:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Procedimentos experimentaisProcedimentos experimentais
1ª - Bancada para testes de:
• Desbalanceamento;
• Desalinhamento de eixos;
• Desalinhamento de correias;
• Mancais de rolamentos;
• Falhas em engrenagens.
Os procedimentos experimentais demonstrados neste material serão executados em bancadas experimentais especialmente desenvolvidas para simulação das falhas a serem apresentadas:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Procedimentos experimentaisProcedimentos experimentais
2ª Bancada para testes exclusiva para Mancais de rolamentos.
Os procedimentos experimentais demonstrados neste material serão executados em bancadas experimentais especialmente desenvolvidas para simulação das falhas a serem apresentadas:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Procedimentos experimentaisProcedimentos experimentais
3ª Bancada para testes de:
• Desalinhamento de eixos;
• Falhas em engrenagens;
• Mancais de rolamentos;
• Acoplamentos flexíveis;
Os procedimentos experimentais demonstrados neste material serão executados em bancadas experimentais especialmente desenvolvidas para simulação das falhas a serem apresentadas:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Procedimentos experimentaisProcedimentos experimentais
4ª Bancada para testes de:
• Desbalanceamento;
• Desalinhamento de eixos;
• Falhas em engrenagens;
• Mancais de rolamentos;
• Componentes soltos;
• Roçamento;
• Falha em motores elétricos.
• Quando se busca identificar falhas em máquinas rotativas, uma mudança no sinal de vibração pode ser considerada uma mudança na condição da máquina.
• Vibrações tendem a se alterar com a velocidade e a carga da máquina, assim nesta primeira etapa iremos apresentar os sinais gerados por equipamentos que trabalham a carga e velocidade constante.
4 - Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações4 - Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Sinais gerados por máquinas rotativasSinais gerados por máquinas rotativas
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FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICO DE MÁQUINAS
Capítulo 4.2 – Desbalanceamento de eixos
O desbalanceamento ocorre quando há uma distribuição desigual de massa em torno da linha central de rotação de um eixo, gerando cargas nos mancais como resultado das forças centrífugas.
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desbalanceamento Desbalanceamento
Massa desbalanceando o eixo
O desbalanceamento pode ser identificado no espectro de freqüências como um pico com valor igual ao valor de rotação do eixo:
Não há a presença de harmônicas.
1x RPM
Utilizando a bancada experimental nº 1 serão efetuadas coletas de dados demonstrando como se caracteriza o defeito desbalanceamento:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desbalanceamento - Exemplo Desbalanceamento - Exemplo
Nos discos serão acopladas massas para induzir desbalanceamento no eixo em 3 condições:
• Massas opostas a 180º (sem desbalanceamento)
• Massas a 90º
• Massas lado a lado (situação mais crítica)
Utilizando a bancada experimental nº 1 serão efetuadas coletas de dados demonstrando como se caracteriza o defeito desbalanceamento:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desbalanceamento - Exemplo Desbalanceamento - Exemplo
Video demonstrativo do experimento realizado disponível na base Teleduc na aba vídeos do cápítulo 4.
1º caso – Massas opostas (Eixo sem desbalanceamento)
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desbalanceamento - Exemplo Desbalanceamento - Exemplo
Massas no disco: Sinal coletado com eixo a 20 hz:
Massa 1
Massa 2Tempo Freqüência
Freqüência de desbalanceamento
não identificada
Não há freqüência indicativa de falha
no espectro
2º caso – Massas a 90º
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desbalanceamento - Exemplo Desbalanceamento - Exemplo
Massa 1
Massa 2
Surge pico no espectro a 20 hz
Tempo Freqüência
Massas no disco: Sinal coletado com eixo a 20 hz:
Surge pico no espectro a 20 hz
3º caso – Massas lado a lado (situação mais crítica)
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desbalanceamento - Exemplo Desbalanceamento - Exemplo
Massa 1
Massa 2
Massas no disco: Sinal coletado com eixo a 20 hz:
Tempo Freqüência
Pico com alta amplitudePico com alta
amplitude
Comparando os espectros dos 3 sinais coletados a 20hz (1200 rpm):
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desbalanceamento - Exemplo Desbalanceamento - Exemplo
Massas opostas Massas a 90º Massas lado a lado
Visualização dos sinais coletados:
A aquisição de dados encontra-se na base Teleduc (aquisições de sinais):
•Desbalanceamento massas a 0 graus sinal no tempo e na freqüência
•Desbalanceamento massas a 90 graus sinal no tempo e na freqüência
•Desbalanceamento massas a 180 graus sinal no tempo e na freqüência
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desbalanceamento - Exemplo Desbalanceamento - Exemplo
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Capítulo 4.3 – Desalinhamento de eixos
O desalinhamento ocorre quando o eixo motor e movido não estão no mesmo centro e pode ser de 2 tipos:
• 1º Tipo: Angular: quando as linhas de centro estão em direções diferentes do tipo paralelo (quando as linhas de centro estão na mesma direção porem lado a lado).
