Curtose na Análise de Vibrações para Detecção de Falhas

Definição: O que é curtose?

Curtose é um parâmetro estatístico que descreve a forma de uma distribuição de probabilidade. Na análise de vibração, é aplicado ao sinal de forma de onda temporal para medir seu "pico" ou "impulsividade". Um sinal com alta curtose é caracterizado por picos ou impactos nítidos e distintos, enquanto um sinal com baixa curtose é mais plano ou arredondado. Ele fornece um único valor numérico que pode indicar uma mudança na característica subjacente do sinal de vibração, mesmo que a energia geral (valor RMS) não tenha mudado significativamente.

O valor diagnóstico da curtose

O valor primário da curtose no monitoramento de condições é sua alta sensibilidade a falhas impulsivas em estágio inicialMuitos defeitos mecânicos começam como trincas ou lascas microscópicas. À medida que essas falhas em desenvolvimento entram em contato, geram impactos de curta duração e alta frequência. Esses impactos causam picos acentuados na forma de onda temporal da vibração, que aumentam drasticamente o valor da curtose muito antes de a falha se tornar grande o suficiente para afetar o nível geral de vibração RMS da máquina.

A curtose é, portanto, uma excelente ferramenta para:

• Detecção precoce de falhas em rolamentos: É um dos métodos mais eficazes para detectar os primeiros sinais de lascas em pistas de rolamentos ou elementos rolantes.
• Detecção de falhas em dentes de engrenagem: Um dente de engrenagem rachado ou quebrado produzirá um impacto distinto uma vez por revolução, o que é facilmente detectado pelo aumento do valor de curtose.
• Detecção de atritos ou impactos intermitentes: Qualquer evento não uniforme e impactante dentro de uma máquina pode ser destacado por esta medição.

Interpretando os valores de curtose

Curtose é um valor normalizado. Para uma distribuição gaussiana perfeita (normal), típica da vibração de fundo aleatória em uma máquina saudável, o valor de curtose é **3,0**. Desvios desse valor são diagnósticos significativos:

• Curtose ≈ 3,0: Indica que a vibração é aleatória e gaussiana, sugerindo uma operação normal e saudável.
• Curtose > 3.0: Indica que o sinal está se tornando mais "pico" ou impulsivo do que o normal. Um valor de curtose crescente é um sinal claro de impactos em desenvolvimento. Valores de 5, 10 ou até mais são comuns quando há defeitos significativos em rolamentos ou engrenagens.
• Curtose < 3.0: Indica que o sinal é mais plano do que uma distribuição normal. Isso pode ocorrer com certos tipos de atrito ou quando o sinal é dominado por uma vibração senoidal muito limpa.

O ciclo de vida da curtose de uma falha de rolamento

Ao rastrear uma falha de rolamento desde o início até a falha, o valor da curtose geralmente segue um padrão previsível:

1. Estágio Saudável: A curtose é estável e próxima de 3,0.
2. Estágio de falha inicial: Um defeito microscópico se forma. Impactos nítidos e distintos são gerados, fazendo com que a curtose aumente significativamente (por exemplo, para 5,0 ou mais). A vibração RMS geral ainda pode ser baixa. Este é o momento ideal para detectar a falha.
3. Estágio de falha desenvolvida: À medida que o defeito aumenta e se espalha, o impacto se torna mais frequente e menos distinto. O sinal começa a se assemelhar a ruído aleatório novamente, embora em um nível de energia muito mais alto. Consequentemente, o valor da curtose pode *diminuir* e retornar para 3,0, enquanto o nível de vibração RMS começa a aumentar drasticamente.
4. Estágio tardio/de falha: O rolamento está bastante danificado e a vibração é alta e frequentemente aleatória. A curtose permanece próxima de 3,0, mas o valor RMS agora está em alerta.

Este ciclo de vida destaca por que a curtose é tão valiosa. O "ponto ideal" para detecção é nos estágios iniciais, quando a curtose aumenta. Confiar apenas no RMS significa que a falha não será detectada até que já tenha se tornado significativa.

Limitações

Embora poderosa, a curtose deve ser usada em conjunto com outras técnicas, como análise de espectro e forma de onda. Ela pode ser sensível a choques aleatórios e não relacionados à máquina, por isso é mais adequada como parâmetro de tendência. Um aumento consistente da curtose ao longo do tempo é um indicador muito mais confiável do que uma única leitura alta.

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