Como saber se a vibração é causada por desbalanceamento ou desalinhamento?

O desbalanceamento produz um pico dominante exatamente em 1× RPM (velocidade do eixo) na direção radial, com fase estável e amplitude que aumenta com a velocidade (força de desbalanceamento ∝ velocidade²). O desalinhamento produz um componente significativo de 2× RPM (frequentemente igual ou maior que o de 1×), forte vibração axial, e um desvio de fase de 180° através do acoplamento.

O que são frequências de defeito de rolamento (BPFO, BPFI, BSF, FTF)?

São frequências características geradas quando um elemento rolante passa sobre um defeito em um componente específico do rolamento. BPFO (Frequência de Passagem da Bola na Pista Externa), BPFI (Frequência de Passagem da Bola na Pista Interna), BSF (Frequência de Rotação da Bola), FTF (Frequência Fundamental do Conjunto). Elas dependem da geometria do rolamento e da velocidade do eixo.

Qual é um bom nível de vibração para máquinas rotativas?

A ISO 10816-1 classifica a severidade de vibração por classe de máquina. Para máquinas industriais típicas (Classe II, 15-75 kW): Zona A (boa) 7.1 mm/s.

O Balanset-1A pode ser usado para análise de vibração?

Sim. O Balanset-1A inclui um analisador de vibração de 2 canais com exibição completa do espectro FFT (modo F8 — Charts, aba ‘F5-Spectrum (Hz)’) e um vibrômetro para comparação overall/1× (modo F5). Ambos os canais podem ser usados simultaneamente para comparação radial+axial.

Qual é a diferença entre forma de onda no tempo e espectro FFT?

A forma de onda no tempo mostra a amplitude de vibração ao longo do tempo — complexa quando múltiplas falhas estão presentes. A FFT decompõe isso em componentes de frequência individuais, criando um espectro onde cada pico corresponde a uma fonte específica.

O que causa vibração subharmônica (0,5×)?

Subharmônicos em 0,5× RPM geralmente indicam folga mecânica severa, oil whirl em mancais de deslizamento ou eixos trincados. Picos de meia ordem surgem de impactos que ocorrem a cada duas revoluções.

Análise de Vibração — Diagnóstico por Espectro Guia

📌 Artigo de Referência Canônico — vibromera.eu

Dos fundamentos da FFT ao diagnóstico de falhas: aprenda a ler espectros de vibração, calcular frequências de defeitos de rolamentos, avaliar a severidade conforme a ISO 10816 e diagnosticar desbalanceamento, desalinhamento, folga mecânica, defeitos de rolamentos e engrenagens — com ferramentas interativas e o Balanset-1A.

O fluxo de diagnóstico descrito neste guia é o mesmo que a Vibromera oferece no Balanset-1A: espectro FFT, avaliação de severidade conforme ISO 10816/20816 e balanceamento guiado em dois planos em uma única unidade portátil.

Calculadoras de Diagnóstico Interativas

Ferramentas essenciais para análise de vibração — frequências de defeitos de rolamentos, frequência de engrenamento, avaliação de severidade e conversão de unidades

🔵 Calculadora de Frequências de Defeitos de Rolamentos

Seleção Rápida — Rolamentos Comuns A geometria predefinida segue os projetos clássicos SKF/FAG (design E para NU, ISO/J2 para cônicos 30xxx). O número de elementos rolantes varia conforme o fabricante e a geração — para diagnósticos críticos, insira a geometria real do seu mancal a partir da folha de dados.

Velocidade do Eixo (RPM)

Número de Elementos Rolantes (n)

Diâmetro da Esfera / Rolo, Bd (mm)

Diâmetro do Círculo de Passo, Pd (mm)

Ângulo de Contato, α (graus)

BPFO — Pista Externa

—

BPFI — Pista Interna

—

BSF — Rotação da Esfera/Rolo

—

FTF — Jaula (Carro)

—

1× eixo = — Hz | Razão BPFO/BPFI: —

📏 Severidade ISO 10816 & RPM↔Hz & GMF

Velocidade de Vibração (mm/s RMS)

Classe da Máquina

A Bom

B Aceitável

C Alerta

D Perigo

🔄 Conversor RPM ↔ Hz

RPM

Frequência (Hz)

1× = 25.00 Hz | 2× = 50.00 Hz | 3× = 75.00 Hz | Período = 40.00 ms

⚙️ Frequência de Engrenamento (GMF)

RPM do Eixo (engrenagem motriz)

Número de Dentes (engrenagem motriz)

Número de Dentes (engrenagem movida) — opcional, para razão de transmissão

Frequência de Engrenamento (GMF)

—

2× GMF

—

3× GMF

—

Relação de Transmissão

—

Velocidade do Eixo Movido

—

RPM

Identificação de Falhas em um Olhar

Cada falha mecânica produz uma "impressão digital" característica no espectro de vibração

⚖️

Desbalanceamento

1×

Pico dominante na velocidade do eixo. Radial. Força ∝ velocidade². Fase estável.

🔧

Desalinhamento

2× (+ 1×, 3×)

Segunda harmônica forte. Alta axial. Fase de 180° através do acoplamento.

🔩

Folga mecânica

1×,2×,3×…n×

"Floresta" de harmônicos. Pode apresentar subharmônicos de 0,5×.

🔵

Defeito de Rolamento

BPFO/BPFI/BSF

Picos não síncronos. Bandas laterais em 1×. Elevação do ruído de fundo.

