ISO 13373-1: Monitoramento de condições e diagnóstico de máquinas – Monitoramento de condições de vibração – Parte 1: Procedimentos gerais

Resumo

A ISO 13373-1 estabelece um procedimento sistemático e repetível para a realização de medições e análises de vibração como parte de um programa de monitoramento de condições. Ela serve como um guia prático fundamental para a configuração de um programa de monitoramento, detalhando tudo, desde a seleção de pontos e parâmetros de medição até a coleta de dados e análises básicas. O objetivo é garantir que os dados de vibração coletados sejam consistentes, confiáveis e adequados para detectar mudanças nas condições de uma máquina ao longo do tempo. Esta norma formaliza essencialmente as melhores práticas para coleta de dados baseada em rotas.

Índice (Estrutura Conceitual)

A norma fornece um guia passo a passo para estabelecer uma rotina robusta de monitoramento de vibração:

1. 1. Âmbito e objetivos:

   Este capítulo fundamental define explicitamente o propósito da norma, que é estabelecer um conjunto genérico, sistemático e repetível de procedimentos para todo o processo de monitoramento da condição de vibração. O objetivo principal é garantir que os dados de vibração sejam adquiridos de forma consistente e confiável, tornando-os adequados à sua finalidade pretendida: detectar mudanças no comportamento dinâmico de uma máquina ao longo do tempo. A norma foi projetada para ser a espinha dorsal dos procedimentos para a configuração de um novo programa de monitoramento de vibração ou para a auditoria de um programa existente. Ela enfatiza que, ao seguir esses procedimentos, uma organização pode criar um banco de dados de alta qualidade do histórico de vibração da máquina, que é o pré-requisito essencial para a detecção eficaz de falhas, análise de tendências e diagnósticos. Ela esclarece que esta parte da norma abrange a metodologia geral, enquanto as partes subsequentes (por exemplo, ISO 13373-2) fornecem técnicas de diagnóstico mais detalhadas.

2. 2. Medição e seleção de sensores:

   Este capítulo aborda as decisões críticas que constituem a base de qualquer medição de vibração. Ele exige uma abordagem estruturada para a seleção dos pontos de medição, enfatizando que eles devem estar o mais próximo possível dos mancais da máquina para capturar com precisão as forças transmitidas pelo rotor. Ele fornece orientações detalhadas sobre a orientação das medições (horizontal, vertical, axial) para garantir uma imagem tridimensional completa do movimento da máquina. Uma parte significativa desta seção é dedicada à seleção do sensor, explicando as compensações entre os diferentes tipos de transdutores. Ele destaca que acelerômetro é a escolha mais comum devido à sua ampla faixa de frequência e robustez, mas também discute o uso de sondas de velocidade e sensores sem contato sondas de proximidade para aplicações específicas. Fundamentalmente, ele enfatiza que a qualidade dos dados depende diretamente do método de montagem do sensor, fornecendo uma forte recomendação para o uso de montagens de pinos permanentes para dados da mais alta qualidade e repetíveis, e referenciando as diretrizes detalhadas em ISO 5348.

3. 3. Parâmetros de medição:

   Esta seção é indiscutivelmente a mais técnica, pois define as configurações do coletor de dados que determinam a qualidade e a utilidade dos dados espectrais e de forma de onda. Ela fornece uma metodologia detalhada para selecionar esses parâmetros com base na máquina específica e nas possíveis falhas monitoradas. Os principais parâmetros abordados incluem:

   • Faixa de frequência (Fmáx): A norma explica como selecionar a frequência máxima para a medição. Esta deve ser alta o suficiente para capturar as assinaturas de interesse, como os tons de alta frequência de defeitos de rolamento ou malha de engrenagens, sem ser tão alto a ponto de introduzir ruído desnecessário.
   • Resolução: Isso se refere ao número de linhas no FFT espectro. A norma fornece orientações sobre a escolha de uma resolução suficiente para separar componentes de frequência com espaçamento próximo, o que é fundamental para identificar bandas laterais em torno de uma frequência de malha de engrenagens ou distinguir entre velocidades de operação com espaçamento próximo em uma máquina com múltiplos eixos.
   • Média: A norma explica o uso da média de sinal para melhorar a relação sinal-ruído e fornecer uma medição mais estável e repetível. Ela descreve diferentes tipos de média, como média RMS e retenção de pico, e quando aplicá-los.
   • Janelamento: Isto explica a necessidade de aplicar uma função de janela (como uma janela de Hanning) aos dados de tempo antes de executar a FFT para minimizar um erro conhecido como vazamento espectral.
4. 4. Procedimentos de aquisição de dados:

   Este capítulo aborda a etapa de configuração e a execução, fornecendo um procedimento rigoroso para o próprio ato de coleta de dados. O foco principal é garantir que cada medição realizada seja comparável a todas as medições passadas e futuras. Ele enfatiza fortemente a documentação das condições operacionais da máquina no momento do teste, incluindo sua velocidade de rotação, carga, temperatura e quaisquer outras variáveis relevantes do processo. Isso é fundamental porque uma mudança nessas condições pode alterar significativamente a assinatura de vibração de uma máquina e, sem esse contexto, uma mudança na vibração pode ser mal interpretada como uma falha em desenvolvimento. A norma também fornece uma lista de verificação para verificar a integridade da cadeia de medição antes da coleta de dados, garantindo que o sensor esteja montado corretamente, o cabo em boas condições e as configurações do coletor de dados estejam corretas.

5. 5. Análise e avaliação de dados:

   Após a coleta de dados de alta qualidade, este capítulo fornece a estrutura para sua interpretação. Ele formaliza a abordagem dupla de avaliação, introduzida pela primeira vez em padrões como ISO 10816-1O primeiro método é a **comparação de limite absoluto**, onde o valor de vibração de banda larga medido é comparado com gráficos de severidade predefinidos (por exemplo, da série ISO 10816) para determinar se a máquina está em uma condição "Boa", "Satisfatória" ou "Insatisfatória". O segundo método, mais poderoso, é a **análise de tendências**. Isso envolve plotar valores de medição ao longo do tempo para estabelecer uma linha de base estável e, em seguida, procurar desvios significativos dessa linha de base. A norma enfatiza que detectar uma mudança é frequentemente mais importante do que o valor absoluto. Ela fornece a metodologia para definir níveis de alarme de "Alerta" e "Desarme" baseados em dados - por exemplo, definir um Alerta se a vibração dobrar (um aumento de 100%) e um Desarme se quintuplicar (um aumento de 400%) de sua linha de base normal, mesmo que os valores absolutos ainda estejam dentro de uma zona aceitável.

6. 6. Identificação básica de falhas:

   Este capítulo final serve como uma introdução ao processo de diagnóstico. Embora o foco principal da Parte 1 seja a aquisição e detecção de dados, esta seção preenche a lacuna para o diagnóstico, explicando o princípio fundamental de que diferentes falhas mecânicas e elétricas geram padrões únicos e reconhecíveis nos dados de vibração. Ela introduz o conceito de correlação de frequências específicas no Espectro FFT às suas fontes físicas na máquina. Por exemplo, ele explica que um pico alto exatamente uma vez a velocidade de execução (1X) é tipicamente indicativo de desequilíbrio, enquanto um pico alto na velocidade de corrida 2X geralmente indica desalinhamento. Ele também descreve como picos de alta frequência e não síncronos podem ser associados a defeitos de rolamento. Este capítulo fornece o conhecimento fundamental necessário para que um analista inicie o processo de análise de causa raiz, que é o assunto de padrões mais avançados na série ISO 13373.

Conceitos-chave

• Consistência e repetibilidade: O tema central da norma: um programa de monitoramento é inútil se os dados não forem coletados de forma consistente. A ISO 13373-1 fornece as regras para atingir esse objetivo.
• Qualidade dos dados: O padrão dá grande ênfase aos fatores que influenciam a qualidade dos dados, especialmente a montagem do transdutor e a seleção de configurações de medição apropriadas (por exemplo, faixa de frequência, resolução).
• Fundação para um Programa: Esta norma não é um guia de diagnóstico que ensina como identificar falhas específicas. Em vez disso, é o primeiro passo essencial que ensina como *coletar corretamente os dados* que serão usados para diagnósticos (o que é abordado em outras normas, como a ISO 13373-2 e -3).

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