Batimentos na Análise de Vibrações: Causas e Identificação

Definição: O que é uma batida de vibração?

No contexto da análise de vibração, uma bater ou batendo é um fenômeno característico, caracterizado por uma subida e descida periódicas na amplitude de um sinal de vibração. Essa modulação ocorre quando dois sinais de vibração distintos, de frequências muito próximas, mas não idênticas, estão presentes simultaneamente e se combinam. A forma de onda temporal resultante se assemelha a uma única onda senoidal, cuja amplitude aumenta e diminui lentamente em um padrão rítmico.

A física por trás da surra

O batimento é resultado de interferência construtiva e destrutiva. Quando os picos das duas ondas vibratórias se alinham (em fase), suas amplitudes se somam, resultando em uma amplitude geral maior. Quando o pico de uma onda se alinha com o vale da outra (fora de fase), elas se cancelam, resultando em uma amplitude geral menor. Esse ciclo contínuo de reforço e cancelamento cria o padrão sonoro e vibratório característico de "batimento" ou "trinado".

A frequência desta modulação de amplitude, conhecida como frequência de batimento, é igual à diferença absoluta entre as duas frequências de origem.

Frequência de batimento = |Frequência 1 – Frequência 2|

Por exemplo, se duas máquinas estiverem gerando vibrações a 29,5 Hz e 30,5 Hz, a frequência de batimento resultante será |29,5 – 30,5| = 1,0 Hz. Isso significa que a amplitude geral da vibração aumentará e diminuirá uma vez a cada segundo.

Causas comuns de batidas em máquinas industriais

A presença de uma frequência de batimento é uma pista diagnóstica valiosa, pois indica a existência de duas frequências de condução próximas. Fontes comuns em ambientes industriais incluem:

• Várias máquinas em uma estrutura comum: O exemplo mais clássico são duas bombas ou ventiladores com projetos idênticos operando na mesma plataforma ou sistema de tubulação. Se suas velocidades de operação forem ligeiramente diferentes (por exemplo, 1780 RPM e 1785 RPM), eles produzirão um batimento de baixa frequência.
• Motores elétricos: A batida pode ocorrer entre a frequência de rotação do motor e uma frequência elétrica, como a frequência de passagem de polo em um motor de indução.
• Bombas ou compressores multiestágios: Interação entre diferentes estágios que estão sendo executados em velocidades efetivas ligeiramente diferentes.
• Caixas de engrenagens: Interação entre duas engrenagens com número semelhante de dentes.
• Pulsações hidráulicas ou aerodinâmicas: Interação entre duas fontes diferentes de turbulência relacionada ao fluxo.

Como identificar batimentos em dados de vibração

Análise de forma de onda temporal

A forma de onda temporal é a maneira mais direta de observar o batimento. O sinal mostrará um padrão claro e repetitivo de modulação de amplitude. O tempo entre dois picos (ou vales) de amplitude consecutivos é o período da frequência de batimento.

Análise de espectro de frequência (FFT)

No espectro de frequência, uma batida aparecerá como dois picos distintos localizados muito próximos um do outroUma FFT padrão pode não ter resolução suficiente para separá-los, fazendo com que pareçam um único pico amplo. Para diagnosticar corretamente um batimento, o analista deve usar uma FFT de alta resolução (aumentando o número de linhas espectrais). Isso identificará claramente os dois componentes de frequência individuais que estão causando o batimento.

Bater é um problema?

Bater em si não é um defeito, mas sim um sintoma de frequências interagindo. No entanto, pode ser problemático:

• Barulho irritante: O som crescente e decrescente pode ser mais perceptível e irritante para o pessoal do que um ruído constante.
• Preocupações com a amplitude de pico: A amplitude máxima durante a fase de interferência construtiva pode ser quase o dobro da amplitude dos sinais individuais. Esse nível de pico pode exceder os limites de alarme ou causar estresse excessivo nos componentes, mesmo que a vibração média seja aceitável.
• Mascarando outros problemas: O sinal flutuante às vezes pode dificultar a identificação de outros problemas de vibração subjacentes.

Resolver uma batida problemática normalmente envolve identificar as duas frequências de origem e tentar alterar a velocidade de uma das máquinas ou introduzir amortecimento para atenuar os picos de amplitude.

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