⚙️

Falha na Engrenagem

GMF ± 1×

Frequência de engrenamento com bandas laterais na velocidade do eixo.

📊 Tabela de Referência Diagnóstica Completa

Falha	Frequência Primária	Harmônicos	Direção	Comportamento de Fase	Característica Distintiva Chave
Desbalanceamento estático	1×	Baixa / nenhuma	Radial (H,V)	Em fase em ambos os mancais	Senoide 1× pura. Força ∝ velocidade².
Desbalanceamento dinâmico	1×	Baixa / nenhuma	Radial (H,V)	~180° entre mancais	1× dominante, mancais fora de fase (conjugado).
Desalinhamento paralelo	2× (≥ 1×)	1×, 3×	Radial	180° através do acoplamento	2× frequentemente > 1×. Alta radial no acoplamento.
Desalinhamento angular	1×, 2×	3×	Axial dominante	180° através do acoplamento (axial)	Alta axial. Axial ≥ 50% da radial.
Folga mecânica de componente	1×,2×…10×+	Muitas (~10×)	Radial	Errática	"Floresta" de harmônicos. Possível sub-harmônico 0,5×.
Folga estrutural	1× ou 2×	Poucas acima de 2×	Vertical	Instável	Vertical forte. Responde à verificação de parafusos.
Pista externa (BPFO)	BPFO, 2×BPFO…	Múltiplos BPFO	Radial	N/A	Não síncrono. Sem bandas laterais 1×.
Pista interna (BPFI)	BPFI, 2×BPFI…	Múltiplos BPFI	Radial	Modulado em 1×	Harmônicos de BPFI com bandas laterais ±1×.
Elemento rolante (BSF)	BSF, 2×BSF…	Múltiplos BSF	Radial	N/A	2×BSF frequentemente > 1×BSF. Não síncrono.
Jaula (FTF)	FTF ≈ 0,4×	2,3× FTF	Radial	N/A	Fundamental < 1×; harmonics may exceed 1×.
Engrenamento	GMF=N×1×	2,3× GMF	Radial+axial	Modulado em 1×	GMF com bandas laterais. N = dentes.
Elétrica (motor)	2× freq. da rede	—	Radial	Queda ao desligar	100/120 Hz. Teste de queda instantânea.

Demonstração Interativa de Espectro FFT — 17 Cenários de Falhas

Selecione um tipo de falha para ver a forma de onda no tempo e o espectro de frequência característicos. Compare os padrões para identificar a causa raiz.

Valor de referência

Desbalanceamento

Desalinhamento

Folga mecânica

Rolamentos

Engrenagens

Outros

Condição de operação normal — vibração baixa e estável. Pequeno pico em 1× devido ao desbalanceamento residual. Espectro limpo.

Domínio do Tempo (Forma de Onda)

Espectro de Frequência (FFT)

O que é Análise de Vibração?

Resposta Rápida

Análise de vibração é o processo de medir e interpretar as oscilações mecânicas de máquinas rotativas para diagnosticar falhas sem desmontagem. Usando FFT (Transformada Rápida de Fourier), o sinal de vibração complexo é decomposto em componentes de frequência individuais. Cada falha produz uma "impressão digital" espectral característica: desbalanceamento em 1× RPM, desalinhamento em 2×, folga mecânica como múltiplos harmônicos, defeitos de rolamento em frequências não síncronas. O Balanset-1A realiza tanto o balanceamento quanto a análise de espectro em um único instrumento portátil.

Toda máquina rotativa vibra. Em uma máquina saudável, a vibração é baixa e estável — sua "assinatura operacional" normal. À medida que os defeitos se desenvolvem, a vibração muda de formas previsíveis. Ao medir e analisar essas mudanças, podemos identificar a causa raiz, prever falhas e programar a manutenção antes de uma quebra catastrófica. Essa é a base de manutenção preditiva.

FFT: O Núcleo da Análise de Espectro

Um sensor de vibração (acelerômetro) converte a oscilação mecânica em um sinal elétrico. Exibido ao longo do tempo, este é o forma de onda — uma curva complexa e aparentemente caótica quando múltiplas falhas estão presentes. A FFT (Transformada Rápida de Fourier) decompõe esse sinal complexo em componentes senoidais individuais, cada um com sua própria frequência e amplitude.

Pense na FFT como um prisma que divide a luz branca em um arco-íris. A forma de onda complexa é a "luz branca" — a FFT revela as "cores" (frequências) individuais ocultas dentro dela. O resultado é o espectro de vibração — a principal ferramenta de diagnóstico.

Frequência de Rotação

f₁ₓ = RPM / 60 (Hz)

1× = frequência de rotação do eixo — a referência para toda a análise espectral

Parâmetros Principais do Espectro

Frequência (eixo X, Hz): Com que frequência as oscilações ocorrem. Diretamente ligada à fonte. 1× = velocidade do eixo. 2× = duas vezes a velocidade do eixo.
Amplitude (eixo Y, mm/s RMS): Intensidade da vibração em cada frequência. Picos mais altos = mais energia = condição mais grave.
Harmônicos: Múltiplos inteiros da fundamental: 2× (2ª), 3× (3ª), 4×, etc. Sua presença e altura relativa carregam informações de diagnóstico.
Fase (°): Relação de tempo em diferentes pontos de medição. Essencial para distinguir desbalanceamento (em fase) de desalinhamento (180°).