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento Desalinhamento
O desalinhamento angular pode ser identificado no espectro de freqüências como um pico com valor igual ao valor de rotação do eixo e com a presença de harmônicas da rotação do eixo:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento angular Desalinhamento angular
1x RPM
2x RPM
3x RPM
Este tipo de desalinhamento pode indicar componentes soltos que estão gerando impacto no sinal
Utilizando a bancada experimental nº 4 serão efetuadas coletas de dados demonstrando como se caracteriza o defeito desalinhamento:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento angular – exemplo nº 1Desalinhamento angular – exemplo nº 1
O eixo será colocado em desalinhamento angular em relação ao eixo motor para a aquisição de dados.
Os pinos indicados na figura ao lado deslocam a base do eixo causando um desalinhamento angular.
Sinal característico de desalinhamento angular com rotação de eixo 25Hz:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento angular – exemplo nº 1Desalinhamento angular – exemplo nº 1
1x RPM
2x RPM
3x RPM
Visualização dos sinais coletados:
A aquisição de dados encontra-se na base Teleduc (aquisições de sinais):
• Desalinhamento angular na bancada nº 4 – execução
• Sinal aquisitado demonstrando a forma do sinal e do espectro resultantes do desalinhamento angular.
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento angular – exemplo nº 1Desalinhamento angular – exemplo nº 1
Utilizando a bancada experimental nº 3 serão efetuadas coletas de dados demonstrando como se caracteriza o defeito desalinhamento:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamemento angular – exemplo nº 2 Desalinhamemento angular – exemplo nº 2
Foram montados proxímetros ao redor de um acoplamento flexível a fim de demonstrar o uso destes para avaliação de desalinhamentos de eixos.
Sinal coletado e demonstrado através de um gráfico de órbita, mostrando o comportamento do eixo:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento angular – exemplo nº 2 Desalinhamento angular – exemplo nº 2
Visualização dos sinais coletados:
A aquisição de dados encontra-se na base Teleduc (aquisições de sinais):
• Sinal aquisitado demonstrando a forma do sinal no gráfico de órbita resultantes do desalinhamento angular
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento angular – exemplo nº 2Desalinhamento angular – exemplo nº 2
2º tipo de desalinhamento: Paralelo (quando as linhas de centro estão na mesma direção porem lado a lado).
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento paralelo Desalinhamento paralelo
O desalinhamento paralelo caracteriza-se por dois impactos por revolução do eixo (a cada 180º ocorre um impacto), gerando assim a freqüências de 2x RPM com maior amplitude que a de 1x RPM
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento paralelo Desalinhamento paralelo
1x RPM2x RPM
3x RPM
Utilizando a bancada experimental serão efetuadas coletas de dados demonstrando como se caracteriza o defeito desalinhamento:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento paralelo – exemplo nº 1Desalinhamento paralelo – exemplo nº 1
O eixo será colocado em desalinhamento paralelo em relação ao eixo motor para a aquisição de dados.
Os pinos indicados na figura ao lado deslocam a base do eixo causando um desalinhamento paralelo.
Sinal característico de desalinhamento paralelo com rotação de eixo 25Hz:
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento paralelo – exemplo nº 1Desalinhamento paralelo – exemplo nº 1
1x RPM
2x RPM
3x RPM
Visualização dos sinais coletados:
A aquisição de dados encontra-se na base Teleduc (aquisições de sinais):
• Sinal aquisitado demonstrando a forma do sinal e do espectro resultantes do desalinhamento paralelo.
Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações
Desalinhamento paralelo – exemplo nº 1Desalinhamento paralelo – exemplo nº 1