15 Problemas e sintomas de vibrações mecânicas

1. Desequilíbrios

Características dos sintomas de falha de desequilíbrio:

• Frequência principal de vibração igual à velocidade do rotor
• A vibração radial é predominante
• A fase de vibração é estável
• A vibração varia com o quadrado da velocidade
• A direção da mudança de fase da vibração é proporcional à direção da medição

1) Cdesequilíbrio de casal

Características sintomáticas do desequilíbrio do casal:

• Tem uma diferença de fase de 180° no mesmo eixo;
• A frequência de 1x RPM existe e domina;
• A amplitude da vibração varia com o quadrado do aumento da velocidade;
• Pode provocar grandes amplitudes de vibração axial e radial;
• O equilíbrio dinâmico tem de ser corrigido em duas superfícies de correção.

2) Desequilíbrio do rotor cantilever

Características sintomáticas do desequilíbrio do rotor cantilever:

• A frequência de velocidade 1X existe tanto na direção radial como na direção axial;
• As leituras na direção axial estão em fase, mas as leituras na direção radial podem ser instáveis;
• Os rotores cantilever têm frequentemente desequilíbrios de força e de acoplamento de força, pelo que ambos têm de ser corrigidos.

2. Misalinhamento

1) Adesalinhamento ngular

Características sintomáticas do desalinhamento angular:

• A caraterística é a elevada vibração axial;
• Tem uma diferença de fase de 180° entre os lados do acoplamento;
• Normalmente tem uma elevada vibração axial a velocidades de 1X e 2X;
• Normalmente, as frequências de 1X, 2X ou 3X RPM não são dominantes;
• Os sintomas podem indicar uma falha do acoplamento.

2) Desalinhamento paralelo

Características sintomáticas do desalinhamento paralelo:

• Quando a vibração com uma diferença de fase de 180° na direção radial é severamente desalinhada, são geradas frequências harmónicas mais elevadas;
• A amplitude de 2X RPM é frequentemente superior à amplitude de 1X RPM, o que é semelhante aos sintomas de desalinhamento angular;
• A conceção do acoplamento pode afetar a forma e a amplitude do espetro de vibração.

3). Rolamentos de rolos inclinados

Características sintomáticas dos rolamentos inclinados:

• Os sintomas de vibração são semelhantes aos do desalinhamento angular;
• Tentar recentrar o acoplamento ou equilibrar o rotor não resolve o problema;
• Produz uma mudança de fase de aproximadamente 180° lateralmente;
• Existe um movimento de torção para o lado ou de cima para baixo.

3. Rotor excêntrico

Características dos sintomas do rotor excêntrico:

• Tem uma vibração de frequência de velocidade máxima de 1x na direção da linha central do rotor;
• A diferença de fase relativa é de 0° ou 180°;
• A tentativa de equilibragem dinâmica diminuirá a amplitude da vibração numa direção, mas poderá aumentar a vibração na outra direção.

4. Eixo de flexão

Características sintomáticas do eixo de flexão:

• Uma grande vibração axial é produzida por um veio curvado;
• Se a curvatura estiver próxima do centro do vão do veio, a frequência de velocidade 1X domina;
• Se a curvatura estiver próxima de ambas as extremidades do vão do veio, a frequência de velocidade 2X domina;
• A diferença de fase na direção axial tende a ser de 180°.

5. Afrouxamento mecânico

1) Mafrouxamento mecânico (A)

Características sintomáticas do afrouxamento mecânico (A):

• É causada pela estrutura solta dos pés da máquina;
• A deformação da fundação causará problemas de "pés moles";
• A análise de fase revelará uma diferença de fase vertical de aproximadamente 180° entre os componentes da placa de base da máquina.

2) Desaperto mecânico (B)

Características sintomáticas do afrouxamento mecânico (B):

• É causada por parafusos de ancoragem soltos;
• As estruturas ou caixas fissuradas podem produzir vibrações a frequências de velocidade de 0,5X, 1X, 2X e 3X.

3) Afrouxamento mecânico (C)

Características sintomáticas do afrouxamento mecânico (C):

• A fase é frequentemente instável;
• Serão geradas muitas frequências harmónicas.

6. Atrito do rotor

Características sintomáticas da fricção do rotor:

• O espetro de vibração é semelhante ao do afrouxamento mecânico;
• Normalmente, produz uma série de frequências que podem excitar vibrações auto-excitadas;
• Pode ocorrer vibração de frequência sub-harmónica da velocidade;
• O atrito pode ser a circunferência parcial ou total.