Unidades de Medição de Vibração: Deslocamento, Velocidade, Aceleração

A vibração pode ser medida como três parâmetros físicos diferentes. Cada um enfatiza faixas de frequência diferentes, tornando-os adequados para diferentes tarefas de diagnóstico. Entender quando usar qual parâmetro é fundamental para uma análise eficaz.

📏 Deslocamento

µm (pico a pico) ou mil

Melhor faixa: 1–100 Hz

Mede o quanto longe a superfície se move. Enfatiza baixas frequências — ideal para máquinas de baixa velocidade, análise de órbita do eixo, e sondas de proximidade em mancais de deslizamento. 1 mil = 25,4 µm.

📈 Velocidade

mm/s (RMS)

Melhor faixa: 10–1000 Hz

Mede o quanto rápido a superfície se move. O parâmetro padrão para monitoramento geral de máquinas conforme ISO 10816. Resposta em frequência plana dá peso igual à maioria dos tipos de falha. O Balanset-1A mede em mm/s RMS.

💥 Aceleração

m/s² ou g (RMS/pico)

Melhor faixa: 500 Hz – 20 kHz

Mede a força da vibração. Enfatiza altas frequências — ideal para defeitos iniciais de mancal, engrenamento e impactos. 1 g = 9,80665 m/s². Usado para análise de envelope/demodulação.

Quando Usar Cada Parâmetro

Parâmetro	Unidade	Faixa de Frequência	Melhor Para	Normas
Deslocamento	µm pico-pico	1–100 Hz	Máquinas lentas (< 600 RPM), órbita do eixo, sondas de proximidade, mancais de deslizamento (referência — não medida pelo Balanset-1A)	ISO 7919 (vibração do eixo)
Velocidade	mm/s RMS	10–1000 Hz	Monitoramento geral de máquinas — desbalanceamento, desalinhamento, folga mecânica. Parâmetro padrão. O parâmetro nativo (e único) do Balanset-1A.	ISO 10816, ISO 20816
Aceleração	g ou m/s² RMS	500 Hz – 20 kHz	Defeitos precoces em rolamentos, engrenamento, impactos, máquinas de alta velocidade (referência — não medida pelo Balanset-1A)	ISO 15242 (vibração de rolamentos)

Conversão em Uma Única Frequência

v = 2πf · d | a = 2πf · v = (2πf)² · d

d = deslocamento (m), v = velocidade (m/s), a = aceleração (m/s²), f = frequência (Hz). Todas as grandezas devem usar a mesma convenção de amplitude (todas em pico, todas em pico a pico, ou todas em RMS) — misturar deslocamento pico a pico com velocidade RMS introduz um erro de ~2,8×.

💡 Regra Prática

Se você tiver apenas um sensor e um parâmetro para escolher — escolha a velocidade (mm/s RMS). Ela abrange a maior gama de falhas comuns com resposta plana. O Balanset-1A usa isso como seu parâmetro nativo. Adicione a medição de aceleração apenas quando precisar detectar defeitos incipientes em rolamentos ou engrenagens em altas frequências.

Técnica de Medição com Balanset-1A

📋 Especificação de Medição do Balanset-1A

O Balanset-1A mede velocidade de vibração, mm/s RMS (0,2–80 mm/s). Faixa de medição: 5–1000 Hz; o sensor é plano dentro de ±10% até ~550 Hz, com compensação de roll-off somente na tela acima disso. O espectro na tela (configuração "Spectrum, Hz") se estende até 8 kHz — uma faixa de exibição, não uma alegação de precisão de medição. Não há modos de deslocamento ou aceleração, nem envelope/demodulação — as seções sobre aceleração, análise de envelope e cavitação abaixo são material de referência.

Posicionamento do sensor

A qualidade do diagnóstico depende inteiramente da qualidade da medição. As forças de vibração são transmitidas através dos rolamentos, portanto, os sensores devem ser montados nas caixas dos rolamentos — o mais próximo possível do rolamento, na estrutura que suporta a carga (não em tampas ou aletas de resfriamento).

Preparação da superfície: Limpa, plana, livre de lascas de tinta. A base magnética deve assentar perfeitamente.
Radial horizontal (H): Perpendicular ao eixo, plano horizontal. Frequentemente a amplitude mais alta.
Radial vertical (V): Perpendicular ao eixo, plano vertical.
Axial (A): Paralelo ao eixo. Crítico para detectar desalinhamento.

💡 Truque de Diagnóstico de Dois Canais

O Balanset-1A possui 2 canais. Para diagnóstico, monte ambos os sensores no mesmo mancal — um radial, um axial. Isso fornece espectros radiais + axiais simultâneos, permitindo detecção instantânea de desalinhamento.

Modos do Balanset-1A para Diagnóstico

F8 — Charts → aba "F5-Spectrum (Hz)": Exibição completa do espectro FFT. O modo de diagnóstico principal. As outras abas de Charts — F2-Overall, F3-1x, F4-Harmonics (1x..Nx) e F6-Orbit — cobrem a vibração global, o rastreamento de 1×, os padrões harmônicos e a órbita do eixo.
F5 — Vibration Meter: Avaliação rápida. Compare V1s (RMS total) com V1o (1×). Se V1s ≈ V1o → desbalanceamento. Se V1s ≫ V1o → outras falhas.
F6 — Reports: Arquivo de medições e relatórios HTML — use-o para armazenar linhas de base.
F9 — Route Inspection: Rotas de medição guiadas com zonas de tendência conforme a ISO 10816-1 — para rondas regulares de monitoramento.

