15 Problemas e sintomas de vibração mecânica

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 muda com o quadrado da velocidade
• A direção da mudança de fase de vibração é proporcional à direção de medição

1) Cdesequilíbrio de casal

Características dos sintomas de desequilíbrio de casal:

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

2) Desequilíbrio do rotor cantilever

Características dos sintomas de desequilíbrio do rotor cantilever:

• A frequência de velocidade 1X existe nas direções radial e axial;
• As leituras na direção axial estão em fase, mas as leituras na direção radial podem ser instáveis;
• Os rotores cantilever geralmente apresentam desequilíbrios de força e de força-binário, portanto, ambos precisam ser corrigidos.

2. Misalinhamento

1) UMAdesalinhamento angular

Características dos sintomas de desalinhamento angular:

• A característica é alta vibração axial;
• Possui diferença de fase de 180° entre os lados do acoplamento;
• Normalmente possui alta vibração axial em velocidades 1X e 2X;
• Normalmente, as frequências 1X, 2X ou 3X RPM não dominam;
• Os sintomas podem indicar falha no acoplamento.

2) Desalinhamento paralelo

Características dos sintomas de desalinhamento paralelo:

• Quando a vibração com diferença de fase de 180° na direção radial está gravemente desalinhada, são geradas frequências harmônicas mais altas;
• A amplitude de 2X RPM é frequentemente maior que a amplitude de 1X RPM, o que é semelhante aos sintomas de desalinhamento angular;
• O projeto do acoplamento pode afetar a forma e a amplitude do espectro de vibração.

3). Rolamentos inclinados

Características dos sintomas de rolamentos inclinados:

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

3. Rotor excêntrico

Características dos sintomas do rotor excêntrico:

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

4. Eixo de flexão

Características dos sintomas do eixo de flexão:

• Grande vibração axial é produzida a partir de um eixo dobrado;
• Se a curva estiver próxima ao centro do vão do eixo, a frequência de velocidade 1X predomina;
• Se a curva estiver próxima a ambas as extremidades do vão do eixo, a frequência de velocidade 2X predomina;
• A diferença de fase na direção axial tende a ser de 180°.

5. Afrouxamento mecânico

1)Mafrouxamento mecânico (A)

Características dos sintomas de afrouxamento mecânico (A):

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

2) Afrouxamento mecânico (B)

Características dos sintomas de afrouxamento mecânico (B):

• É causado por chumbadores soltos;
• Estruturas ou caixas rachadas podem produzir vibração em frequências de velocidade de 0,5X, 1X, 2X e 3X.

3) Afrouxamento mecânico (C)

Características dos sintomas de afrouxamento mecânico (C):

• A fase costuma ser instável;
• Muitas frequências harmônicas serão geradas.

6. Fricção do rotor

Características dos sintomas de atrito do rotor:

• O espectro de vibração é semelhante ao afrouxamento mecânico;
• Normalmente produz uma série de frequências que podem excitar vibrações autoexcitadas;
• Pode ocorrer vibração de frequência subharmônica de velocidade;
• O atrito pode ser a circunferência parcial ou total.

7. Ressonância

Características dos sintomas de ressonância:

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

8. Correia e polia

1) Ressonância do cinto

Características dos sintomas da ressonância do cinto:

• Se a frequência de autooscilação da correia coincidir com a frequência da velocidade de acionamento ou com a velocidade acionada, podem ocorrer grandes vibrações;
• Alterar a tensão da correia pode alterar a frequência de autooscilação da correia.

2) Cintos gastos, soltos ou incompatíveis

Características dos sintomas de correias gastas, soltas ou incompatíveis:

• A frequência 2X RPM domina;
• A amplitude da vibração é frequentemente instável, às vezes em pulsos, frequências ou frequências de velocidade acionadas;
• Correias de engrenagem desgastadas ou desalinhadas produzirão grandes valores de vibração na frequência da correia de engrenagem;
• A correia vibra a uma frequência inferior à velocidade de acionamento ou à velocidade acionada.

3) Polias excêntricas

Características dos sintomas da polia excêntrica:

• Polias excêntricas ou desequilibradas produzirão grandes valores de vibração da polia na frequência de velocidade 1x;
• Possui amplitude máxima de vibração na mesma direção da correia;
• Tenha cuidado ao tentar equilibrar as polias excêntricas.

