Guia completo da ISO 20816-3: Análise técnica abrangente

Introdução

Esta norma estabelece diretrizes para a avaliação das condições de vibração de equipamentos industriais com base em medições de:

1. Vibração em rolamentos, pedestais de rolamentos e caixas de rolamentos no local onde o equipamento está instalado;
2. Vibração radial de eixos de conjuntos de máquinas.

Com base na experiência operacional com equipamentos industriais, dois critérios para avaliação da condição de vibração foram estabelecidos:

• Critério I: Valor absoluto do parâmetro de vibração de banda larga monitorado
• Critério II: Alteração neste valor (em relação a um valor basal)

Evolução das normas de vibração: a convergência das normas ISO 10816 e ISO 7919

A história da padronização de vibrações representa uma mudança gradual de diretrizes fragmentadas e específicas para cada componente em direção a uma avaliação holística de máquinas. Historicamente, a avaliação de máquinas era dividida em duas partes:

• Série ISO 10816: Focado na medição de peças não rotativas (caixas de rolamentos, pedestais) usando acelerômetros ou transdutores de velocidade.
• Série ISO 7919: Análise da vibração de eixos rotativos em relação aos mancais, principalmente utilizando sondas de correntes parasitas sem contato.

Essa separação frequentemente levava a ambiguidade diagnóstica. Uma máquina pode apresentar vibração aceitável na carcaça (Zona A de acordo com a ISO 10816), enquanto simultaneamente sofre de excentricidade ou instabilidade perigosas do eixo (Zona C/D de acordo com a ISO 7919), particularmente em cenários que envolvem carcaças pesadas ou mancais de película fluida, onde a transmissão de energia vibratória é atenuada.

Seção 1 — Âmbito de aplicação

Esta norma estabelece requisitos gerais para a avaliação das condições de vibração de equipamentos industriais (doravante "máquinas") com potência nominal acima de 15 kW e velocidades de rotação de 120 a 30.000 rpm, com base em medições de vibração em peças não rotativas e em eixos rotativos em condições normais de funcionamento da máquina no local de instalação.

A avaliação é realizada com base no parâmetro de vibração monitorado e em mudanças Neste parâmetro, durante a operação da máquina em regime permanente, os valores numéricos dos critérios de avaliação de condição refletem a experiência operacional com máquinas deste tipo; contudo, podem ser inaplicáveis em casos específicos relacionados às condições operacionais e ao projeto particulares de uma determinada máquina.

Esta norma aplica-se a:

1. Turbinas a vapor e geradores com potência de até 40 MW (ver Notas 1 e 2)
2. Turbinas a vapor e geradores com potência de saída superior a 40 MW e velocidades de rotação além de 1500, 1800, 3000 e 3600 rpm (ver Nota 1)
3. Compressores rotativos (centrífuga, axial)
4. turbinas a gás industriais com potência até 3 MW (ver Nota 2)
5. Motores turbofan
6. Motores elétricos de todos os tipos com acoplamento flexível do eixo. (Quando o rotor do motor estiver rigidamente conectado a máquinas abrangidas por outra norma da série ISO 20816, a vibração do motor poderá ser avaliada de acordo com essa norma ou de acordo com esta norma.)
7. Laminadores e suportes de laminação
8. Transportadores
9. Acoplamentos de velocidade variável
10. Ventiladores e sopradores (ver Nota 3)

Esta norma NÃO se aplica a:

11. Turbinas a vapor, turbinas a gás e geradores com potência superior a 40 MW e velocidades de 1500, 1800, 3000 e 3600 rpm → usar ISO 20816-2
12. Turbinas a gás com potência superior a 3 MW → uso ISO 20816-4
13. Conjuntos de máquinas em usinas hidrelétricas e estações de bombeamento → uso ISO 20816-5
14. Máquinas alternativas e máquinas rigidamente conectadas a máquinas alternativas → uso ISO 10816-6
15. Bombas rotodinâmicas com motores de acionamento integrados ou rigidamente conectados, com impulsor no eixo do motor ou rigidamente conectado a ele → usar ISO 10816-7
16. Instalações de compressores alternativos → usar ISO 20816-8
17. Compressores de deslocamento positivo (ex.: compressores de parafuso)
18. Bombas submersíveis
19. Turbinas eólicas → uso ISO 10816-21

Detalhes do Escopo da Aplicação

Os requisitos desta norma aplicam-se às medições de vibração de banda larga em eixos, mancais, alojamentos e pedestais de mancais, em operação de máquina em regime permanente, dentro da faixa de velocidades de rotação nominais. Esses requisitos se aplicam a medições tanto no local de instalação quanto durante os testes de aceitação. Os critérios estabelecidos para as condições de vibração são aplicáveis tanto em sistemas de monitoramento contínuo quanto periódico.

Esta norma aplica-se a máquinas que podem incluir Engrenagens e rolamentos de elementos rolantes; no entanto, é não intencional para avaliar a condição de vibração desses componentes específicos (ver ISO 20816-9 para unidades de engrenagem).

Seção 2 — Referências Normativas

Esta norma utiliza referências normativas às seguintes normas. Para referências datadas, aplica-se somente a edição citada. Para referências não datadas, aplica-se a edição mais recente (incluindo todas as emendas):

Essas normas fornecem a base para a terminologia, os métodos de medição e a filosofia geral de avaliação aplicada na ISO 20816-3.

Seção 3 — Termos e Definições

Para efeitos desta norma, os termos e definições apresentados em ISO 2041 aplicar.

Termos-chave (da ISO 2041)

• Vibração: Variação temporal da magnitude de uma grandeza que descreve o movimento ou a posição de um sistema mecânico.
• RMS (Raiz Quadrada Média): Raiz quadrada da média dos quadrados dos valores de uma grandeza em um intervalo de tempo específico.
• Vibração de banda larga: Vibração que contém energia distribuída ao longo de uma faixa de frequência específica.
• Frequência natural: Frequência de vibração livre de um sistema
• Operação em regime permanente: Condições de operação em que os parâmetros relevantes (velocidade, carga, temperatura) permanecem essencialmente constantes.
• Valor pico a pico: Diferença algébrica entre valores extremos (máximo e mínimo)
• Transdutor: Dispositivo que fornece uma quantidade de saída que possui uma relação determinada com a quantidade de entrada.

Seção 5 — Classificação de Máquinas

5.1 Geral

De acordo com os critérios estabelecidos por esta norma, a condição de vibração da máquina é avaliada dependendo de:

1. Tipo de máquina
2. Potência nominal ou altura do eixo (ver também ISO 496)
3. Grau de rigidez da fundação

5.2 Classificação por tipo de máquina, potência nominal ou altura do eixo

As diferenças nos tipos de máquinas e nos projetos de rolamentos exigem a divisão de todas as máquinas em dois grupos com base na potência nominal ou na altura do eixo.

Os eixos das máquinas em ambos os grupos podem ser posicionados horizontalmente, verticalmente ou inclinados, e os suportes podem ter diferentes graus de rigidez.

Grupo 1 — Máquinas de Grande Porte

• Classificação de potência > 300 kW
• OU máquinas elétricas com altura do eixo H > 315 mm
• Normalmente equipado com mancais de deslizamento (mancais de bucha)
• Velocidades de operação de 120 a 30.000 rpm

Grupo 2 — Máquinas Médias

• Classificação de potência 15 – 300 kW
• OU máquinas elétricas com altura do eixo 160 mm < H ≤ 315 mm
• Normalmente equipado com rolamentos de elementos rolantes
• As velocidades de operação são geralmente superiores a 600 rpm.

