Compreendendo o Velocímetro (Sensor de Velocidade)
A velocímetro, mais formalmente um transdutor de velocidade ou sensor de velocidade, é um tipo de transdutor usado para medir vibração. Sua característica definidora é que ele produz uma saída elétrica diretamente proporcional à velocidade da superfície vibratória à qual está acoplado. Isso o diferencia de um acelerômetro, cuja saída é proporcional à aceleração, e de um sonda de proximidade, cuja saída é proporcional à deslocamento.
1. Definição: O que é um Velômetro?
Como a velocidade é o parâmetro que a maioria dos padrões internacionais utiliza para avaliar o quão irregularmente uma máquina está operando, um sensor que reporta velocidade diretamente é conceitualmente atraente. O velômetro clássico é um dispositivo autônomo e autogerador — ele não necessita de fonte de alimentação nem de condicionamento de sinal para produzir uma saída utilizável. Embora seja agora menos comum que o acelerômetro na coleta de dados portátil moderna, o velômetro ainda possui aplicações genuínas, particularmente no monitoramento permanente de máquinas de velocidade média e como membro da família mais ampla de transdutores sísmicos que medem o movimento relativo ao espaço livre e não a uma estrutura fixa.
2. Como Funciona um Velocímetro
Os velômetros tradicionais são sensores eletrodinâmicos. Eles funcionam no mesmo princípio de um microfone dinâmico ou de um captador de guitarra, regidos pela lei da indução de Faraday:
- Dentro da carcaça há uma bobina de fio suspensa por molas macias.
- Um ímã permanente é fixado rigidamente à carcaça.
- Quando o sensor é montado em uma máquina vibratória, a carcaça e o ímã se movem com a superfície da máquina.
- Devido à sua inércia, a bobina suspensa por molas tende a permanecer parada no espaço (este é o princípio sísmico).
- O movimento relativo entre o ímã em movimento e a bobina quase estacionária induz uma tensão na bobina.
- Pela lei de Faraday, essa tensão induzida é diretamente proporcional à velocidade do movimento relativo — exatamente a grandeza que desejamos.
O sistema massa-mola só se comporta assim acima de sua própria frequência natural (geralmente em torno de 8–10 Hz), o que define o limite de baixa frequência do sensor. Também existem modernos “velômetros piezoelétricos”: estes são essencialmente acelerômetros com um circuito eletrônico interno integração que converte aceleração em um sinal de velocidade dentro do próprio sensor, contornando as partes móveis frágeis do projeto eletrodinâmico.
3. Vantagens e Desvantagens dos Velocímetros
Vantagens
- Saída direta de velocidade: eles medem a velocidade diretamente — o parâmetro mais utilizado para avaliar severidade de vibração em máquinas de uso geral na faixa de aproximadamente 10 Hz a 1.000 Hz (conforme ISO 20816, o sucessor moderno da ISO 10816). Não é necessária integração no analisador, o que mantém a cadeia de sinal simples.
- Autogerado (passivo): os velômetros eletrodinâmicos tradicionais geram seu próprio sinal e não necessitam de energia externa, o que é útil em algumas instalações industriais e em áreas perigosas.
- Boa resposta em baixas frequências: acima de sua frequência natural, eles são geralmente mais sensíveis em frequências mais baixas do que muitos acelerômetros de uso geral, fornecendo um sinal forte e limpo onde o desbalanceamento e o desalinhamento atuam.
Desvantagens
- Faixa de frequência limitada: sua banda utilizável é mais estreita que a de um acelerômetro. Eles não são adequados para os impactos de alta frequência de defeitos de rolamento ou defeitos de engrenagem, que ficam bem acima de sua frequência de corte.
- Partes móveis: o conjunto interno de mola e bobina pode sofrer fadiga, deriva ou falha total, especialmente em serviço de alta vibração.
- Sensibilidade à orientação: eles devem ser instalados na orientação para a qual foram projetados (vertical ou horizontal), porque a gravidade pré-carrega a suspensão da mola.
- Maiores e mais pesados: eles são tipicamente muito maiores e mais pesados que um acelerômetro moderno, o que pode sobrecarregar com massa estruturas leves.
- Sensibilidade a campos magnéticos: campos externos fortes, como aqueles próximos a motores grandes, podem acoplar-se à bobina e corromper a leitura.
4. Velocímetro vs. Acelerômetro
Para a coleta portátil de dados moderna e diagnóstico de vibração, a acelerômetro é o sensor de escolha. Sua resposta em frequência é muito mais ampla e plana, então um único acelerômetro captura tanto a vibração de baixa frequência do desbalanceamento quanto a vibração de muito alta frequência de falhas em rolamentos e engrenagens. O analisador de vibração então integra eletronicamente o sinal de aceleração para exibir velocidade ou deslocamento sob demanda — um único sensor robusto cobrindo tudo o que o velômetro fazia e muito mais além. É exatamente assim que o portátil de dois canais Balanset-1A funciona em campo: ele capta a aceleração de seus acelerômetros, integra para velocidade para avaliação de severidade contra os graus ISO e usa o mesmo sinal para medir a amplitude e a fase de 1× necessárias para o balanceamento em um e dois planos. Se você precisar traduzir leituras entre tipos de sensores, nosso Conversor de unidades de vibração alterna limpa entre mm/s, µm e g.
Os velômetros, portanto, são agora encontrados principalmente como sensores instalados permanentemente em máquinas de velocidade média — ventiladores, bombas e motores — e especialmente em plantas mais antigas onde eles eram o transdutor de monitoramento especificado originalmente e continuam a realizar trabalho honesto década após década.