4) Desalinhamento da correia/polia

Características dos sintomas de desalinhamento da correia/polia:

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

9. Excitação hidrodinâmica

1) Frequência de passagem da lâmina

Características dos sintomas da excitação hidrodinâmica:

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

2) Turbulência fluida

Características dos sintomas de turbulência de fluidos:

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

3) Cavitação

Características dos sintomas de cavitação:

• A cavitação irá gerar vibrações energéticas aleatórias de banda larga de alta frequência sobrepostas à frequência de passagem da pá (BPF);
• Geralmente indica pressão de entrada inadequada;
• Se o fenômeno de cavitação existir, ele poderá causar corrosão da lâmina do impulsor e corrosão da carcaça da bomba;
• Parecia cascalho passando por uma bomba.

10. Bater vibração

Características dos sintomas de vibração de batida:

• A vibração de batida é o resultado da síntese de duas vibrações de frequência muito próxima em fase e fora de fase;
• O espectro da 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 espectro da banda larga.

11. Rotor excêntrico

• Frequência de potência FL (50 Hz na China = 3.000 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 de isolamento e núcleos soltos

Características dos sintomas de excentricidade do estator, curtos-circuitos e núcleos soltos:

• O problema do estator gera frequências de potência de alta amplitude e duplica (2FL) vibrações eletromagnéticas;
• A excentricidade do estator produz um entreferro irregular e sua vibração unidirecional é evidente;
• Pés com solas macias podem causar excentricidade do estator.

2) Motores síncronos

Características dos sintomas do motor síncrono:

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

3) Falha de fase da fonte de alimentação

Características dos sintomas de falha de fase da fonte de alimentação:

• Problemas de fase causarão a duplicação da frequência da fonte de alimentação;
• (2FL) é acompanhado por (1/3) bandas laterais FL;
• A amplitude das vibrações eletromagnéticas em duas frequências de fonte de alimentação (2FL) pode exceder picos de 25 mm/s se as falhas na fonte de alimentação não forem corrigidas;
• A falha local do conector de alimentação é apenas uma falha ocasional de contato.

4) Rotores excêntricos

Características dos sintomas do rotor excêntrico:

• O rotor excêntrico cria um entreferro giratório e variável, que gera vibrações pulsadas;
• A espectroscopia de refinamento é frequentemente necessária para separar as frequências harmônicas da frequência dupla da fonte de alimentação (2F) da velocidade de rotação.

5) Bbarra de rotor roken

Características dos sintomas da barra do rotor quebrada:

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

12. Motores CC

Características dos sintomas de falha do motor DC:

• Falhas no motor CC podem ser detectadas usando uma frequência de tiristor (SCR) acima do normal.
• Essas falhas incluem bobinas de enrolamento quebradas e falhas de fusíveis e placas de controle que podem produzir vibrações de alta amplitude em frequências de potência de 1X a 5X.

13. Falha na engrenagem

Espectro de estado normal:

• O espectro de estado normal mostra frequência de velocidade 1X e 2X e frequência de malha de engrenagem GMF;
• A frequência de malha de engrenagem GMF é geralmente acompanhada por uma banda lateral de frequência de velocidade rotacional;
• Todos os picos de vibração possuem baixa amplitude, sem frequência de autooscilação.

1) Efeito da carga dentária

Características dos sintomas dos efeitos da carga dentária:

• A frequência da malha da engrenagem costuma ser sensível à carga;
• A frequência de malha de engrenagem de alta amplitude GMF não indica necessariamente falha de engrenagem;
• Cada análise deve ser realizada com carga máxima.

2) Tdesgaste dentário

Características dos sintomas de desgaste dentário:

• A excitação da frequência de autooscilação é acompanhada por uma banda lateral que desgasta a engrenagem em 1X a frequência de rotação, indicando desgaste dos dentes;
• As bandas laterais são um melhor indicador de desgaste do que a frequência da malha de engrenagem GMF;
• A amplitude da frequência da engrenagem não pode mudar à medida que os dentes da engrenagem se desgastam.