5.3 Classificação por Rigidez da Fundação

As fundações de máquinas são classificadas de acordo com o grau de rigidez na direção de medição especificada em:

1. Fundações rígidas
2. Fundações flexíveis

A base para essa classificação é a relação entre a rigidez da máquina e a da fundação. Se a frequência natural mais baixa do sistema "máquina-fundação" na direção da medição da vibração excede a frequência de excitação principal (na maioria dos casos, esta é a frequência de rotação do rotor) por pelo menos 25%, então considera-se que existe uma base nessa direção. rígido. Todas as outras fundações são consideradas flexível.

Exemplos típicos

Máquinas sobre fundações rígidas São tipicamente motores elétricos de grande e médio porte, geralmente com baixas velocidades de rotação.

Máquinas sobre fundações flexíveis normalmente incluem turbogeradores ou compressores com potência superior a 10 MW, bem como máquinas com eixo vertical.

Se as características do sistema "máquina-fundação" não puderem ser determinadas por cálculo, isso pode ser feito experimentalmente (testes de impacto, análise modal operacional ou análise de vibração na inicialização).

Anexo A (Normativo) — Limites da Zona de Condição de Vibração para Peças Não Rotativas em Modos de Operação Específicos

A experiência demonstra que para avaliar a condição de vibração de diferentes tipos de máquinas com diferentes velocidades de rotação, medições de A velocidade por si só é suficiente.. Portanto, o principal parâmetro monitorado é o valor RMS da velocidade.

No entanto, a utilização do critério de velocidade constante sem considerar a frequência de vibração pode levar a valores de deslocamento inaceitavelmente grandes. Isso ocorre particularmente em máquinas de baixa velocidade com frequências de rotação do rotor abaixo de 600 rpm, quando o componente da velocidade de funcionamento domina o sinal de vibração de banda larga (ver Anexo D).

Da mesma forma, o critério de velocidade constante pode levar a valores de aceleração inaceitavelmente altos para máquinas de alta velocidade com frequências de rotação do rotor superiores a 10.000 rpm, ou quando a energia da vibração produzida pela máquina está concentrada predominantemente na faixa de alta frequência. Portanto, os critérios de condição de vibração podem ser formulados em unidades de deslocamento, velocidade e aceleração, dependendo da faixa de frequência de rotação do rotor e do tipo de máquina.

As tabelas A.1 e A.2 apresentam os valores dos limites de zona para diferentes grupos de máquinas abrangidos por esta norma. Atualmente, esses limites são formulados apenas em unidades de velocidade e deslocamento.

Os limites da zona de condição de vibração para vibrações na faixa de frequência de 10 a 1000 Hz são expressos por meio de valores RMS de velocidade e deslocamento. Para máquinas com frequência de rotação do rotor abaixo de 600 rpm, a faixa de medição de vibração de banda larga é 2 a 1000 Hz. Na maioria dos casos, a avaliação das condições de vibração é suficiente com base apenas no critério de velocidade; no entanto, se o espectro de vibração apresentar componentes significativos de baixa frequência, a avaliação é realizada com base em medições tanto de velocidade quanto de deslocamento.

As máquinas de todos os grupos considerados podem ser instaladas em suportes rígidos ou flexíveis (ver Seção 5), para os quais diferentes limites de zona são estabelecidos nas Tabelas A.1 e A.2.

Tabela A.1 — Máquinas do Grupo 1 (Grandes: >300 kW ou H > 315 mm)

Tabela A.2 — Máquinas do Grupo 2 (Médio: 15–300 kW ou H = 160–315 mm)

Anexo B (Normativo) — Limites das Zonas de Condição de Vibração para Eixos Rotativos em Modos de Operação Específicos

B.1 Geral

Os limites das zonas de condição de vibração são construídos com base na experiência operacional de diversos setores industriais, o que demonstra que A vibração relativa aceitável do eixo diminui com o aumento da frequência de rotação.. Além disso, ao avaliar as condições de vibração, deve-se considerar a possibilidade de contato entre o eixo rotativo e as partes estacionárias da máquina. Para máquinas com mancais de deslizamento, o folga mínima aceitável no rolamento também deve ser levado em consideração (ver Anexo C).

B.2 Vibração na Frequência Rotacional Nominal em Operação em Regime Permanente

B.2.1 Geral

O Critério I está relacionado a:

1. Limitar os deslocamentos do eixo a partir da condição de cargas dinâmicas aceitáveis nos rolamentos
2. Valores aceitáveis de folga radial no rolamento
3. Vibração aceitável transmitido aos suportes e à fundação

O deslocamento máximo do eixo em cada mancal é comparado com os limites de quatro zonas (ver Figura B.1 na norma), determinados com base na experiência operacional com as máquinas.

B.2.2 Limites de Zona

A experiência em medições de vibração de eixos para uma ampla gama de máquinas permite o estabelecimento de limites de zonas de condição de vibração, expressos por meio de deslocamento pico a pico S(pp) em micrômetros, inversamente proporcional à raiz quadrada da frequência de rotação do rotor n em r/min.

Para a vibração relativa do eixo medida com sensores de proximidade, os limites da zona são expressos como deslocamento pico a pico S(pp) em micrômetros, que varia com a velocidade de corrida:

Onde n é a velocidade máxima de operação em r/min, e S(pp) está em μm.

Exemplo de cálculo

Para uma máquina funcionando a 3000 rpm:

• √3000 ≈ 54,77
• A/B = 4800 / 54,77 ≈ 87,6 μm
• B/C = 9000 / 54,77 ≈ 164,3 μm
• C/D = 13200 / 54,77 ≈ 241,0 μm

Importante: Os limites das zonas não devem ser usados como critérios de aceitação, devendo ser objeto de acordo entre fornecedor e cliente. No entanto, guiando-se por valores limite numéricos, é possível tanto evitar o uso de uma máquina em condições visivelmente precárias quanto evitar a imposição de requisitos excessivamente rigorosos quanto à sua vibração.

Em alguns casos, as características de projeto de máquinas específicas podem exigir a aplicação de diferentes limites de zona — superiores ou inferiores (por exemplo, para mancais autoalinhantes de pastilhas oscilantes) e, para máquinas com mancais elípticos, diferentes limites de zona podem ser aplicados para diferentes direções de medição (em direção à folga máxima e mínima).

A vibração aceitável pode estar relacionada ao diâmetro do rolamento, visto que, em regra, rolamentos de maior diâmetro também apresentam folgas maiores. Consequentemente, diferentes valores limite de zona podem ser estabelecidos para diferentes rolamentos de um mesmo trem de eixos. Nesses casos, o fabricante normalmente precisa explicar o motivo da alteração dos valores limite e, em particular, confirmar que o aumento da vibração permitida de acordo com essas alterações não levará à redução da confiabilidade da máquina.

Se as medições não forem realizadas nas imediações do rolamento, e também durante a operação da máquina em modos transitórios, como partida e parada (incluindo a passagem por velocidades críticas), a vibração aceitável poderá ser maior.

Para máquinas verticais com mancais de deslizamento, ao determinar os valores limite de vibração, devem ser considerados os possíveis deslocamentos do eixo dentro dos limites de folga, sem a força estabilizadora associada ao peso do rotor.