⚠️ V1s vs. V1o — A Primeira Verificação de Diagnóstico

Antes do balanceamento, compare V1s com V1o. Se V1s ≫ V1o (por exemplo, 8 vs. 2 mm/s), a maior parte da vibração NÃO vem do desbalanceamento. O balanceamento não resolverá — examine o espectro completo.

Análise de Fase — O Diferencial de Diagnóstico

A frequência diz está vibrando; a fase diz como. Duas falhas podem produzir espectros idênticos (ambos dominados por 1×) — apenas a análise de fase os distingue. A fase é a relação angular entre a vibração em diferentes pontos de medição, medida em graus (0°–360°).

🧭 Fase → Tabela de Referência de Diagnóstico

Relação de Fase	Pontos de Medição	Diagnóstico	Explicação
0° (em fase)	Rolamento 1 ↔ Rolamento 2 (radial)	Desbalanceamento estático	Ambos os mancais se movem juntos em sincronia — um único ponto pesado no centro do rotor. Correção em plano único.
~180° (em contrafase)	Rolamento 1 ↔ Rolamento 2 (radial)	Desbalanceamento dinâmico (de momento)	Os rolamentos oscilam em oposição — dois pontos pesados em planos diferentes criam um par de forças oscilante. Necessária correção em dois planos.
~90°	Horizontal ↔ Vertical (mesmo rolamento)	Desbalanceamento (qualquer tipo)	Normal para desbalanceamento — o vetor de força gira com o eixo, produzindo ~90° entre H e V no mesmo ponto.
~180°	Através do acoplamento (radial)	Desalinhamento paralelo	As forças do acoplamento empurram os eixos para lados opostos em direções radiais opostas. 180° através do acoplamento com alto 2× é a assinatura.
~180°	Através do acoplamento (axial)	Desalinhamento angular	Os eixos empurram/puxam alternadamente no sentido axial. 180° axial através do acoplamento com alto 1× e 2× é definitivo.
0°	Através do acoplamento (axial)	Não é desalinhamento	Ambos os lados se movendo na mesma direção axial — provavelmente crescimento térmico, tensão de tubulação ou soft foot. Não é desalinhamento angular.
Errático / instável	Pontos consistentes	Folga mecânica	As leituras de fase saltam aleatoriamente entre medições — característica de impactos em juntas frouxas. Fase instável = folga mecânica.
Deriva lenta	Qualquer ponto, ao longo do tempo	Ressonância ou efeitos térmicos	Mudança gradual de fase durante o aquecimento sugere rigidez estrutural mudando com a temperatura (desalinhamento térmico).
Consistente, não 0/180°	Rolamento 1 ↔ Rolamento 2	Desbalanceamento estático + de momento combinados	Fase entre 0° e 180° indica uma mistura de componentes estáticos e de momento — requer balanceamento em dois planos.

💡 Medição de Fase com o Balanset-1A

O Balanset-1A exibe a fase em 1× (a leitura F1° no modo vibrômetro) usando o tacômetro como referência. Para comparar a fase entre dois mancais, meça cada mancal na mesma direção (por exemplo, horizontal) com o tacômetro na mesma marca de referência. A diferença nas leituras de fase revela o tipo de falha. Nenhum software especial é necessário — basta subtrair as duas leituras.

Falha 1: Desbalanceamento

Causa: Centro de massa deslocado do eixo de rotação. Tolerâncias de fabricação, acúmulo de depósitos, erosão, pá quebrada, perda de peso.

Espectro: Pico dominante exatamente em 1× RPM. Harmônicos muito baixos. Vibração radial. O desbalanceamento força cresce com o quadrado da velocidade; a amplitude de vibração aumenta com a velocidade, com a relação exata dependendo da proximidade da ressonância. A fase é estável e repetível.

Desbalanceamento Estático (Plano Único)

Pico puro em 1×, forma de onda senoidal. Ambos os rolamentos em fase. Correção em plano único.

Desbalanceamento estático — 1× dominante a 25 Hz (1500 RPM). Harmônicos mínimos.

Desbalanceamento Dinâmico (Dois Planos / Momento)

Também 1× dominante, mas rolamentos ~180° fora de fase. Correção em dois planos necessária.

Desbalanceamento dinâmico — 1× dominante. Espectro semelhante ao estático, mas a fase difere nos rolamentos.

Ação: Realizar balanceamento de rotor com o Balanset-1A. Tolerância de grau G por ISO 1940-1.

Falha 2: Desalinhamento de Eixos

Causa: Os eixos dos eixos acoplados não coincidem. Pode ser paralelo (deslocado) ou angular (inclinado), geralmente ambos.

Desalinhamento Paralelo (Radial)

Alto 1× e 2× na direção radial. 2× frequentemente ≥ 1×. Deslocamento de fase de 180° através do acoplamento.

Desalinhamento paralelo — direção radial. 1× e 2× fortes com 3× menor.

Desalinhamento Angular — Radial

1× e 2× ambos presentes na direção radial — qualquer um pode dominar, então o espectro radial sozinho não é conclusivo. A medição axial decide.

Desalinhamento angular — radial (R). Tanto 1× quanto 2× elevados (2× > 1× neste exemplo).

Desalinhamento Angular — Axial

Vibração axial ≥ 50% da radial, tipicamente dominada por 1× com 2× e 3× elevados. Fase de 180° através do acoplamento na direção axial. Esta é a medição-chave que distingue o caso.

