ISO 2041: Monitoramento mecânico de vibração, choque e condição – Vocabulário

Resumo

A ISO 2041 é a principal norma de vocabulário para toda a área de monitoramento de vibração, choque e condição. Seu escopo é muito mais amplo do que normas como a ISO 1940-2, que se concentra apenas em balanceamento. A ISO 2041 serve como um dicionário abrangente, fornecendo definições precisas para milhares de termos utilizados em todas as disciplinas relacionadas, incluindo medição, análise, ensaio e diagnóstico. Seu objetivo é estabelecer uma linguagem comum e inequívoca para garantir uma comunicação clara entre profissionais dessas áreas interconectadas.

Índice (Estrutura Conceitual)

A norma é organizada como um amplo glossário, com termos agrupados em diversas seções temáticas para auxiliar na localização e compreensão de conceitos relacionados. As principais seções incluem:

1. 1. Conceitos Fundamentais:

   Esta seção estabelece as bases para todo o campo, definindo seus conceitos físicos mais básicos. Ela define formalmente Vibração como a variação ao longo do tempo da magnitude de uma grandeza que descreve o movimento ou a posição de um sistema mecânico, quando a magnitude é alternadamente maior e menor que algum valor médio. Isso a distingue de Choque, que é um evento transitório, e Oscilação, o termo geral para qualquer grandeza que varie dessa maneira. Fundamentalmente, também define as propriedades físicas fundamentais que governam o comportamento vibracional de qualquer sistema: Massa (Inércia), a propriedade que resiste à aceleração; Rigidez (Mola), a propriedade que resiste à deformação; e Amortecimento, a propriedade que dissipa energia do sistema, causando o decaimento das oscilações. O conceito de Graus de Liberdade também é introduzido, definindo o número de coordenadas independentes necessárias para descrever o movimento do sistema.

2. 2. Parâmetros de vibração e choque:

   Este capítulo define as grandezas essenciais usadas para medir e descrever o movimento vibracional. Ele fornece definições formais para as principais características de uma oscilação. Freqüência é definido como o número de ciclos de um movimento periódico que ocorrem em uma unidade de tempo (medido em Hertz, Hz). Amplitude é o valor máximo da grandeza oscilante. A norma então esclarece os três parâmetros primários de movimento: Deslocamento (quão longe algo se move), Velocidade (quão rápido ele se move) e Aceleração (a taxa de variação da velocidade, que está relacionada às forças que atuam no sistema). Esta seção também define com precisão as diferentes maneiras pelas quais a amplitude de um sinal é quantificada: De pico a pico (a excursão total do valor máximo positivo ao valor máximo negativo), Pico (o valor máximo a partir de zero), e RMS (Raiz Quadrática Média), que é a métrica mais comum para vibração geral, pois está relacionada ao conteúdo de energia do sinal.

3. 3. Instrumentação e Medição:

   Esta seção se concentra na terminologia do equipamento utilizado para capturar sinais de vibração. Ela define um Transdutor (ou sensor) como um dispositivo projetado para converter uma grandeza mecânica (vibração) em um sinal elétrico. Em seguida, define os tipos mais comuns de transdutores usados no monitoramento de máquinas: Acelerômetro, que é um sensor de contato que mede a aceleração e é o tipo de sensor mais versátil e comum; e o Sonda de proximidade (ou sonda de correntes parasitas), que é um sensor sem contato que mede o deslocamento relativo entre a sonda e um alvo condutor, normalmente um eixo rotativo. A seção também define a instrumentação associada, como amplificadores de sinal, filtros e o hardware e software de aquisição de dados (analisadores) usado para processar e exibir os sinais.

4. 4. Processamento e análise de sinais:

   Este capítulo define o vocabulário das técnicas matemáticas utilizadas para transformar dados brutos de vibração em informações de diagnóstico. Define os dois domínios principais de análise: Forma de onda temporal, que é um gráfico de amplitude versus tempo, e o Espectro (ou gráfico de domínio de frequência), que mostra amplitude versus frequência. O padrão define Análise Espectral como o processo de decomposição de um sinal de tempo em suas frequências constituintes. O algoritmo matemático usado para fazer isso é o FFT (Transformada Rápida de Fourier). Esta seção também define características espectrais importantes como Harmônicos (múltiplos inteiros de uma frequência fundamental) e Bandas laterais (frequências que aparecem em torno de uma frequência central). Além disso, define conceitos críticos para o processamento de sinais digitais, como Aliasing (uma forma de distorção que ocorre se a taxa de amostragem for muito baixa) e Janelamento (a aplicação de uma função matemática para reduzir um erro conhecido como vazamento espectral).

5. 5. Características dos Sistemas (Análise Modal):

   Esta seção define a terminologia usada para descrever as propriedades dinâmicas inerentes de uma estrutura mecânica. Ela define Frequência Natural como uma frequência na qual um sistema vibrará se for perturbado de sua posição de equilíbrio e então for permitido mover-se livremente. Quando uma frequência de força externa coincide com uma frequência natural, o fenômeno de Ressonância ocorre, o que é definido como uma condição de amplitude máxima de vibração. Esta seção também define os termos usados na análise modal experimental, como Forma de Modo (o padrão característico de deflexão de uma estrutura em uma frequência natural específica) e o Função de Resposta de Frequência (FRF), que é uma medida que caracteriza a relação de entrada-saída de um sistema e é usada para identificar suas frequências naturais e propriedades de amortecimento.

6. 6. Monitoramento de condições e diagnóstico:

   Este capítulo final define os termos relacionados à aplicação prática da análise de vibração para manutenção de máquinas. Ele define Monitoramento de Condições como o processo de monitoramento de um parâmetro de condição em máquinas (neste caso, vibração) a fim de identificar uma mudança significativa que seja indicativa de uma falha em desenvolvimento. Com base nisso, Diagnóstico é definido como o processo de utilização dos dados monitorados para identificar a falha específica, sua localização e sua gravidade. A norma também introduz o conceito mais avançado de Prognósticos, que é o processo de previsão da condição futura da máquina e sua vida útil restante. Ele também fornece definições para indicadores-chave de diagnóstico que são calculados a partir do sinal de vibração, como Fator de crista e Curtose, que são métricas estatísticas usadas para detectar falhas iniciais em rolamentos e engrenagens.

Importância fundamental

• Comunicação Interdisciplinar: Ele fornece uma linguagem comum para engenheiros mecânicos, especialistas em confiabilidade, técnicos e acadêmicos se comunicarem de forma eficaz.
• Documento de apoio: É a referência principal para a terminologia usada em quase todas as outras normas ISO relacionadas ao monitoramento de vibração e condição. Quando outra norma utiliza um termo como "severidade da vibração", ele é formalmente definido na ISO 2041.
• Fundação Educacional: Para qualquer pessoa que esteja aprendendo na área de análise de vibração, esta norma representa a fonte confiável para a terminologia e definições corretas.

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