Seção 4 — Medições de vibração

4.1 Requisitos Gerais

Os métodos e instrumentos de medição devem atender aos requisitos gerais da norma ISO 20816-1, com considerações específicas para máquinas industriais. Os seguintes fatores não devem influenciar significativamente os equipamentos de medição:

• Mudanças de temperatura — Deriva da sensibilidade do sensor
• Campos eletromagnéticos — Incluindo efeitos de magnetização do eixo
• Campos acústicos — Ondas de pressão em ambientes com alto nível de ruído
• Variações na fonte de alimentação — Flutuações de tensão
• Comprimento do cabo — Alguns modelos de sondas de proximidade exigem comprimento de cabo correspondente.
• Danos no cabo — Conexões intermitentes ou rupturas de blindagem
• Orientação do transdutor — Alinhamento do eixo de sensibilidade

4.2 Pontos e Direções de Medição

Para fins de monitoramento de condição, são realizadas medições em peças não rotativas ou em eixos, ou ambos juntos. Nesta norma, salvo indicação expressa em contrário, a vibração do eixo refere-se à sua deslocamento em relação ao rolamento.

Componentes não rotativos — Medidas da caixa de rolamentos

As medições de vibração em peças não rotativas caracterizam a vibração do rolamento, da caixa do rolamento ou de outro elemento estrutural que transmite as forças dinâmicas da vibração do eixo no local do rolamento.

Configuração típica de medição: As medições são realizadas utilizando dois transdutores em duas direções radiais mutuamente perpendiculares nas tampas ou alojamentos dos mancais. Para máquinas horizontais, uma direção é normalmente vertical. Se o eixo for vertical ou inclinado, escolha as direções para capturar a vibração máxima.

Medição em ponto único: Pode-se utilizar um único transdutor se houver certeza de que os resultados serão representativos da vibração geral. A direção escolhida deve garantir leituras próximas do máximo.

Medições de vibração do eixo

A vibração do eixo (conforme definida na norma ISO 20816-1) refere-se ao deslocamento do eixo. em relação ao rolamento. O método preferido utiliza um par de sondas de proximidade sem contato Instalados perpendicularmente entre si, permitindo a determinação da trajetória (órbita) do eixo no plano de medição.

4.3 Instrumentação (Equipamentos de Medição)

Para monitoramento de condição, o sistema de medição deve medir vibração RMS de banda larga em uma faixa de frequência de pelo menos 10 Hz a 1000 Hz. Para máquinas com velocidades de rotação não superiores a 600 rpm, o limite inferior de frequência não deve exceder 2 Hz.

Para medições de vibração do eixo: O limite superior da faixa de frequência deve exceder a frequência máxima de rotação do eixo em pelo menos 3,5 vezes. Os equipamentos de medição devem atender aos requisitos de ISO 10817-1.

Para medições de peças não rotativas: O equipamento deve estar em conformidade com ISO 2954. Dependendo do critério estabelecido, a grandeza medida pode ser o deslocamento, a velocidade ou ambas (ver ISO 20816-1).

Se as medições forem realizadas usando acelerómetros (o que é usual na prática), o sinal de saída deve ser integrado Para obter o sinal de velocidade. A obtenção do sinal de deslocamento requer integração dupla, Porém, deve-se atentar para a possibilidade de aumento da interferência de ruído. Para reduzir o ruído, pode-se aplicar um filtro passa-alta ou outro método de processamento digital de sinais.

Se o sinal de vibração também se destinar a fins de diagnóstico, a faixa de medição deverá abranger frequências de pelo menos 0,2 vezes o limite inferior de velocidade do eixo para 2,5 vezes a frequência máxima de excitação da vibração (normalmente não excedendo 10.000 Hz). Informações adicionais são fornecidas nas normas ISO 13373-1, ISO 13373-2 e ISO 13373-3.

Requisitos de faixa de frequência

Parâmetros de medição

O parâmetro de medição pode ser deslocamento, velocidade, ou ambos, dependendo do critério de avaliação (ver ISO 20816-1).

• Medições do acelerômetro: Se as medições utilizarem acelerômetros (mais comuns), integre o sinal de saída para obter a velocidade. A dupla integração fornece o deslocamento, mas tenha cuidado com o aumento do ruído de baixa frequência. Aplique filtragem passa-alta ou processamento digital de sinais para reduzir o ruído.
• Vibração do eixo: O limite superior de frequência deve ser de pelo menos 3,5 vezes a velocidade máxima do eixo. A instrumentação deve estar em conformidade com ISO 10817-1.
• Peças não rotativas: A instrumentação deve estar em conformidade com ISO 2954.

4.4 Monitoramento Contínuo e Periódico

Monitoramento contínuo: Normalmente, para máquinas de grande porte ou de importância crítica, são utilizadas medições contínuas de indicadores de vibração monitorados com transdutores instalados permanentemente nos pontos mais críticos, tanto para fins de monitoramento de condição quanto para proteção do equipamento. Em alguns casos, o sistema de medição utilizado para isso é integrado ao sistema geral de gerenciamento de equipamentos da planta.

Monitoramento periódico: Para muitas máquinas, o monitoramento contínuo é desnecessário. Informações adequadas sobre o desenvolvimento de falhas (desbalanceamento, desgaste de rolamentos, desalinhamento, folga) podem ser obtidas por meio de medições periódicas. Os valores numéricos desta norma podem ser usados para monitoramento periódico, desde que os pontos de medição e a instrumentação estejam em conformidade com os requisitos da norma.

Vibração do eixo: Os instrumentos geralmente são instalados permanentemente, mas as medições podem ser feitas em intervalos periódicos.

Peças não rotativas: Os transdutores são normalmente instalados apenas durante a medição. Para máquinas de difícil acesso, podem ser utilizados transdutores montados permanentemente com roteamento de sinal para locais acessíveis.

4.5 Modos de Operação da Máquina

As medições de vibração são realizadas após o rotor e os rolamentos atingirem o ponto de repouso. temperatura de equilíbrio em um modo de operação específico em regime permanente, determinado por características como:

• Velocidade nominal do eixo
• Tensão de alimentação
• Taxa de fluxo
• Pressão do fluido de trabalho
• Carregar

Máquinas de velocidade variável ou carga variável: Realize medições em todos os modos de operação característicos de operação de longo prazo. Utilize o valor máximo obtidos em todos os modos para avaliação da condição de vibração.

4.6 Vibração de fundo

Se o valor do parâmetro monitorado obtido durante as medições exceder o critério de aceitação e houver motivos para acreditar que a vibração de fundo na máquina possa ser alta, é necessário realizar medições no(s) máquina parada Avaliar a vibração induzida por fontes externas.

4.7 Seleção do Tipo de Medição

Esta norma prevê a possibilidade de realizar medições tanto em partes não rotativas quanto em eixos rotativos de máquinas. A escolha de qual desses dois tipos de medição é preferível depende das características da máquina e dos tipos de falhas esperados.