3) Excentricidade da engrenagem e deslocamento de folga

Características dos sintomas de excentricidade da engrenagem e excursão de folga lateral:

• As bandas laterais de maior amplitude em ambos os lados da frequência GMF da engrenagem indicam que a excursão da folga lateral excêntrica da engrenagem e o eixo da engrenagem não são paralelos;
• Engrenagens defeituosas modularão as bandas laterais;
• Excursões de folga anormais normalmente farão com que a engrenagem vibre na frequência de autooscilação.

4) Desalinhamento de engrenagens

Características sintomáticas do desalinhamento das engrenagens:

• O desalinhamento das engrenagens sempre excita frequências harmônicas de frequências de malha de engrenagens de segunda ordem ou superiores, que são acompanhadas por uma banda lateral de frequência de velocidade rotacional;
• A magnitude da frequência base da frequência da malha de engrenagem (1XGMF) é menor, enquanto a magnitude das frequências da malha de engrenagem 2X e 3X é maior;
• Para capturar pelo menos 2X frequências GMF, é importante definir um valor suficientemente alto com a frequência máxima de análise Fmax.

5) Dentes quebrados/rachados

Características sintomáticas de dentes quebrados/perdidos:

• Um dente quebrado ou rachado produzirá uma vibração de alta amplitude a 1X a frequência de velocidade daquela engrenagem;
• Ele induzirá uma vibração de frequência auto-oscilante com uma banda lateral fundamental de velocidade de rotação em ambos os lados;
• Ele usa a forma de onda no domínio do tempo para melhor indicar uma falha dentária quebrada ou rachada;
• O intervalo de tempo entre os dois pulsos é o inverso de 1X a velocidade.

6) Tdesgaste dos dentes

Características sintomáticas dos dentes oscilantes:

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

14. Rolamentos

1) Fase 1 do desenvolvimento de falhas em rolamentos

Características dos sintomas do primeiro estágio do desenvolvimento de falha em rolamentos:

• Desde as primeiras indicações na faixa de frequência ultrassônica (>250 KHz), o espectro pode ser melhor avaliado usando a técnica de envelope de aceleração de vibração (energia de pico de vibração gSE).

2) Fase 2 do desenvolvimento de falhas em rolamentos

Características sintomáticas do segundo estágio de desenvolvimento de falha em rolamentos:

• Falhas menores provocam a vibração de frequência natural dos componentes do rolamento.
• A frequência de falha está na faixa de 500-2000 Hz.
• No final do segundo estágio de desenvolvimento de falhas em rolamentos, frequências de banda lateral aparecem nos lados esquerdo e direito da frequência de autooscilação.

3) Fase 3 do desenvolvimento de falhas em rolamentos

Sintomas característicos da Fase 3 de desenvolvimento de falha em rolamentos:

• Possui frequência de falhas em rolamentos e frequências harmônicas
• O número de bandas laterais aumenta com o número de frequências harmônicas nas quais a frequência de falta ocorre com desgaste intenso;
• Nesta fase, o desgaste é visível a olho nu e se espalha pela circunferência do rolamento.

4) Fase 4 do desenvolvimento de falhas em rolamentos

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

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

15. Rolamentos deslizantes

1) Instabilidade de oscilação do filme de óleo

Características dos sintomas de oscilação do filme 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, a película de óleo forma vórtices perto da velocidade crítica do rotor e a vibração excessiva impedirá que a película de óleo suporte o eixo;
• A frequência de oscilação da película de óleo é travada na velocidade crítica do rotor; À medida que a velocidade de rotação aumenta, a frequência de oscilação do filme de óleo não aumenta.

2) Instabilidade

Características dos sintomas do vórtice do filme de óleo:

• Geralmente ocorre na faixa de frequência de 42-48% da velocidade de rotação.
• Às vezes, a amplitude de vibração é muito grande e a vorticidade da película de óleo é inerentemente instável porque aumenta a força centrífuga e, portanto, a força de vorticidade aumenta.

3) Desgaste/falha na folga do rolamento deslizante

Características dos sintomas de desgaste/falha da folga do rolamento deslizante:

• Vibrações de frequência harmônica de grande amplitude em frequências de velocidade rotacional são geradas na fase pós-desgaste do mancal deslizante;
• Quando há folga excessiva do rolamento deslizante, pequenos desequilíbrios ou desalinhamentos podem levar a grandes valores de vibração.