Desalinhamento angular — axial (A). 1× dominante com 2× e 3× fortes na direção axial.

Ação: O balanceamento NÃO ajudará. Pare a máquina e realize o alinhamento de eixos. Reverifique a vibração depois.

Falha 3: Folga Mecânica

Causa: Perda de rigidez estrutural — parafusos frouxos, trincas na fundação, assentos de rolamento desgastados, folgas excessivas.

Folga de Componente

"Floresta" de harmônicos — 1×, 2×, 3×, 4×… até 10×+ com amplitude decrescente. Pode apresentar subharmônicos de 0,5×.

Folga de componente — muitos harmônicos de 1× a 10×. Observe o subharmônico na região de 0.4–0.5×.

Folga Estrutural

1× e/ou 2× dominantes. Poucos harmônicos superiores. Vibração vertical forte.

Folga estrutural — 1× e 2× dominam. Harmônicos superiores mínimos.

Ação: Inspecione e aperte os parafusos de fixação. Verifique a fundação. Verifique sempre a folga antes balanceamento.

Falha 4: Defeitos em Rolamentos

Causa: Pites, descascamento superficial, desgaste nas pistas de rolamento, elementos rolantes ou gaiola.

Frequências de Defeito do Rolamento

BPFO = (n/2)(1 − Bd/Pd·cos α) · f_s
BPFI = (n/2)(1 + Bd/Pd·cos α) · f_s
BSF = (Pd/2Bd)(1 − (Bd/Pd·cos α)²) · f_s
FTF = ½(1 − Bd/Pd·cos α) · f_s

n = elementos rolantes | Bd = diâmetro da esfera | Pd = diâmetro do círculo de furos | α = ângulo de contato | f_s = RPM/60

Defeito na Pista Externa (BPFO)

Série de picos em BPFO, 2×BPFO, 3×BPFO… Sem bandas laterais de 1× (anel estacionário). Falha mais comum em rolamentos.

Defeito na pista externa — harmônicos de BPFO em frequências não síncronas. Sem bandas laterais.

Defeito na Pista Interna (BPFI)

Harmônicos de BPFI com bandas laterais ±1× (anel rotativo, modulação da zona de carga). O padrão de bandas laterais é o identificador chave.

Defeito na pista interna — harmônicos de BPFI com bandas laterais ±1× (picos menores flanqueando os picos principais).

Defeito no Elemento Rolante (BSF)

Harmônicos de BSF. 2×BSF frequentemente dominante. Não síncrono. Frequentemente acompanhado por danos na pista.

Defeito no elemento rolante — harmônicos de BSF. Observe que 2×BSF é o mais alto (dano em dois elementos).

Defeito na Gaiola (FTF)

Fundamental subsíncrona (FTF ≈ 0,4× a velocidade do eixo); seus harmônicos podem se estender acima de 1×. Baixa frequência. Frequentemente acompanha outros danos ao mancal.

Defeito de gaiola — a fundamental do FTF é subsíncrona (abaixo de 1×); seus harmônicos podem se estender acima de 1× da velocidade do eixo.

Progressão de Defeitos em Rolamentos (4 Estágios)

Estágio 1 — Subsuperficial: Zona ultrassônica / de emissão acústica (aproximadamente 20–60 kHz). Não visível na FFT padrão. Detectável por energia de pico / por envelope.

Estágio 2 — Defeito inicial: Os impactos excitam as frequências naturais do mancal (aproximadamente 500–2000 Hz); as frequências discretas de defeito (BPFO, BPFI) aparecem com baixa amplitude perto do fim desse estágio. O Balanset-1A capta de forma confiável as frequências discretas de defeito (dezenas a centenas de Hz) a partir do final do Estágio 2.

Estágio 3 — Avançado: Múltiplos harmônicos. Bandas laterais se desenvolvem. O ruído de fundo aumenta.

Estágio 4 — Avançado: Ruído de banda larga. As frequências do rolamento podem desaparecer no ruído. Substituição urgente.

Análise de Envelope (Demodulação) — Detecção Precoce de Rolamentos

A análise padrão de espectro FFT detecta defeitos de mancal a partir do final do Estágio 2 em diante. Antes disso, os impactos do mancal são fracos demais — e de frequência alta demais — para aparecer acima do piso de ruído. Análise de envelope (também chamada de demodulação ou detecção de alta frequência, HFD) estende a detecção a estágios muito mais iniciais.

Como Funciona

Quando um elemento rolante atinge um defeito, ele gera um pulso de impacto curto que excita ressonâncias estruturais de alta frequência (tipicamente 5–20 kHz). Essas ressonâncias "soam" brevemente em cada impacto. A análise de envelope funciona em três etapas:

Filtro passa-banda: Isolar a banda de ressonância de alta frequência (por exemplo, 5–15 kHz) onde os impactos soam.
Retificar e envelopar: Extrair o padrão de modulação de amplitude — o "envelope" que segue os picos do som.
FFT do envelope: Aplicar FFT ao sinal de envelope. O resultado mostra a taxa de repetição frequência de repetição dos impactos — que é igual às frequências de defeito do rolamento (BPFO, BPFI, BSF, FTF).

Por que o Envelope Detecta Mais Cedo

No espectro bruto, um impacto fraco em BPFO pode produzir 0,1 mm/s — invisível entre o ruído da máquina de 2 mm/s. Mas esse mesmo impacto excita uma ressonância em 8 kHz onde não há outra fonte de vibração. Após a demodulação, o padrão de repetição de BPFO emerge claramente de um fundo limpo.