Caso seja necessário escolher entre dois tipos de medição possíveis, os seguintes aspectos devem ser levados em consideração:

Considerações para a seleção do tipo de medição:

• Velocidade do eixo: As medições em peças não rotativas são mais sensíveis a vibrações de alta frequência em comparação com as medições em eixos.
• Tipo de rolamento: Os rolamentos de esferas possuem folgas muito pequenas; a vibração do eixo é transmitida eficazmente para a caixa de mancais. As medições na caixa de mancais geralmente são suficientes. Os mancais de deslizamento possuem folgas e amortecimento maiores; a vibração do eixo frequentemente fornece informações adicionais para o diagnóstico.
• Tipo de máquina: Máquinas onde a folga dos mancais é comparável à amplitude de vibração do eixo exigem medições no eixo para evitar contato. Máquinas com harmônicos de alta ordem (passagem de lâminas, engrenamento de engrenagens, passagem de barras) são monitoradas por meio de medições de alta frequência na carcaça.
• Relação massa do rotor / massa do pedestal: Máquinas onde a massa do eixo é pequena em comparação com a massa do pedestal transmitem pouca vibração ao pedestal. A medição no eixo é mais eficaz.
• Flexibilidade do rotor: Rotores flexíveis: a vibração relativa ao eixo fornece mais informações sobre o comportamento do rotor.
• Conformidade do pedestal: Os pedestais flexíveis proporcionam maior resposta vibracional em peças não rotativas.
• Experiência em medição: Se houver vasta experiência com um determinado tipo de medição em máquinas semelhantes, continue usando esse tipo.

Recomendações detalhadas sobre a seleção do método de medição são fornecidas na norma ISO 13373-1. As decisões finais devem levar em consideração a acessibilidade, a vida útil do transdutor e o custo de instalação.

Locais e direções para medição

• Medida sobre alojamentos ou pedestais de rolamentos — não em capas de paredes finas ou superfícies flexíveis
• Utilização duas direções radiais mutuamente perpendiculares em cada localização do rolamento
• Para máquinas horizontais, uma direção normalmente é vertical.
• Para máquinas verticais ou inclinadas, escolha direções que capturem a vibração máxima.
• Vibração axial em mancais de encosto usa os mesmos limites que a vibração radial
• Evite locais com ressonâncias locais — confirme comparando as medições em pontos próximos

Condições de operação

• Meça em operação em regime permanente em velocidade e carga nominais
• Permita que o rotor e os rolamentos alcancem equilíbrio térmico
• Para máquinas de velocidade/carga variável, meça em todos os pontos de operação característicos e utilize o valor máximo.
• Condições do documento: velocidade, carga, temperaturas, pressões, vazões

Seção 6 — Critérios de Avaliação das Condições de Vibração

6.1 Geral

A norma ISO 20816-1 fornece uma descrição geral de dois critérios para avaliar as condições de vibração de diferentes classes de máquinas. Um critério é aplicado à valor absoluto do parâmetro de vibração monitorado em uma ampla faixa de frequência; o outro é aplicado a mudanças nesse valor (independentemente de as alterações serem aumentos ou diminuições).

É comum avaliar a condição de vibração de máquinas com base no valor RMS da velocidade de vibração em partes não rotativas, o que se deve principalmente à simplicidade de realizar as medições correspondentes. No entanto, para algumas máquinas, também é recomendável medir os deslocamentos relativos pico a pico do eixo e, quando esses dados de medição estiverem disponíveis, eles também podem ser usados para avaliar a condição de vibração da máquina.

6.2 Critério I — Avaliação por Magnitude Absoluta

6.2.1 Requisitos Gerais

Para medições em eixos rotativos: A condição de vibração é avaliada pelo valor máximo do deslocamento de vibração de banda larga, pico a pico. Esse parâmetro monitorado é obtido a partir de medições de deslocamentos em duas direções ortogonais específicas.

Para medições de peças não rotativas: A condição de vibração é avaliada pelo valor RMS máximo da velocidade de vibração de banda larga na superfície do rolamento ou em sua proximidade imediata.

De acordo com esse critério, são determinados valores limite do parâmetro monitorado que podem ser considerados aceitáveis do ponto de vista de:

• Cargas dinâmicas em rolamentos
• Folgas radiais em rolamentos
• Vibração transmitida pela máquina para a estrutura de suporte e fundação.

O valor máximo do parâmetro monitorado, obtido em cada mancal ou pedestal de mancal, é comparado com o valor limite para o grupo de máquinas e tipo de suporte em questão. A vasta experiência na observação da vibração das máquinas especificadas na Seção 1 permite o estabelecimento dos limites da zona de condição de vibração, cuja orientação pode, na maioria dos casos, garantir a operação confiável da máquina a longo prazo.

As zonas de condição de vibração estabelecidas destinam-se à avaliação da vibração da máquina em um modo de operação permanente específico, com velocidade nominal do eixo e carga nominal. O conceito de modo permanente permite mudanças lentas de carga. A avaliação é não realizado se o modo de operação for diferente do especificado, ou durante modos transitórios como partida, desaceleração ou passagem por zonas de ressonância (ver 6.4).

As conclusões gerais sobre as condições de vibração são frequentemente baseadas em medições de vibração em partes de máquinas tanto rotativas quanto não rotativas.

Vibração axial A resistência dos mancais de deslizamento normalmente não é medida durante o monitoramento contínuo da condição de vibração. Essas medições geralmente são realizadas durante o monitoramento periódico ou para fins de diagnóstico, visto que a vibração axial pode ser mais sensível a certos tipos de falhas. Esta norma fornece critérios de avaliação apenas para a resistência dos mancais de deslizamento. vibração axial de mancais de encosto, onde se correlaciona com pulsações axiais capazes de causar danos à máquina.

6.2.2 Zonas de Condição de Vibração

6.2.2.1 Descrição Geral

As seguintes zonas de condição de vibração foram estabelecidas para avaliação qualitativa da vibração da máquina e tomada de decisão sobre as medidas necessárias:

Zona A — As máquinas recém-comissionadas normalmente se enquadram nessa zona.

Zona B — As máquinas que se enquadram nesta zona são geralmente consideradas adequadas para operação contínua sem restrições de tempo.

Zona C — As máquinas que se enquadram nesta zona são geralmente consideradas inadequadas para operação contínua a longo prazo. Normalmente, essas máquinas podem funcionar por um período limitado até que surja uma oportunidade adequada para realizar trabalhos de reparo.

Zona D — Os níveis de vibração nesta zona são geralmente considerados suficientemente graves para causar danos à máquina.

6.2.2.2 Valores Numéricos do Limite da Zona

Os valores numéricos estabelecidos para os limites da zona de condição de vibração são Não se destina a ser utilizado como critério de aceitação., que deve ser objeto de acordo entre o fornecedor e o cliente da máquina. No entanto, esses limites podem ser usados como orientação geral, permitindo evitar custos desnecessários com a redução de vibração e a imposição de requisitos excessivamente rigorosos.

Por vezes, as características do projeto da máquina ou a experiência operacional podem exigir o estabelecimento de outros valores limite (superiores ou inferiores). Nesses casos, o fabricante normalmente justifica a alteração dos limites e, em particular, confirma que o aumento da vibração permitido de acordo com essas alterações não levará a uma redução da confiabilidade da máquina.

6.2.2.3 Critérios de Aceitação

Os critérios de aceitação de vibração da máquina são sempre sujeito a acordo entre fornecedor e cliente, o qual deve ser documentado antes ou no momento da entrega (a primeira opção é preferível). No caso de entrega de uma máquina nova ou retorno de uma máquina após revisão geral, os limites da zona de condição de vibração podem ser usados como base para estabelecer tais critérios. No entanto, os valores numéricos dos limites da zona devem não ser aplicado por padrão como critério de aceitação.

