ISO 20816-1: Vibração mecânica – Medição e avaliação da vibração da máquina – Parte 1: Diretrizes gerais

Resumo

A ISO 20816-1 é a norma internacional moderna e atual que fornece as diretrizes gerais para medição e avaliação de vibração em máquinas. Trata-se de uma atualização significativa, pois substitui e combina os princípios de duas normas fundamentais mais antigas: ISO 10816-1 (que abrangeu medições em peças não rotativas) e ISO 7919-1 (que abrange medições em eixos rotativos). Esta nova norma fornece uma estrutura unificada para avaliar a vibração de uma máquina como um todo, considerando as medições do corpo e do eixo em conjunto para uma avaliação mais abrangente.

Índice (Estrutura Conceitual)

O padrão integra e atualiza os conceitos de seus predecessores em uma estrutura coesa:

1. 1. Escopo e Tipos de Medição:

   Este capítulo inicial define o escopo abrangente da norma, estabelecendo-a como o principal guia para avaliar a vibração de uma ampla gama de máquinas industriais em condições operacionais. Sua característica mais significativa é a unificação formal de duas filosofias de medição distintas. Ele fornece metodologias detalhadas para medir a vibração em ambos:

   • Peças não rotativas: Refere-se a medições realizadas nos componentes estacionários de uma máquina, normalmente as caixas de mancal. A norma reafirma que a métrica preferencial para esse tipo de medição é a banda larga. RMS (Raiz Quadrática Média) velocidade, medido com sensores sísmicos como acelerómetros. Esta medição reflete a energia destrutiva que está sendo transmitida à estrutura da máquina.
   • Eixos rotativos: Refere-se a medições do movimento dinâmico do próprio eixo, em relação a um ponto fixo (geralmente a caixa do mancal). A norma especifica que isso deve ser medido com um sensor sem contato. sondas de proximidade, e a métrica preferida é De pico a pico deslocamento. Esta medição quantifica diretamente o quanto o eixo está se movendo dentro da folga do rolamento.
2. 2. Instrumentação:

   Este capítulo especifica os requisitos técnicos para todo o sistema de medição, a fim de garantir precisão e consistência, abrangendo medições sísmicas (revestimento) e sem contato (eixo). Ele determina que a instrumentação, incluindo o transdutor, o cabeamento e o analisador, deve ser capaz de medir com precisão os parâmetros especificados (velocidade RMS ou deslocamento pico a pico) na faixa de frequência necessária para o tipo de máquina. A norma enfatiza a importância da calibração regular de toda a cadeia de medição em relação a um padrão conhecido e rastreável. Além disso, fornece orientações essenciais sobre a instalação adequada do sensor, referenciando normas específicas para a montagem de acelerômetros (ISO 5348) e sondas de proximidade (por exemplo, API 670) para minimizar erros de medição e garantir que os dados sejam confiáveis e repetíveis ao longo do tempo.

3. 3. Critérios de avaliação:

   Esta seção constitui o cerne da metodologia de avaliação, dando continuidade à comprovada abordagem de dois critérios de normas anteriores. Ela fornece uma estrutura detalhada para avaliar as condições da máquina com base em valores absolutos e variações ao longo do tempo:

   • Critério 1 (Limites Absolutos): Este critério envolve a comparação da magnitude absoluta da vibração medida (velocidade do revestimento ou deslocamento do eixo) com limites predefinidos. Esses limites são normalmente estabelecidos com base em dados estatísticos de uma grande população de máquinas semelhantes ou em orientações específicas de outras partes da série ISO 20816. Ele serve como referência fundamental para a saúde geral da máquina e é essencial para testes de aceitação.
   • Critério 2 (Mudança da linha de base): Este critério se concentra na mudança na magnitude da vibração a partir de uma referência ou condição de linha de base conhecida e estável. A norma enfatiza que uma mudança significativa, mesmo que o valor absoluto ainda seja considerado aceitável pelo Critério 1, é frequentemente o indicador mais precoce e confiável de uma falha em desenvolvimento. Este critério é a base da manutenção preditiva baseada em tendências.
4. 4. Zonas de Avaliação:

   Para simplificar a aplicação do Critério 1, a norma continua a utilizar a estrutura bem estabelecida de quatro zonas para classificar a severidade absoluta da vibração. Essas zonas fornecem um método claro e codificado por cores para comunicar as condições da máquina. É importante observar que esta parte geral da norma define apenas o *conceito* das zonas; os valores numéricos específicos para os limites das zonas são fornecidos nas partes específicas da máquina da norma (por exemplo, ISO 20816-3). As zonas são definidas como:

   • Zona A: A vibração de máquinas recém-comissionadas ou reformadas normalmente se enquadra nessa zona.
   • Zona B: Máquinas com vibração dentro desta zona são normalmente consideradas aceitáveis para operação irrestrita a longo prazo.
   • Zona C: Máquinas com vibração nesta zona são normalmente consideradas insatisfatórias para operação contínua a longo prazo. Medidas corretivas devem ser programadas.
   • Zona D: Os valores de vibração dentro desta zona são normalmente considerados graves o suficiente para causar danos à máquina.
5. 5. Avaliação e aceitação combinadas:

   Esta seção final fornece uma síntese crucial dos princípios da norma. Ela recomenda formalmente uma abordagem de avaliação combinada, especialmente para máquinas críticas equipadas com sondas sísmicas e sem contato. Ela orienta o usuário a avaliar tanto a vibração do revestimento (refletindo as forças transmitidas à estrutura) quanto a vibração do eixo (refletindo o comportamento dinâmico do rotor) para formar um julgamento mais completo e confiável da saúde geral da máquina. Esta seção também distingue claramente entre os critérios usados para teste de aceitação (para máquinas novas ou reparadas), que normalmente exige que os níveis de vibração se enquadrem nas Zonas A ou B mais rigorosas, e os critérios para monitoramento operacional de máquinas em serviço, onde pontos de ajuste de alarme estabelecidos (Alerta e Disparo) com base em limites absolutos e mudanças significativas da linha de base são as principais ferramentas para avaliação diária das condições.

Conceitos-chave

• Unificação de Padrões: O aspecto mais importante da ISO 20816-1 é que ela substitui e unifica as normas anteriormente separadas para vibração de carcaça (ISO 10816-1) e eixo (ISO 7919-1). Isso promove uma abordagem mais holística para a análise de máquinas.
• Filosofia de medição dupla: A norma recomenda fortemente o uso de medições de vibração tanto no revestimento quanto no eixo sempre que possível, pois fornecem informações complementares. Alta vibração no revestimento pode indicar um problema estrutural, enquanto alta vibração no eixo pode indicar um problema na dinâmica do rotor.
• Modernização: Ele atualiza as diretrizes gerais para refletir as práticas modernas de instrumentação e análise de dados que evoluíram desde que os padrões originais foram publicados.
• Fundação para Partes Específicas: Assim como suas antecessoras, esta norma “Parte 1” fornece a estrutura geral. Limites numéricos específicos para as zonas de avaliação para diferentes tipos de máquinas são detalhados em outras partes da série ISO 20816 (por exemplo, ISO 20816-3 para máquinas industriais).

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