Compreender a velocidade de funcionamento (1X)
Velocidade de rotação é a frequência fundamental em análise de vibração que corresponde à velocidade de rotação do eixo de uma máquina — a frequência com que o eixo completa uma volta completa. Na terminologia das vibrações, é quase sempre expressa como 1X. É o ponto de referência de quase todos os diagnósticos: assim que se sabe onde o 1X se situa no espetro, a maioria das outras frequências de interesse pode ser obtida como múltiplos (harmónicos) ou frações (sub-harmonics) of it.
1. Definição: O que é a velocidade de funcionamento?
Se uma ventoinha funcionar a 1800 rotações por minuto (RPM), a sua frequência de velocidade de funcionamento 1X é de 1800 CPM (ciclos por minuto), o que equivale a 30 Hz (1800 ÷ 60). A conversão é simplesmente Hz = RPM ÷ 60, e vale a pena ter ambas as unidades na cabeça, pois os espectros são, por vezes, apresentados em CPM e, outras vezes, em Hz.
A frequência 1X serve como ponto de referência principal em quase todos os trabalhos de diagnóstico. Uma medição raramente tem significado por si só; só ganha sentido quando é expressa em relação à velocidade do eixo. É por isso que localizar a frequência 1X é a primeira coisa que um analista faz ao analisar qualquer novo espetro.
2. Porque É que o 1X É Tão Importante?
A frequência 1X é importante porque muitas das avarias mais comuns e significativas nas máquinas geram vibrações exatamente nessa frequência. Um nível elevado na frequência 1X é, por si só, um forte indicador de que algo está errado — e o padrão das frequências circundantes costuma revelar o que é.
Falhas comuns que se manifestam no 1X incluem:
- Desequilíbrio: A causa mais comum de vibração elevada no eixo 1X. Uma distribuição irregular da massa provoca uma força centrífuga que gira à velocidade do eixo, produzindo uma vibração sinusoidal pura na frequência fundamental (1X). O desequilíbrio puro apresenta pouco ou nenhum conteúdo harmónico.
- Desalinhamento: Embora seja frequentemente dominado por uma forte componente 2X, o desalinhamento angular e paralelo também pode aumentar significativamente a componente 1X.
- Veio Empenado: Comporta-se mecanicamente como uma forma de desequilíbrio, produzindo um pico 1X elevado (frequentemente com um forte axial componente que ajuda a distingui-lo).
- Excentricidade: Uma polia excêntrica, uma engrenagem ou o núcleo de um rotor gera um pico de 1X, uma vez que o seu ponto mais alto de rotação exerce pressão sobre o sistema uma vez por volta.
- Ressonância: Se uma estrutura frequência natural está próxima da velocidade de funcionamento, mesmo uma pequena força de excitação — um ligeiro desequilíbrio, por exemplo — é amplificada de forma significativa, produzindo uma vibração extremamente elevada a 1X. É por isso que a relação entre 1X e qualquer ressonância próxima velocidade crítica é tão importante.
Uma vez que tantas causas se sobrepõem no 1X, a amplitude por si só não constitui um diagnóstico. O passo decisivo consiste em medir o 1X fase além disso, o que permite distinguir o desequilíbrio de um eixo torto, de um pé mole ou de ressonância.
3. Harmónicos e sub-harmónicos da velocidade de funcionamento
Uma vez identificado o 1X, o resto do espectro pode ser interpretado em relação a ele:
- Harmónicos (2X, 3X, 4X, …): Múltiplos inteiros da velocidade de funcionamento. Normalmente, indicam desalinhamento (a strong 2X), folga mecânica (uma longa série de harmónicos) e outros efeitos não lineares. O forma da família harmónica é frequentemente mais reveladora do que o 1X por si só.
- Sub-harmónicas (0,5X, 1/3X, …): Frações da velocidade de funcionamento, frequentemente associadas à instabilidade da película de óleo em mancais de deslizamento — classic redemoinho de óleo aparece na gama de 0,4–0,48X — ou com folga na caixa de chumaceira. Estes enquadram-se na categoria mais ampla de vibração subsíncrona.
Descrever as frequências como múltiplos de uma velocidade fundamental é a base de Análise de ordens. Em máquinas de velocidade variável, é essencial monitorizar a vibração por «ordens» em vez de frequências fixas (Hz), porque cada pico relacionado com a velocidade se desloca com o eixo, enquanto as ressonâncias estruturais permanecem fixas — e é precisamente essa diferença que permite distingui-las. O Calculadora de Frequência Harmónica converte uma rotação por minuto (RPM) nas suas frequências da ordem de 1 a 10 para uma consulta rápida.
4. Como se mede a velocidade de funcionamento?
A velocidade de funcionamento é determinada de uma de duas formas:
- A partir do espectro de vibração: Na maioria dos casos, um pico nítido corresponde à rotação do eixo e é, normalmente, o primeiro pico significativo que um analista identifica. Isto funciona bem quando a máquina funciona a uma velocidade constante e conhecida.
- Usando um tacómetro: Um tacómetro fornece uma medição direta e inequívoca da velocidade, gerando um impulso por volta, que é transmitido ao analisador de vibração. Isto não só confirma a frequência 1X, como também permite o uso de técnicas avançadas, tais como a análise de fase e a análise de ordem.
A função do tacómetro é o que torna o 1X acionável, em vez de meramente observável. Um instrumento portátil de dois canais, como o Balanset-1A obtém o seu sinal de velocidade a partir de um tacómetro ótico que é acionado por uma fita de fita refletora, sincroniza os dados de vibração com o ângulo do veio e fornece a amplitude e fase síncronas de 1×. Essa referência de fase é precisamente o que transforma um pico de desequilíbrio 1X numa leitura repetível de amplitude e fase. A fase medida é a fase de resposta relativamente à marca do tacómetro — não o ângulo do ponto pesado em si, uma vez que a resposta se atrasa em relação ao ponto pesado numa quantidade que depende da proximidade entre a velocidade de rotação e uma ressonância, mais os atrasos da instrumentação — pelo que o método dos coeficientes de influência (massa de ensaio) é utilizado para converter essas leituras numa peso de correcção de dimensão e localização conhecidas durante equilibragem no local.