Recomendação típica: O parâmetro de vibração monitorado de uma máquina nova deve estar dentro da Zona A ou B, mas não deve ultrapassar o limite entre essas zonas em mais de 1,25 vezes. Esta recomendação pode não ser considerada ao estabelecer critérios de aceitação se a base para tal forem características de projeto da máquina ou experiência operacional acumulada com tipos de máquinas semelhantes.

Os testes de aceitação são realizados sob condições operacionais da máquina estritamente especificadas (capacidade, velocidade de rotação, vazão, temperatura, pressão, etc.) durante um intervalo de tempo determinado. Caso a máquina tenha chegado após a substituição de um dos principais componentes ou após manutenção, o tipo de trabalho realizado e os valores dos parâmetros monitorados antes da retirada da máquina do processo produtivo são levados em consideração ao se estabelecerem os critérios de aceitação.

6.3 Critério II — Avaliação pela mudança de magnitude

Este critério baseia-se na comparação do valor atual do parâmetro de vibração de banda larga monitorado durante a operação da máquina em regime permanente (permitindo algumas pequenas variações nas características de operação) com um valor previamente estabelecido. valor basal (de referência).

Alterações significativas podem exigir a adoção de medidas apropriadas. mesmo que o limite da zona B/C ainda não tenha sido atingido.. Essas alterações podem se desenvolver gradualmente ou ter um caráter repentino, sendo consequências de danos incipientes ou outras perturbações no funcionamento da máquina.

O parâmetro de vibração comparado deve ser obtido usando mesma posição e orientação do transdutor para o mesmo modo de operação da máquina. Quando são detectadas alterações significativas, suas possíveis causas são investigadas com o objetivo de prevenir situações perigosas.

6.4 Avaliação da condição de vibração em modos transitórios

Os limites das zonas de condição de vibração apresentados nos Anexos A e B aplicam-se à vibração em operação de máquina em regime permanente. Os modos de operação transitórios geralmente podem ser acompanhados por vibrações mais elevadas. Um exemplo é a vibração da máquina em um suporte flexível durante a partida ou a parada, quando o aumento da vibração está associado à passagem pelas velocidades críticas do rotor. Além disso, o aumento da vibração pode ser observado devido ao desalinhamento das peças rotativas acopladas ou à curvatura do rotor durante o aquecimento.

Ao analisar as condições de vibração de uma máquina, é necessário atentar para como a vibração reage às mudanças no modo de operação e às condições externas de funcionamento. Embora esta norma não considere a avaliação da vibração em modos de operação transitórios da máquina, como orientação geral, pode-se aceitar que a vibração é aceitável se, durante modos transitórios de duração limitada, ela não exceder o limite estabelecido. limite superior da Zona C.

Critério II — Alteração em relação ao valor basal

Mesmo que a vibração permaneça na Zona B, um mudança significativa em relação ao valor basal Indica problemas em desenvolvimento:

6.5 Limitar os níveis de vibração em operação em regime permanente

6.5.1 Geral

Em regra geral, para máquinas destinadas a operação de longo prazo, são estabelecidos níveis limite de vibração, cujo excedimento, em regime permanente de operação, leva ao aparecimento de sinais de notificação dos tipos AVISO ou VIAGEM.

AVISO — Notificação para alertar que o valor do parâmetro de vibração monitorado, ou sua variação, atingiu um nível que pode exigir medidas corretivas. Normalmente, quando uma notificação de AVISO é exibida, a máquina pode operar por algum tempo enquanto se investigam as causas da variação da vibração e se determinam as medidas corretivas necessárias.

VIAGEM — notificação indicando que o parâmetro de vibração atingiu um nível em que a operação contínua da máquina pode causar danos. Quando o nível TRIP for atingido, medidas imediatas devem ser tomadas para reduzir a vibração ou parar a máquina.

Devido às diferenças nas cargas dinâmicas e na rigidez dos suportes da máquina, diferentes níveis limite de vibração podem ser estabelecidos para diferentes pontos de medição e direções.

6.5.2 Definindo o nível de AVISO

O nível de AVISO pode variar significativamente (aumentando ou diminuindo) de máquina para máquina. Normalmente, esse nível é determinado em relação a um determinado valor. nível basal Obtido para cada instância específica da máquina, para um ponto e direção de medição específicos, com base na experiência operacional.

Recomenda-se definir o nível de AVISO para que exceda o nível de referência em 25% do valor limite superior da Zona B. Se o nível de referência for baixo, o nível de AVISO pode estar abaixo da Zona C.

Caso o nível de referência não esteja definido (por exemplo, para uma máquina nova), o nível de ALERTA é determinado com base na experiência operacional com máquinas semelhantes ou em relação a valores aceitáveis acordados para o parâmetro de vibração monitorado. Após algum tempo, com base nas observações da vibração da máquina, estabelece-se um nível de referência e o nível de ALERTA é ajustado de acordo.

Normalmente, o nível de AVISO é definido de forma que ele não ultrapassa o limite superior da Zona B em mais de 1,25 vezes..

Caso ocorra uma alteração no nível de referência (por exemplo, após o reparo da máquina), o nível de AVISO também deverá ser ajustado de acordo.

6.5.3 Configurando o nível TRIP

O nível TRIP geralmente está associado à preservação da integridade mecânica da máquina, que por sua vez é determinada por suas características de projeto e capacidade de suportar forças dinâmicas anormais. Portanto, o nível TRIP é tipicamente O mesmo se aplica a máquinas de design semelhante. e é não relacionado à linha de base.

Devido à diversidade de projetos de máquinas, não é possível fornecer orientações universais para a configuração do nível TRIP. Normalmente, o nível TRIP é definido dentro da Zona C ou D, mas não superior ao limite entre essas zonas em mais de 25%.

6.6 Procedimentos e Critérios Adicionais

Há Não existe um método simples para calcular. A vibração do pedestal do mancal é causada pela vibração do eixo (ou, inversamente, a vibração do eixo é causada pela vibração do pedestal). A diferença entre a vibração absoluta e relativa do eixo está relacionada à vibração do pedestal do mancal, mas, em geral, é não é igual a isso.

Implicações práticas: Se a vibração da carcaça indicar Zona B (aceitável), mas a vibração do eixo indicar Zona C (restrita), classifique a máquina como Zona C e planeje ações corretivas. Sempre utilize a avaliação do pior cenário quando houver duas medições disponíveis.

6.7 Avaliação Baseada na Representação Vetorial da Informação

Uma mudança na amplitude de um componente de frequência individual da vibração, mesmo que significativa, é não necessariamente acompanhado por uma mudança substancial no sinal de vibração de banda larga. Por exemplo, o desenvolvimento de uma trinca no rotor pode causar o aparecimento de harmônicos significativos da frequência de rotação, mas suas amplitudes podem permanecer pequenas em comparação com a componente em velocidade de operação normal. Isso não permite rastrear de forma confiável os efeitos do desenvolvimento da trinca apenas por meio de mudanças na vibração de banda larga.

O monitoramento das alterações na amplitude dos componentes individuais de vibração para obtenção de dados para procedimentos diagnósticos subsequentes requer o uso de equipamentos especiais de medição e análise, geralmente mais complexo e que requer qualificação especial para sua aplicação (ver ISO 18436-2).

Os métodos estabelecidos por esta norma são limitado à medição de vibração de banda larga Sem avaliação das amplitudes e fases dos componentes de frequência individuais. Na maioria dos casos, isso é suficiente para testes de aceitação da máquina e monitoramento de condição no local de instalação.