7. Ressonância

Características sintomáticas da ressonância:

• A ressonância ocorre quando a frequência da vibração forçada coincide com a frequência da auto-oscilação;
• Quando o veio passa pela ressonância, a fase muda em 180° e, quando o sistema está em ressonância, é gerado um grande valor de vibração.

8. Correia e polia

1) Ressonância da correia

Características sintomáticas da ressonância da correia:

• Se a frequência de auto-oscilação da correia coincidir com a frequência da velocidade de acionamento ou da velocidade de acionamento, podem ocorrer grandes vibrações;
• A alteração da tensão da correia pode alterar a frequência de auto-oscilação da correia.

2) Cintos gastos, soltos ou incompatíveis

Sintomas característicos de correias gastas, soltas ou desajustadas:

• A frequência de 2X RPM domina;
• A amplitude da vibração é frequentemente instável, por vezes em impulsos, frequências ou frequências de velocidade de acionamento;
• As correias dentadas gastas ou desalinhadas produzem grandes valores de vibração na frequência da correia dentada;
• A correia vibra a uma frequência inferior à velocidade de acionamento ou à velocidade accionada.

3) Polias excêntricas

Características dos sintomas da polia excêntrica:

• As polias excêntricas ou desequilibradas produzirão grandes valores de vibração da polia a uma frequência de velocidade de 1x;
• Tem uma amplitude máxima de vibração na mesma direção que a correia;
• Tenha cuidado ao tentar equilibrar polias excêntricas.

4) Desalinhamento da correia/polia

Características do sintoma de desalinhamento da correia/polia:

• Uma grande vibração axial de 1X a frequência de velocidade ocorrerá quando a polia não estiver alinhada;
• A maior amplitude de vibração no motor é frequentemente a frequência da velocidade da turbina.

9. Excitação hidrodinâmica

1) Frequência de passagem da lâmina

Características sintomáticas da excitação hidrodinâmica:

• Se a folga entre a lâmina e a caixa não for uniforme, a amplitude da vibração da lâmina através da frequência (BPF) pode ser muito elevada;
• Pode ocorrer uma vibração de alta amplitude da frequência de passagem da palheta (BPF) se o anel de fricção estiver preso no eixo;
• O rotor excêntrico pode produzir uma amplitude excessiva de vibração da frequência de passagem da pá (BPF).

2) Turbulência dos fluidos

Características sintomáticas da turbulência dos fluidos:

• No ventilador, devido à mudança de pressão ou de velocidade do fluxo de ar no canal de fluxo, o fluxo de ar aparece frequentemente como um fluxo turbulento;
• Produzirá vibrações aleatórias de baixa frequência na gama de frequências de 0 a 30 Hz.

3) Cavitação

Características sintomáticas da cavitação:

• A cavitação irá gerar vibrações aleatórias de energia de banda larga de alta frequência sobrepostas à frequência de passagem da pá (BPF);
• Normalmente, indica uma pressão de entrada incorrecta;
• Se o fenómeno de cavitação se mantiver, pode conduzir à corrosão das pás do impulsor e à corrosão da caixa da bomba;
• Parecia cascalho a passar por uma bomba.

10. Vibração de batimento

Características sintomáticas da vibração de batimento:

• A vibração de batimento é o resultado da síntese de duas vibrações de frequência muito próxima, em fase e fora de fase;
• O espetro de banda larga aparecerá como um pico acima e abaixo, e a flutuação em si é a batida da diferença de frequência entre dois picos no espetro de banda larga.

11. Rotor excêntrico

• Frequência de alimentação FL (50 Hz na China = 3000 rpm)
• Polar P
• Frequência de passagem da barra do rotor Fb = número de barras do rotor * velocidade do rotor
• Velocidade síncrona NS=2XFL/P
• Frequência de escorregamento FS = velocidade síncrona - velocidade do rotor

1) Excentricidade do estator, curto-circuito do isolamento e núcleos soltos

Características sintomáticas da excentricidade do estator, curtos-circuitos de isolamento e núcleos soltos:

• O problema do estator gera frequências de potência de elevada amplitude e duplica as vibrações electromagnéticas (2FL);
• A excentricidade do estator produz um espaço de ar irregular e a sua vibração unidirecional é evidente;
• Os pés com sola macia podem causar excentricidade do estator.

