Instrumento de Equilíbrio ao Preço de um Vibrometro

É possível? Com determinação - SIM!

Os instrumentos de equilibragem ocupam, legitimamente, um lugar especial entre a vasta gama de equipamentos utilizados nas medições vibroacústicas. Isto deve-se, em grande parte, ao facto de esta classe de instrumentos, para além de desempenhar funções metrológicas, cumprir também um papel tecnológico. Essencialmente, trata-se de um equipamento tecnológico utilizado para reduzir o desequilíbrio de mecanismos rotativos.

Como resultado, oferece uma elevada eficiência económica, permitindo uma melhoria significativa da qualidade dos produtos com investimentos de capital relativamente pequenos quando se implementa equipamento de equilibragem. Isto é especialmente verdade para as indústrias onde uma quantidade significativa de equipamento rotativo é operada ou fabricada (por exemplo, empresas de moagem, fábricas que produzem ventiladores, etc.).

Nessas empresas, o período de retorno do investimento em equipamento de equilibragem de preço moderado, que varia entre 2500 e 10000 euros, não excede normalmente 6-7 meses.

No entanto, existem muitas pequenas e médias empresas interessadas em equilibrar os seus próprios produtos, para as quais mesmo estas despesas relativamente pequenas são onerosas. Estas empresas podem incluir oficinas de reparação de automóveis, instalações de reparação e manutenção de motores eléctricos, oficinas de reparação de bombas e ventiladores, etc. Para estas empresas, a aquisição de equipamento de equilibragem aos preços de mercado actuais é frequentemente difícil, ou mesmo impossível.

Para referência, a Tabela 1 fornece informações sobre alguns dos mais conhecidos instrumentos de equilibragem para equipamentos rotativos atualmente no mercado. Como se pode ver na tabela, os preços destes instrumentos podem variar entre 2500 e 25000 euros, consoante o fabricante e a sua funcionalidade.

Tabela 1. Os preços são retirados de fontes públicas: sítios Web dos fabricantes, ebay, alibaba.com, etc.

Dispositivos

Balancim portátil e analisador de vibrações Balanset-1A

€1,751.00

Peças

Sensor de vibração

€90.00

Peças

Sensor ótico (tacómetro laser)

€124.00

Dispositivos

Balanset-4

€6,803.00

Peças

Tamanho do suporte magnético-60-kgf

€46.00

Peças

Fita reflectora

€10.00

Dispositivos

Balanço dinâmico "Balanset-1A" OEM

€1,561.00

À primeira vista, na era do rápido desenvolvimento da eletrónica moderna, estes preços podem parecer excessivamente elevados. No entanto, vários factores objectivos limitam a possibilidade de minimizar o custo dos instrumentos de equilibragem e dos vibrómetros.

Em primeiro lugar, o equipamento de equilibragem não é procurado em volumes comparáveis aos da produção de computadores, telemóveis ou televisores. É normalmente produzido em pequenos e médios lotes, o que afecta naturalmente o seu custo.

Em segundo lugar, o preço deste equipamento é significativamente influenciado pelo custo de, pelo menos, dois sensores de vibração incluídos na sua composição, que são bastante caros. Por exemplo, o custo de sensores bem conhecidos situa-se, em média, entre os 300 e os 900 euros cada.

Em terceiro lugar, são efectuadas despesas significativas para o desenvolvimento de software especializado para instrumentos de equilibragem, o que, tendo em conta os volumes de produção relativamente pequenos, também contribui para o aumento do seu custo.

No entanto, existem reservas para reduzir o custo do equipamento de equilibragem, e tentámos utilizá-las no desenvolvimento do nosso novo instrumento, denominado "Balanset-1A".

Seguimos estas directrizes:

• Tentativa de implementar um esquema estrutural do instrumento que utilize ao máximo componentes produzidos em massa por outros fabricantes.
• Explorar a opção de utilizar sensores de vibração mais baratos para reduzir o custo do nosso equipamento.
• Utilizar ao máximo os algoritmos de gestão de instrumentos de equilíbrio desenvolvidos pelos nossos especialistas nos últimos 20 anos e implementados com sucesso em projectos anteriores.

Como resultado da implementação dos princípios acima descritos, foi desenvolvido o conjunto de equilibragem "Balanset-1A", composto pelas seguintes unidades principais:

• Uma unidade de medição com microprocessador com uma saída USB para ligação a um computador.
• Um computador portátil equipado com software especializado para resolver tarefas de equilíbrio.
• Dois sensores de vibração relativamente baratos.
• Um sensor de ângulo de fase de laser.

A unidade de medição do instrumento foi desenvolvida com base no CPU Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3 produzido em série. A unidade de medição está ligada a um computador (normalmente um netbook ou portátil) através de um canal USB, através do qual o processo de equilibragem é gerido e os resultados da medição e do cálculo são apresentados.

A implementação desta estrutura do instrumento de equilibragem, baseada na utilização de componentes produzidos em série, permitiu-nos reduzir significativamente os custos de desenvolvimento e fabrico da sua parte de hardware.

Um elemento igualmente importante na redução do custo do nosso produto foi a utilização de acelerómetros capacitivos como sensores de vibração, que são atualmente produzidos em massa por vários fabricantes e têm um baixo custo.

Além disso, como mencionado anteriormente, o desenvolvimento do software para o novo instrumento de balanceamento utilizou extensivamente algoritmos desenvolvidos por nossos especialistas nos últimos 20 anos. Isto reduziu significativamente a intensidade do trabalho de desenvolvimento e depuração do software, afectando positivamente o custo do equipamento.

O resultado global do nosso trabalho é que o custo do conjunto de equilibragem proposto (sem computador) com todos os acessórios necessários (incluindo ímanes para a montagem dos sensores de vibração, um suporte magnético para o sensor de ângulo de fase, uma pen drive com software e uma mala de transporte) não excede atualmente os 2000 euros (1500 para o conjunto Balanset-oem).

Em conclusão, podemos afirmar que o nosso conjunto de equilibragem "Balanset" proposto é muitas vezes significativamente mais barato do que o equipamento disponível de objetivo semelhante (ver Quadro 1). Na prática, o seu preço é frequentemente comparável ao custo dos vibrómetros normais atualmente disponíveis no mercado.