No entanto, o uso em programas de monitoramento e diagnóstico de longo prazo de informações vetoriais A análise das componentes de frequência (especialmente na velocidade de operação e em seu segundo harmônico) permite avaliar alterações no comportamento dinâmico da máquina que são indistinguíveis quando se monitora apenas a vibração de banda larga. A análise das relações entre as componentes de frequência individuais e suas fases está encontrando aplicação crescente em sistemas de monitoramento de condição e diagnóstico.

Nota: Esta norma não fornece critérios de avaliação da condição de vibração com base em alterações nos componentes vetoriais. Informações mais detalhadas sobre este assunto são fornecidas nas normas ISO 13373-1, ISO 13373-2 e ISO 13373-3 (ver também ISO 20816-1).

8. Operação Transitória

Durante a partida, a desaceleração ou a operação acima da velocidade nominal, espera-se maior vibração, especialmente ao passar por velocidades críticas.

9. Vibração de fundo

Se a vibração medida exceder os limites de aceitação e houver suspeita de vibração de fundo, realize a medição com a máquina parada. Correções são necessárias se a vibração de fundo exceder:

• 25% do valor medido durante a operação, OU
• 25% do limite B/C para essa classe de máquinas

Anexo C (Informativo) — Limites de Zona e Distâncias de Rolamento

Para máquinas com mancais de deslizamento (filme fluido), A condição fundamental para a operação segura é a exigência de que os deslocamentos do eixo na cunha de óleo não permitam o contato com a casquilho do mancal. Portanto, os limites das zonas de deslocamento relativo do eixo, conforme o Anexo B, devem ser coordenados com essa exigência.

Em particular, para rolamentos com folga pequena, pode ser necessário reduzir os valores dos limites da zona. O grau de redução depende do tipo de rolamento e do ângulo entre a direção da medição e a direção da folga mínima.

Exemplo: Turbina a vapor de grande porte (3000 rpm, mancal de deslizamento)

• B/C calculado (Anexo B): S(pp) = 9000/√3000 ≈ 164 μm
• Folga diametral real do rolamento: 150 μm
• Como 164 > 150, use limites baseados na folga:
• A/B = 0,4 × 150 = 60 μm
• B/C = 0,6 × 150 = 90 μm
• C/D = 0,7 × 150 = 105 μm

Nota de aplicação: Esses valores ajustados se aplicam à medição da vibração do eixo. dentro ou próximo ao rolamento. Em outras localizações do eixo com folgas radiais maiores, podem ser aplicadas as fórmulas padrão do Anexo B.

Anexo D (Informativo) — Aplicabilidade do Critério de Velocidade Constante para Máquinas de Baixa Velocidade

Este anexo justifica a inconveniência da aplicação de critérios baseados na medição da velocidade para máquinas com vibração de baixa frequência (abaixo de 120 rpm). Para máquinas de baixa velocidade, os critérios baseados em medição de deslocamento A utilização de equipamentos de medição adequados pode ser mais apropriada. No entanto, tais critérios não são considerados nesta norma.

Fundamentos históricos do critério de velocidade

A proposta de usar vibração velocidade A formulação da condição de vibração, baseada na generalização de numerosos resultados de testes realizados em peças de máquinas não rotativas (ver, por exemplo, o trabalho pioneiro de Rathbone TC, 1939), levando em consideração certos aspectos físicos, foi baseada na medição em partes de máquinas não rotativas.

Nesse sentido, durante muitos anos considerou-se que as máquinas eram equivalentes em termos de condição e efeitos da vibração se os resultados da medição da velocidade RMS na faixa de frequência de 10 a 1000 Hz coincidissem. A vantagem dessa abordagem era a possibilidade de utilizar os mesmos critérios de condição de vibração, independentemente da composição de frequência da vibração ou da frequência de rotação da máquina.

Por outro lado, usar o deslocamento ou a aceleração como base para a avaliação das condições de vibração levaria à necessidade de construir critérios dependentes da frequência, uma vez que a relação entre deslocamento e velocidade é inversamente proporcional à frequência de vibração, e a relação entre aceleração e velocidade é diretamente proporcional a ela.

O paradigma da constante de velocidade

O uso da vibração velocidade como o parâmetro principal é baseado em testes extensivos e na observação de que as máquinas são "equivalentes" em termos de condição se apresentarem a mesma velocidade RMS na faixa de 10 a 1000 Hz, independentemente do conteúdo de frequência.

Vantagem: Simplicidade. Um único conjunto de limites de velocidade se aplica a uma ampla faixa de velocidades sem correções dependentes da frequência.

Problema em baixas frequências: A relação entre o deslocamento e a velocidade é inversamente proporcional à frequência:

Em frequências muito baixas (< 10 Hz), aceitar uma velocidade constante (por exemplo, 4,5 mm/s) pode permitir valores excessivamente grandes. deslocamento, o que pode sobrecarregar componentes conectados (tubulações, conexões) ou indicar problemas estruturais graves.

Ilustração gráfica (do Anexo D)

Considere uma velocidade constante de 4,5 mm/s em várias velocidades de deslocamento:

Observação: À medida que a velocidade diminui, o deslocamento aumenta drasticamente. Um deslocamento de 358 μm a 120 rpm pode sobrecarregar os acoplamentos ou causar a ruptura da película de óleo nos mancais de deslizamento, mesmo que a velocidade seja "aceitável"."

A Figura D.1 reflete uma relação matemática simples entre velocidade constante e deslocamento variável em diferentes frequências de rotação. Ao mesmo tempo, mostra como o uso do critério de velocidade constante pode levar ao aumento do deslocamento do pedestal do mancal com a diminuição da frequência de rotação. Embora as forças dinâmicas que atuam sobre o mancal permaneçam dentro dos limites aceitáveis, deslocamentos significativos da carcaça do mancal podem ter um efeito negativo em elementos da máquina conectados, como tubulações de óleo.

Configuração Balanset-1A para máquinas de baixa velocidade

Ao medir máquinas com rotação ≤600 rpm:

• Defina o limite inferior da faixa de frequência para 2 Hz (não 10 Hz)
• Exibir ambos Velocidade (mm/s) e Deslocamento (μm) métricas
• Compare ambos os parâmetros com os limites definidos no seu padrão/procedimento (insira-os na calculadora).
• Se apenas a velocidade for medida e aprovada, mas o deslocamento for desconhecido, a avaliação é incompleto
• Certifique-se de que o transdutor tenha resposta linear até 2 Hz (verifique o certificado de calibração).

12. Operação Transitória: Aceleração, Desaceleração e Sobrecarga

Os limites das zonas nos Anexos A e B aplicam-se a operação em regime permanente Em velocidade e carga nominais. Durante condições transitórias (partida, parada, mudanças de velocidade), espera-se maior vibração, especialmente ao passar por velocidades críticas (ressonâncias).

Tabela 1 — Limites recomendados durante transientes

Nota para velocidades <20%: Em velocidades muito baixas, os critérios de velocidade podem não se aplicar (ver Anexo D). O deslocamento torna-se crítico.