Parâmetros Relacionados

Energia de Pico (SE): Medição geral da energia de impacto de alta frequência. Valor escalar de tendência. Bom para triagem "passa/reprova".
gSE / HFD / PeakVue: Nomes específicos de fornecedores para parâmetros derivados de envelope. Todos baseados no mesmo princípio.
Envelopamento de aceleração: O Balanset-1A mede em velocidade (mm/s). Para análise de envelope completa, um analisador dedicado com entrada de aceleração e capacidade de filtragem passa-banda é o ideal. No entanto, o FFT do Balanset-1A ainda consegue detectar frequências discretas de defeito de mancal de forma eficaz no espectro de velocidade padrão, a partir do final do Estágio 2.

Espectro de envelope de defeito na pista interna — harmônicos de BPFI emergem claramente do sinal de alta frequência demodulado. Compare com o espectro de velocidade bruto onde estes podem estar ocultos no ruído.

Ação: Verificar a lubrificação. Planejar a substituição do rolamento. Aumentar a frequência de monitoramento.

Falha 5: Defeitos de Engrenagem

Causa: Dentes desgastados, picados ou quebrados. Excentricidade da engrenagem. GMF = número de dentes × RPM do eixo / 60.

Excentricidade da Engrenagem

GMF com bandas laterais em ±1× velocidade do eixo. O 1× da engrenagem também pode estar elevado.

Excentricidade da engrenagem — GMF em 500 Hz com bandas laterais em ±1×. 1× elevado.

Desgaste / Danos nos Dentes da Engrenagem

Múltiplos harmônicos de GMF com bandas laterais densas. A severidade acompanha a contagem e a amplitude das bandas laterais.

Desgaste de engrenagem — GMF e 2×GMF com múltiplas bandas laterais em intervalos de 1×.

Ação: Verificar o óleo da caixa de engrenagens em busca de partículas metálicas. Agendar inspeção. Monitorar a tendência das bandas laterais de GMF.

Falha 6: Falhas Elétricas (Motores)

Falhas eletromagnéticas produzem vibração em 2× frequência da rede (100 Hz em redes de 50 Hz, 120 Hz em 60 Hz). Teste crítico: a vibração desaparece instantaneamente quando a energia é cortada. Falhas mecânicas decaem gradualmente.

Excentricidade do estator: 2× frequência da rede, amplitude estável.
Defeitos nas barras do rotor: Bandas laterais em torno da velocidade de rotação 1× espaçadas pela frequência de passagem polar (escorregamento × número de polos — tipicamente 0,5–2 Hz, portanto é necessária resolução fina de frequência para separá-las). Uma frequência de passagem das barras do rotor (número de barras × velocidade do eixo) com bandas laterais em 2× a frequência da rede também pode aparecer.
Pé mancal frouxo (soft foot): A vibração muda quando os pés individuais do motor são afrouxados.

Falha 7: Problemas de Acionamento por Correia

Causa: Correias desgastadas, desalinhadas ou com tensão inadequada. Acionamentos por correia geram vibração na frequência de passagem da correia, que é tipicamente uma frequência sub-síncrona (abaixo de 1× velocidade do eixo) já que a correia é mais longa que a circunferência da polia.

Frequência da Correia

f_correia = (π · D · RPM) / (60 · L)

D = diâmetro da polia (m) | L = comprimento da correia (m) | RPM = velocidade da polia

Assinaturas comuns de correias

Desgaste/defeito da correia: Picos na frequência da correia (f_correia) e seus harmônicos (2×, 3×, 4× f_correia). A fundamental aparece abaixo de 1× da velocidade do eixo — um pico subsíncrono é o indicador-chave; harmônicos mais altos podem se estender acima de 1×.
Desalinhamento da correia: Vibração axial elevada em 1× e 2× a velocidade do eixo. Similar ao desalinhamento do eixo, mas restrito à máquina acionada por correia.
Tensão inadequada: Alta vibração em 1× que muda drasticamente com o ajuste de tensão da correia. Correias muito tensionadas aumentam a carga no rolamento; correias frouxas causam batidas e picos na frequência da correia.
Ressonância: A frequência natural da correia ("flutter" da correia) pode ser excitada se a ressonância do vão da correia coincidir com a velocidade de operação. Visível como um pico amplo na frequência natural da correia.

Defeito de acionamento por correia — a fundamental da frequência da correia é subsíncrona; seus harmônicos se estendem até e além de 1× da velocidade do eixo (25 Hz).

Ação: Verifique o estado, a tensão e o alinhamento das polias. Substitua correias desgastadas. Para problemas recorrentes, verifique o alinhamento das polias com uma ferramenta a laser ou régua.

Falha 8: Cavitação em Bombas

Causa: Bolhas de vapor se formam e colapsam violentamente quando a pressão local cai abaixo da pressão de vapor do líquido — tipicamente na sucção da bomba. Cada colapso de bolha cria um micro-impacto. Milhares de colapsos por segundo geram um ruído de banda larga característico.

Assinatura Espectral

Energia de banda larga: Diferentemente de falhas mecânicas (que produzem picos discretos), a cavitação gera um piso de ruído elevado e irregular, espalhado por uma ampla faixa de frequência — no gráfico abaixo, de aproximadamente 200 Hz até a borda da faixa exibida. O espectro se parece com uma "elevação" ou platô elevado, em vez de picos nítidos.
Aleatório, não periódico: Sem harmônicos, sem relação com a velocidade do eixo. O ruído soa como "cascalho" ou "estalidos" — audível mesmo sem instrumentos.
Efeitos de baixa frequência: Cavitação severa também pode causar instabilidade em 1× e ruído de banda larga em baixa frequência devido à turbulência do fluxo.

