Transdutores: Os Sensores da Análise de Vibrações

Definição: O que é um transdutor?

No contexto da análise de vibração, uma transdutor é um dispositivo que converte movimento físico e mecânico (vibração) em um sinal elétrico proporcional. Este sinal elétrico pode então ser processado, medido e analisado por um coletor de dados ou sistema de monitoramento. Os transdutores são os sensores primários e o primeiro elo na cadeia de medição; sem um transdutor confiável, nenhuma análise significativa é possível. A escolha do transdutor é uma decisão crítica que depende do tipo de máquina, sua velocidade e das falhas específicas que estão sendo monitoradas.

Os três principais tipos de transdutores de vibração

Existem três tipos principais de transdutores usados no monitoramento de máquinas industriais, cada um medindo um parâmetro físico diferente de vibração.

1. O Acelerômetro (Mede a Aceleração)

O acelerômetro é de longe o transdutor de vibração mais comum e versátil. Ele mede a aceleração da estrutura na qual está montado.

• Princípio: A maioria dos acelerômetros industriais são piezoelétricos, usando um cristal que gera uma voltagem quando submetido a uma massa interna.
• Pontos fortes: Possuem uma faixa de frequência extremamente ampla, são muito robustos, estão disponíveis em diversos designs e podem ser usados em praticamente qualquer tipo de máquina. São particularmente excelentes para detectar eventos de alta frequência.
• Uso principal: Monitoramento de máquinas de uso geral, desde máquinas de baixa velocidade até turbomáquinas de altíssima velocidade. São o sensor ideal para detectar falhas de alta frequência, como defeitos em rolamentos e engrenagens.

2. O transdutor de velocidade (mede a velocidade)

A transdutor de velocidade é um sensor eletrodinâmico que mede diretamente a velocidade da vibração.

• Princípio: Funciona como um microfone, com uma bobina de fio suspensa em um campo magnético. À medida que a carcaça vibra, o movimento relativo entre a bobina e o ímã gera uma voltagem proporcional à velocidade.
• Pontos fortes: Eles produzem um sinal forte e de baixo ruído na faixa de frequência média (aproximadamente 10 Hz a 1.000 Hz), onde ocorrem as falhas mais comuns, como desequilíbrio e desalinhamento. Não requerem alimentação externa.
• Fraquezas: Eles são mais frágeis que os acelerômetros, têm uma faixa de frequência limitada e são sensíveis a campos magnéticos e à orientação de montagem. Foram amplamente substituídos por acelerômetros combinados com integração eletrônica para calcular a velocidade.
• Uso principal: Historicamente usado para monitoramento geral de máquinas antes que acelerômetros robustos se tornassem comuns. Às vezes, ainda usado para monitoramento permanente na faixa de frequência média.

3. A Sonda de Proximidade (Mede Deslocamento)

O sonda de proximidade (ou sonda de corrente parasita) é um transdutor sem contato que mede o deslocamento de um eixo rotativo.

• Princípio: Ele usa um campo eletromagnético para induzir e medir correntes parasitas na superfície do eixo, o que permite medir a distância entre a ponta da sonda e o eixo.
• Pontos fortes: Ele mede o movimento real do eixo em si, não da carcaça da máquina. É sem contato e sua medição vai até 0 Hz (CC), permitindo medir a posição média do eixo, bem como sua vibração.
• Uso principal: Essencial para proteger e monitorar turbomáquinas críticas de alta velocidade com mancais de filme fluido, como turbinas e compressores. É usado para analisar fenômenos como órbitas do eixo e posição da linha central.

Escolhendo o transdutor certo

A seleção de um transdutor é uma etapa crítica na configuração de um programa de monitoramento. A regra geral é escolher o transdutor mais sensível na faixa de frequência das falhas esperadas:

• Utilização sondas de proximidade para movimento de eixo em máquinas de mancais de filme fluido.
• Utilização acelerómetros para todo o resto, pois são os mais versáteis. O sinal pode ser integrado à velocidade para analisar falhas de média frequência ou usado diretamente como aceleração para falhas de alta frequência.

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