Interpretação prática

• Uma máquina pode ultrapassar brevemente os limites de regime permanente durante a aceleração/desaceleração.
• A vibração do eixo pode atingir 1,5 vezes o limite C/D (até a velocidade 90%) para permitir a passagem por velocidades críticas.
• Se a vibração permanecer alta após atingir a velocidade de operação, isso indica um problema. falha persistente, não uma ressonância transitória

Análise de desgaste do Balanset-1A

O Balanset-1A inclui um recurso de gráfico "RunDown" (experimental) que registra a amplitude da vibração em função da rotação por minuto (RPM) durante a desaceleração:

• Identifica velocidades críticas: Picos acentuados na amplitude indicam ressonâncias.
• Verifica passagem rápida: Picos estreitos confirmam que a máquina passa rapidamente (bom)
• Detecta falhas dependentes da velocidade: O aumento contínuo da amplitude com a velocidade sugere problemas aerodinâmicos ou de processo.

Esses dados são inestimáveis para distinguir picos transitórios (aceitáveis conforme a Tabela 1) de vibrações excessivas em estado estacionário (inaceitáveis).

13. Fluxo de trabalho prático para conformidade com a ISO 20816-3

14. Tópico Avançado: Teoria do Equilíbrio do Coeficiente de Influência

Quando uma máquina é diagnosticada com desequilíbrio (alta vibração 1×, fase estável), o Balanset-1A utiliza o Método do Coeficiente de Influência para calcular pesos de correção precisos.

Fundamentos Matemáticos

A resposta vibratória do rotor é modelada como um sistema linear onde a adição de massa altera o vetor de vibração:

Procedimento de balanceamento em três etapas (plano único)

1. Execução inicial (Execução 0):
   • Medir vibração: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
   • Vetor: V₀ = 6,2∠45°
2. Teste de peso (Execução 1):
   • Adicionar massa de teste: M_julgamento = 20 g no ângulo θ_julgamento = 0°
   • Medir vibração: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
   • Vetor: V₁ = 4,1∠110°
3. Calcular o coeficiente de influência:
   • ΔV = V₁ − V₀ = (subtração vetorial)
   • α = ΔV / (20 g ∠ 0°)
   • α indica "quanto a vibração muda por grama de massa adicionada"."
4. Calcular a correção:
   • M_corr = −V₀ / α
   • Resultado: M_corr = 28,5 g no ângulo θ_corr = 215°
5. Aplique a correção e verifique:
   • Remover peso de teste
   • Adicione 28,5 g a 215 °C (medido a partir de uma marca de referência no rotor).
   • Medir a vibração final: A_final = 1,1 mm/s (meta: <1,4 mm/s para a Zona A)

Por que isso funciona

O desequilíbrio cria uma força centrífuga F = m × e × ω², onde m é a massa desequilibrada, e é sua excentricidade e ω é a velocidade angular. Essa força gera vibração. Ao adicionar uma massa precisamente calculada em um ângulo específico, criamos uma igual e oposto A força centrífuga anula o desequilíbrio inicial. O software Balanset-1A realiza os cálculos vetoriais complexos automaticamente, guiando o técnico durante todo o processo.

11. Referência de Física e Fórmulas

Fundamentos do Processamento de Sinais

Relação entre deslocamento, velocidade e aceleração

Para vibração sinusoidal Na frequência f (Hz), as relações entre deslocamento (d), velocidade (v) e aceleração (a) são regidas pelo cálculo:

Principal conclusão: A velocidade é proporcional à frequência multiplicada pelo deslocamento. A aceleração é proporcional à frequência ao quadrado multiplicada pelo deslocamento. Eis o porquê:

• No baixas frequências (< 10 Hz), o deslocamento é o parâmetro crítico.
• No frequências médias (10–1000 Hz), a velocidade correlaciona-se bem com a energia e é independente da frequência.
• No altas frequências (> 1000 Hz), a aceleração torna-se dominante

Valores RMS versus valores de pico

O Raiz Quadrada Média (RMS) O valor representa a energia efetiva de um sinal. Para uma onda senoidal pura:

Por que RMS? O RMS correlaciona-se diretamente com o poder e estresse de fadiga imposto aos componentes da máquina. Um sinal de vibração com V_RMS = 4,5 mm/s fornece a mesma energia mecânica independentemente da complexidade da forma de onda.

Cálculo RMS de banda larga

Para um sinal complexo que contém múltiplos componentes de frequência (como em máquinas reais):

Onde cada V_RMS,i Representa a amplitude RMS em uma frequência específica (1×, 2×, 3×, etc.). Este é o valor "Total" exibido pelos analisadores de vibração e usado para avaliação de zonas segundo a norma ISO 20816-3.

Arquitetura de Processamento de Sinal Balanset-1A

Exemplo prático: Análise diagnóstica passo a passo

Cenário: Uma bomba centrífuga de 75 kW funcionando a 1480 rpm (24,67 Hz) sobre uma base rígida de concreto.

Etapa 1: Classificação

• Potência: 75 kW → Grupo 2 (15–300 kW)
• Fundação: Rígida (verificada por teste de impacto)
• Determine os limites A/B, B/C e C/D a partir da sua cópia/especificação padrão e insira-os na calculadora.

Etapa 2: Medição com Balanset-1A

• Instale os acelerômetros nas caixas dos rolamentos da bomba (externas e internas).
• Entre no modo "Vibrômetro" (F5)
• Defina a faixa de frequência: 10–1000 Hz
• Velocidade RMS total registrada: 6,2 mm/s

Etapa 3: Avaliação da Zona

Compare o valor medido (por exemplo, 6,2 mm/s RMS) com os limites que você inseriu: acima de C/D → ZONA D; entre B/C e C/D → ZONA C, etc.

Etapa 4: Diagnóstico Espectral

Mude para o modo FFT. O espectro mostra:

• 1 componente (24,67 Hz): 5,8 mm/s — Dominante
• Componente 2× (49,34 Hz): 1,2 mm/s — Menor
• Outras frequências: Negligível

Diagnóstico: Vibração elevada de 1× com fase estável → Desequilíbrio

Etapa 5: Balanceamento com Balanset-1A

Entre no modo "Balanceamento em Plano Único":

• Execução inicial: A₀ = 6,2 mm/s, φ₀ = 45°
• Peso de teste: Adicione 20 gramas a 0° (ângulo arbitrário)
• Teste piloto: A₁ = 4,1 mm/s, φ₁ = 110°
• O software calcula: Massa de correção = 28,5 gramas em um ângulo de 215°
• Correção aplicada: Remova o peso de teste e adicione 28,5 g a 215 °C.
• Execução de verificação: A_final = 1,1 mm/s

Etapa 6: Verificação de Conformidade

1,1 mm/s < 1,4 mm/s (limite A/B) → ZONA A — Em excelente estado!

A bomba agora está em conformidade com a norma ISO 20816-3 para operação irrestrita a longo prazo. Gere um relatório documentando o estado antes (6,2 mm/s, Zona D) e depois (1,1 mm/s, Zona A) com gráficos de espectro.

Por que a velocidade é o critério principal?

A velocidade de vibração apresenta boa correlação com a severidade da vibração em uma ampla faixa de frequências porque:

• A velocidade está relacionada a energia transmitido à fundação e arredores
• A velocidade é relativamente independente da frequência para equipamentos industriais típicos
• Em frequências muito baixas (<10 Hz), o deslocamento torna-se o fator limitante.
• Em frequências muito altas (>1000 Hz), a aceleração torna-se importante (especialmente para o diagnóstico de rolamentos).