Cavitação em bombas — ruído de banda larga em alta frequência (piso elevado acima de 200 Hz). Sem picos discretos — contraste com defeitos de rolamento que mostram frequências específicas.

Ação: Aumente a pressão de sucção (abaixe a bomba, abra a válvula de sucção, reduza as perdas no tubo de sucção). Verifique o NPSH_disponível vs. NPSH_necessário. Reduza a velocidade da bomba, se possível. A cavitação causa danos por erosão rápidos — não ignore.

Falha 9: Oil Whirl & Oil Whip (Mancal de Deslizamento)

Causa: Instabilidade de película de óleo em mancais de deslizamento (bucha). A cunha de óleo força o eixo a orbitar dentro da folga do mancal em uma frequência subsíncrona. Isso é diferente dos defeitos de rolamentos de elementos rolantes e ocorre apenas em mancais planos/de deslizamento. Exibição da órbita do eixo — o F8 — Charts → F6-Orbit tab no Balanset-1A — é a forma clássica de observar o comportamento do mancal de deslizamento.

Oil Whirl

Frequência: Aproximadamente 0,42× a 0,48× a velocidade do eixo (frequentemente citado como ~0,43×). Este é um pico subsíncrono que acompanha a velocidade do eixo — se as RPM aumentarem, a frequência do whirl aumenta proporcionalmente.
Espectro: Um único pico em ~0,43× que se desloca com a velocidade. A amplitude pode ser moderada.
Condição: Precursor do oil whip. Geralmente não é imediatamente destrutivo, mas indica instabilidade.

Oil Whip

Frequência: Trava na primeira frequência natural (velocidade crítica) do rotor. Diferente do whirl, NÃO acompanha a velocidade do eixo — a frequência permanece constante conforme as RPM mudam.
Espectro: Grande pico subsíncrono na primeira velocidade crítica do rotor. A amplitude pode ser muito alta — destrutivo.
Condição: Perigoso. Ação imediata necessária. Pode levar à destruição do mancal e danos ao eixo.

Oil whirl — pico subsíncrono em ~0,43× a velocidade do eixo (≈ 10,7 Hz para 1500 RPM). Distinto da folga mecânica em 0,5×.

⚠️ Oil Whirl vs. Folga Mecânica — Como Distinguir

Ambos produzem picos subsíncronos, mas: Oil whirl fica em ~0.42–0.48× (não é exatamente uma meia-ordem), enquanto folga mecânica gera picos exatamente em 0.5×, 1.5×, 2.5× — frações precisas de meia ordem. Ambos acompanham a velocidade do eixo à medida que ela muda; o que não acompanha a velocidade é oil whip, que se prende à primeira frequência crítica do rotor. O oil whirl só ocorre em mancais de deslizamento — se a máquina tiver rolamentos de elementos rolantes, não pode ser oil whirl.

Ação: Para oil whirl: verifique a folga do rolamento, a viscosidade do óleo e a carga. Aumente a carga no mancal ou altere a viscosidade do óleo. Para oil whip: reduza a velocidade imediatamente abaixo do limite crítico. Consulte um especialista em dinâmica de rotores.

ISO 10816 Severidade de Vibração — Tabela de Classificação

A ISO 10816-1 (a parte geral da série ISO 10816, substituída pela ISO 20816, mas ainda amplamente referenciada) define zonas de severidade de vibração para quatro classes de máquinas. A vibração é medida como velocidade em mm/s RMS nas carcaças dos mancais. A tabela abaixo mostra todos os limites de zona para as quatro classes — use-a como referência rápida ao avaliar medições. Observe que a ISO 10816-3 (agora ISO 20816-3), que abrange máquinas industriais acima de 15 kW operando entre 120 e 15.000 RPM, usa um esquema diferente — dois grupos de máquinas com classes de apoio rígido ou flexível — em vez das Classes I–IV mostradas aqui.

📋 Zonas de Severidade de Vibração ISO 10816-1 — Classes de Máquinas I–IV (mm/s RMS)

Classe da Máquina	Zona A Bom	Zona B Aceitável	Zona C Alerta	Zona D Perigo
Classe I Máquinas pequenas ≤ 15 kW (bombas, ventiladores, compressores)	≤ 0,71	0,71 – 1,8	1,8 – 4,5	> 4,5
Classe II Máquinas médias 15–75 kW (sem fundação especial)	≤ 1,12	1,12 – 2,8	2,8 – 7,1	> 7,1
Classe III Máquinas grandes > 75 kW (fundação rígida)	≤ 1,8	1,8 – 4,5	4,5 – 11,2	> 11,2
Classe IV Máquinas grandes > 75 kW (fundação flexível, ex. estrutura de aço)	≤ 2,8	2,8 – 7,1	7,1 – 18	> 18

📌 Como Usar Esta Tabela

Passo 1: Determine a classe da sua máquina por potência e tipo de fundação.
Passo 2: Meça a velocidade de vibração global (mm/s RMS) em cada mancal na direção radial.
Passo 3: Identifique a zona. Zona A = recém-comissionada ou excelente. Zona B = operação de longo prazo sem restrições. Zona C = aceitável apenas por períodos limitados — agende manutenção. Zona D = danos estão ocorrendo — pare a máquina o mais rápido possível.