2) Motores síncronos

Características dos sintomas do motor síncrono:

• É produzido por bobinas de estator soltas em motores síncronos;
• As bobinas de alta amplitude vibram e podem passar através da frequência;
• As bobinas passam por uma banda lateral em ambos os lados da frequência que será acompanhada por uma frequência de velocidade 1X.

3) Defeito de fase da alimentação eléctrica

Características do sintoma de falha de fase da fonte de alimentação:

• Os problemas de fase causarão uma duplicação da frequência da fonte de alimentação;
• (2FL) é acompanhada por (1/3) bandas laterais FL;
• A amplitude das vibrações electromagnéticas a duas frequências da fonte de alimentação (2FL) pode exceder os picos de 25 mm/s se as falhas da fonte de alimentação não forem corrigidas;
• A falha local do conetor de alimentação é apenas uma falha de contacto ocasional.

4) Rotores excêntricos

Características dos sintomas do rotor excêntrico:

• O rotor excêntrico cria um espaço de ar rotativo e variável, que gera vibrações pulsantes;
• A espetroscopia de refinamento é frequentemente necessária para separar as frequências harmónicas da frequência dupla da fonte de alimentação (2F) da velocidade de rotação.

5) Bbarra do rotor roken

Características dos sintomas de uma barra do rotor partida:

• A velocidade de rotação e a sua frequência harmónica, acompanhadas por uma banda lateral de frequência de passagem do pólo (Fp) em ambos os lados, indicam um defeito de rutura do rotor;
• Quando as barras do rotor passam por ambos os lados da frequência (RBPF), uma banda lateral de frequência de alimentação dupla (2FL) indica que a barra do rotor está solta.
• Muitas vezes, a amplitude da frequência de passagem da barra do rotor (RBPF) é muito elevada a duas vezes (2XRBPF) e três vezes (3XRBPF), enquanto a amplitude da RBPF é muito pequena na frequência fundamental (1XRBPF)

12. Motores de corrente contínua

Características dos sintomas de avaria do motor CC:

• DC falhas do motor pode ser detectada utilizando uma frequência de tiristor (SCR) superior à normal.
• Estas falhas incluem bobinas de enrolamento partidas e falhas nos fusíveis e nas placas de controlo que podem produzir vibrações de elevada amplitude a frequências de potência de 1X a 5X.

13. Falha na engrenagem

Espectro de estado normal:

• O espetro em estado normal mostra a frequência de velocidade 1X e 2X e a frequência da malha da engrenagem GMF;
• A frequência da malha da engrenagem GMF é normalmente acompanhada por uma banda lateral de frequência de velocidade de rotação;
• Todos os picos de vibração têm baixa amplitude, sem frequência de auto-oscilação.

1) Efeito da carga do dente

Características sintomáticas dos efeitos da carga dentária:

• A frequência da malha da engrenagem é frequentemente sensível à carga;
• A alta amplitude da frequência da malha da engrenagem GMF não indica necessariamente falha da engrenagem;
• Cada análise deve ser efectuada com a carga máxima.

2) Tdesgaste dos dentes

Características sintomáticas do desgaste dentário:

• A excitação da frequência de auto-oscilação é acompanhada por uma banda lateral que desgasta a engrenagem a 1X a frequência de rotação, indicando o desgaste do dente;
• As bandas laterais são um melhor indicador de desgaste do que a frequência da malha da engrenagem GMF;
• A amplitude da frequência da malha da engrenagem pode não se alterar com o desgaste dos dentes da engrenagem.

3) Excentricidade da engrenagem e curso da folga

Características sintomáticas da excentricidade da engrenagem e da excursão da folga lateral:

• As bandas laterais de maior amplitude em ambos os lados da frequência da malha da engrenagem GMF indicam que a excursão da folga lateral excêntrica da engrenagem e o eixo da engrenagem não são paralelos;
• As engrenagens defeituosas modulam as bandas laterais;
• As excursões anormais da folga normalmente causam a vibração da engrenagem na frequência de auto-oscilação.