Deflexão estática e frequência natural

Para estimar se uma fundação é rígida ou flexível:

Estimativa de velocidade crítica

Primeira velocidade crítica de um rotor simples:

15. Erros e armadilhas comuns na aplicação da ISO 20816-3

16. Integração com uma estratégia mais ampla de monitoramento de condição

Os limites de vibração da norma ISO 20816-3 são necessário, mas não suficiente Para uma gestão completa da saúde das máquinas. Integre dados de vibração com:

• Análise de óleo: Partículas de desgaste, quebra de viscosidade, contaminação
• Termografia: Temperaturas dos rolamentos, pontos quentes no enrolamento do motor, aquecimento induzido por desalinhamento
• Ultrassom: Detecção precoce de falhas na lubrificação de rolamentos e arcos elétricos.
• Análise da assinatura da corrente do motor (MCSA): Defeitos nas barras do rotor, excentricidade, variações de carga
• Parâmetros do processo: Vazão, pressão, consumo de energia — correlacione picos de vibração com perturbações no processo.

O Balanset-1A fornece o pilar de vibração dessa estratégia. Utilize seus recursos de arquivamento e análise de tendências para construir um banco de dados histórico. Cruze informações sobre eventos de vibração com registros de manutenção, datas de coleta de amostras de óleo e registros operacionais.

17. Considerações Regulatórias e Contratuais

Testes de aceitação (máquinas novas)

Importante: Os limites das zonas são normalmente uma orientação para a avaliação das condições, enquanto critérios de aceitação Os requisitos para uma nova máquina são definidos por contrato/especificação e acordados entre o fornecedor e o cliente.

Função do Balanset-1A: Durante os testes de aceitação em fábrica (FAT) ou testes de aceitação em campo (SAT), o Balanset-1A verifica os níveis de vibração declarados pelo fornecedor. Gera relatórios documentados que demonstram a conformidade com os limites contratuais.

Seguros e responsabilidade civil

Em algumas jurisdições, operar máquinas em Zona D A ocorrência de uma falha catastrófica pode invalidar a cobertura do seguro. Avaliações documentadas de acordo com a norma ISO 20816-3 demonstram a devida diligência na manutenção de máquinas.

18. Desenvolvimentos Futuros: Expansão da Série ISO 20816

A série ISO 20816 continua a evoluir. As próximas peças e revisões incluem:

• ISO 20816-6: Máquinas alternativas (substituindo a ISO 10816-6)
• ISO 20816-7: Bombas rotodinâmicas (substituindo a ISO 10816-7)
• ISO 20816-8: Sistemas de compressores alternativos (novos)
• ISO 20816-21: Turbinas eólicas (substituindo a ISO 10816-21)

Essas normas adotarão filosofias semelhantes de delimitação de zonas, mas com ajustes específicos para cada tipo de máquina. O Balanset-1A, com sua configuração flexível e ampla faixa de frequência/amplitude, permanecerá compatível com essas normas após a publicação.

19. Estudos de Caso

Estudo de Caso 1: Diagnóstico Errado Evitado Através de Medição Dupla

Máquina: Turbina a vapor de 5 MW, 3000 rpm, mancais de deslizamento

Situação: Vibração da caixa de rolamentos = 3,0 mm/s (Zona B, aceitável). No entanto, os operadores relataram ruído incomum.

Investigação: Balanset-1A conectado a sensores de proximidade existentes. Vibração do eixo = 180 μm pp. Limite B/C calculado (Anexo B) = 164 μm. Eixo em Zona C!

Causa raiz: Instabilidade da película de óleo (turbilhão de óleo). A vibração da carcaça era baixa devido à massa pesada do pedestal que amortecia o movimento do eixo. Confiar apenas na medição da carcaça teria impedido a detecção dessa condição perigosa.

Ação: Pressão de alimentação de óleo do mancal ajustada, folga reduzida por meio de reajuste das arruelas de ajuste. Vibração do eixo reduzida para 90 μm (Zona A).

Estudo de Caso 2: O Balanceamento Salva um Ventilador Crítico

Máquina: Ventilador de tiragem induzida de 200 kW, 980 rpm, acoplamento flexível

Condição inicial: Vibração = 7,8 mm/s (Zona D). A planta está considerando parada de emergência e substituição de rolamentos ($50.000, parada de 3 dias).

Diagnóstico de Balanset-1A: A FFT mostra 1× = 7,5 mm/s, 2× = 0,8 mm/s. Fase estável. Desequilíbrio, sem sofrer danos.

Balanceamento de campo: Balanceamento em dois planos realizado no local em 4 horas. Vibração final = 1,6 mm/s (Zona A).

Resultado: Evitamos a paralisação da produção e economizamos $50.000. Causa raiz: erosão das bordas de ataque das pás devido à poeira abrasiva. Corrigido por balanceamento; reforma das pás agendada para a próxima parada programada.

20. Conclusão e Melhores Práticas

A transição para ISO 20816-3:2022 Representa um amadurecimento na análise de vibrações, exigindo uma abordagem de dupla perspectiva, baseada em princípios físicos, para a avaliação da saúde das máquinas. Principais conclusões:

O Sistema Balanset-1A O Balanset-1A demonstra forte alinhamento com os requisitos da norma ISO 20816-3. Suas especificações técnicas — faixa de frequência, precisão, flexibilidade do sensor e fluxo de trabalho do software — permitem que as equipes de manutenção não apenas diagnostiquem não conformidades, mas também as corrijam ativamente por meio de balanceamento de precisão. Ao combinar a análise espectral de diagnóstico com a capacidade de balanceamento corretivo, o Balanset-1A capacita os engenheiros de confiabilidade a manter os ativos industriais dentro das Zonas A/B, garantindo longevidade, segurança e produção ininterrupta.

Normas de referência e bibliografia

Referências normativas (Seção 2 da ISO 20816-3)

Normas relacionadas na série ISO 20816

Normas complementares

Contexto histórico (Normas revogadas)

A norma ISO 20816-3:2022 substitui as seguintes normas:

• ISO 10816-3:2009 — Avaliação da vibração de máquinas por meio de medições em partes não rotativas — Parte 3: Máquinas industriais com potência nominal acima de 15 kW e velocidades nominais entre 120 rpm e 15.000 rpm
• ISO 7919-3:2009 — Vibração mecânica — Avaliação da vibração de máquinas por meio de medições em eixos rotativos — Parte 3: Máquinas industriais acopladas

A integração da vibração da carcaça (10816) e da vibração do eixo (7919) em uma norma unificada elimina ambiguidades anteriores e fornece uma estrutura de avaliação coesa.

Anexo DA (Informativo) — Correspondência das Normas Internacionais Referenciadas com as Normas Nacionais e Interestaduais

Ao aplicar esta norma, recomenda-se o uso de normas nacionais e interestaduais correspondentes em vez de normas internacionais referenciadas. A tabela a seguir mostra a relação entre as normas ISO referenciadas na Seção 2 e seus equivalentes nacionais.

Nota: Nesta tabela, utiliza-se a seguinte designação convencional de grau de correspondência:

• IDT — Padrões idênticos

As normas nacionais podem ter datas de publicação diferentes, mas mantêm equivalência técnica com as normas ISO referenciadas. Consulte sempre as edições mais recentes das normas nacionais para obter os requisitos mais atuais.

Bibliografia

Os seguintes documentos são referenciados na ISO 20816-3 para fins informativos:

Nota histórica: A referência [16] (Rathbone, 1939) representa o trabalho pioneiro que estabeleceu a base para o uso da velocidade como critério primário de vibração.