Lembre-se: as tendências são mais importantes que os valores absolutos. Uma máquina operando a 2,4 mm/s (Zona B para Classe II) que estava anteriormente em 1,2 mm/s dobrou — investigue a causa mesmo que ainda esteja "aceitável." O modo de vibrômetro do Balanset-1A (F5) exibe a velocidade global V1s para avaliação instantânea da zona.

⚠️ ISO 10816 vs. ISO 20816

A ISO 10816 foi formalmente substituída pela ISO 20816 (publicada entre 2016–2022). Os limites das zonas permanecem semelhantes para a maioria dos tipos de máquinas, mas a ISO 20816 adiciona critérios de avaliação para deslocamento e expande as partes específicas de máquinas. Na prática, os valores da ISO 10816 permanecem como referência padrão da indústria. Tanto o Balanset-1A quanto a maioria dos programas industriais de vibração ainda utilizam as zonas da ISO 10816.

Da Medição ao Monitoramento

Análise de Tendência

Um único espectro é um instantâneo. O poder da análise de vibração está análise de tendências — no acompanhamento das mudanças ao longo do tempo.

Crie um valor de referência: Meça equipamentos novos ou sabidamente em bom estado. Salve os espectros — do Balanset-1A F6 — Reports arquivo armazena medições e relatórios HTML.
Estabeleça intervalos: Crítico: semanal. Padrão: mensal. Auxiliar: trimestral.
Garanta a repetibilidade: Mesmos pontos, mesmas direções, mesmas condições de operação.
Acompanhar alterações: Um aumento de 2× em relação ao valor de referência é significativo, mesmo que esteja na Zona A da ISO.
Use rotas de medição: O Balanset-1A F9 — Route Inspection orienta rondas de medição repetíveis e compara as leituras com as zonas da ISO 10816-1.

Algoritmo de Decisão

Obtenha um espectro de qualidade (Gráficos F8, radial + axial).
Identifique o pico mais alto — este é o problema dominante.
Correlacione com o tipo de falha:
- 1× domina → Desbalanceamento → Balanceamento com Balanset-1A.
- 2× domina + axial elevado → Desalinhamento → Realinhe os eixos.
- Múltiplos harmônicos → Folga mecânica → Inspecione e aperte.
- Picos não síncronos → Rolamento → Planeje a substituição.
- GMF + bandas laterais → Engrenagem → Verifique o óleo, inspecione a caixa de engrenagens.
Corrija a falha dominante primeiro — os sintomas secundários frequentemente desaparecem.

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Perguntas Frequentes — Análise de Vibração

▸ O que é análise de vibração?

O processo de medição e interpretação de oscilações mecânicas para diagnosticar falhas em máquinas sem desmontagem. A FFT decompõe a vibração complexa em componentes de frequência. Cada falha produz uma "impressão digital" espectral característica — desbalanceamento em 1× RPM, desalinhamento em 2×, folga mecânica como múltiplos harmônicos, defeitos de rolamento em frequências não síncronas.

▸ Como distinguir desbalanceamento de desalinhamento?

Desbalanceamento: pico 1× dominante, radial, fase estável, amplitude aumentando com a velocidade (força ∝ velocidade²). Desalinhamento: 2× significativo (frequentemente ≥ 1×), alta vibração axial, fase de 180° através do acoplamento.

▸ O que são frequências de defeito de rolamento?

Frequências geradas quando os elementos rolantes passam sobre defeitos. BPFO = pista externa, BPFI = pista interna, BSF = esfera/rolamento, FTF = gaiola. Elas NÃO são múltiplos inteiros da velocidade do eixo. Use a calculadora de frequência de rolamento acima.

▸ Qual é um bom nível de vibração?

ISO 10816-1 zonas para a Classe II (15–75 kW): A < 1,12, B < 2,8, C < 7,1, D > 7,1 mm/s RMS. As tendências importam mais — um aumento de 2× em relação à linha de base é significativo mesmo na Zona A.

▸ O Balanset-1A pode fazer análise de vibração?

Sim. Analisador de espectro FFT de 2 canais (F8 — Charts, aba "F5-Spectrum (Hz)"), vibrômetro (F5). Monte ambos os sensores radial+axial em um mancal para detecção instantânea de desalinhamento.

▸ Forma de onda no tempo vs. espectro FFT?

A forma de onda mostra amplitude vs. tempo — complexa quando múltiplos defeitos se sobrepõem. A FFT decompõe em frequências individuais (como um prisma separando a luz). Cada pico do espectro = uma fonte de vibração.

▸ Com que frequência devo medir a vibração?

Crítico: semanal. Padrão: mensal. Auxiliar: trimestral. Após manutenção: imediatamente. A consistência é fundamental — mesmos pontos, direções, condições.

▸ O que causa vibração de 0,5× (subharmônica)?

Folga mecânica severa, oil whirl em mancais de deslizamento ou eixo trincado. Picos de meia-ordem (0,5×, 1,5×) surgem de impactos a cada duas revoluções. Condição grave — atenção imediata necessária.

Diagnostique Primeiro — Depois Balanceie

O Balanset-1A é ao mesmo tempo um analisador de vibração de 2 canais e um balanceador de campo de precisão. Identifique a falha pelo espectro, depois corrija-a — tudo com um único instrumento.

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Análise de Vibração de Máquinas – Assinaturas Espectrais Diagnósticas de Falhas Comuns