4) Desalinhamento das engrenagens

Características sintomáticas do desalinhamento das engrenagens:

• O desalinhamento das engrenagens provoca sempre frequências harmónicas de segunda ordem ou de ordem superior nas malhas das engrenagens, que são acompanhadas por uma banda lateral de frequência de velocidade de rotação;
• A magnitude da frequência de base da malha de engrenagens (1XGMF) é menor, enquanto a magnitude das frequências de malha de engrenagens 2X e 3X é maior;
• Para captar pelo menos 2X as frequências GMF, é importante definir um valor suficientemente elevado para a frequência máxima de análise Fmax.

5) Dentes partidos/rachados

Características sintomáticas dos dentes partidos/perdidos:

• Um dente partido ou rachado produzirá uma vibração de alta amplitude a 1X a frequência de velocidade dessa engrenagem;
• Induzirá uma vibração de frequência auto-oscilante com uma banda lateral fundamental de velocidade de rotação em ambos os lados;
• Utiliza a forma de onda no domínio do tempo para melhor indicar uma falha num dente partido ou fissurado;
• O intervalo de tempo entre os dois impulsos é o recíproco de 1X a velocidade.

6) Tdesgaste do eeth

Características sintomáticas dos dentes oscilantes:

• A vibração das engrenagens oscilantes é uma vibração de baixa frequência, que é frequentemente ignorada.

14. Rolamentos de esferas

1) Fase 1 do desenvolvimento de falhas em rolamentos

Características dos sintomas da primeira fase de desenvolvimento de falhas em rolamentos:

• A partir das primeiras indicações na gama de frequências ultra-sónicas (>250 KHz), o espetro pode ser melhor avaliado utilizando a técnica do envelope de aceleração da vibração (vibration spike energy gSE).

2) Fase 2 do desenvolvimento de falhas em rolamentos

Características sintomáticas da segunda fase de desenvolvimento de falhas em rolamentos:

• As pequenas falhas despertam o frequência natural vibração de componentes de rolamentos.
• A frequência do defeito situa-se na gama 500-2000 Hz.
• No final da segunda fase do desenvolvimento do defeito do rolamento, aparecem frequências de banda lateral nos lados esquerdo e direito da frequência de auto-oscilação.

3) Fase 3 do desenvolvimento de falhas em rolamentos

Sintomas característicos da Fase 3 do desenvolvimento da falha do rolamento:

• Tem uma frequência de falhas nos rolamentos e frequências harmónicas
• O número de bandas laterais aumenta com o número de frequências harmónicas em que a frequência de falha ocorre com o desgaste intenso;
• Nesta fase, o desgaste é visível a olho nu e estende-se à volta da circunferência da chumaceira.

4) Fase 4 do desenvolvimento de falhas em rolamentos

Características dos sintomas da fase 4 do desenvolvimento de falhas em rolamentos:

• As frequências discretas de falha dos rolamentos desaparecem e são substituídas por vibrações aleatórias de banda larga sob a forma de horizontes de ruído;
• No final desta fase, afecta mesmo a amplitude da frequência de velocidade 1X;
• De facto, a magnitude do horizonte de ruído de alta frequência e a magnitude total podem ser reduzidas.

15. Rolamentos de deslizamento

1) Instabilidade de oscilação da película de óleo

Características sintomáticas da oscilação da película de óleo:

• Pode ocorrer oscilação da película de óleo se a máquina for operada a uma velocidade crítica do rotor de 2X;
• Quando o rotor atinge a segunda velocidade crítica do rotor, os vórtices da película de óleo aproximam-se da velocidade crítica do rotor e a vibração excessiva impede a película de óleo de suportar o veio;
• A frequência de oscilação da película de óleo é bloqueada na velocidade crítica do rotor; à medida que a velocidade de rotação aumenta, a frequência de oscilação da película de óleo não aumenta.

2)  Instabilidade

Características sintomáticas do vórtice de película de óleo:

• Normalmente, ocorre na gama de frequências de 42-48% da velocidade de rotação.
• Por vezes, a amplitude de vibração é muito grande e a vorticidade da película de óleo é inerentemente instável porque aumenta a força centrífuga, pelo que a força de vorticidade é aumentada.

3) Desgaste do rolamento deslizante/falha de folga

Características dos sintomas de desgaste do rolamento deslizante/avaria de desobstrução:

• As vibrações de frequência harmónica de grande amplitude em frequências de velocidade de rotação são geradas na fase de pós-desgaste da chumaceira de mangas;
• Quando o deslizamento é excessivo folga do rolamentoPequenos desequilíbrios ou desalinhamentos podem conduzir a grandes valores de vibração.