Compreendendo o gráfico da órbita do eixo na análise de vibração
A órbita do eixo é um gráfico que mostra a trajetória traçada pelo centro geométrico de um eixo em rotação durante uma ou mais voltas. Trata-se de uma representação bidimensional do movimento do eixo no interior do seu folga do rolamento, como se estivesse a olhar diretamente para o fundo do poço. Este poderoso método de diagnóstico é obtido através da instalação de um par de sensores sem contacto sondas de proximidade A 90 graus um do outro — normalmente numa configuração X-Y — e representando graficamente os seus sinais de deslocamento simultâneos em relação uns aos outros, em vez de em relação ao tempo.
1. Por que é que o gráfico de órbita é tão útil
Uma norma forma de onda temporal ou Espetro FFT espectáculos vibração numa única direção. O gráfico de órbita combina duas direções perpendiculares para fornecer uma visão completa do movimento dinâmico do eixo, permitindo aos analistas visualizar a forma e a direção reais do movimento, em vez de terem de as inferir. Essa dimensão adicional fornece pistas inestimáveis para o diagnóstico de uma vasta gama de avarias, razão pela qual a órbita é um pilar fundamental de rotor-dinâmico análise — especialmente no caso de máquinas críticas de alta velocidade equipadas com película de fluido mancais de deslizamento, tais como turbinas, compressores e grandes geradores.
Uma vez que as sondas medem o deslocamento diretamente em relação ao rolamento, a órbita revela também a posição do eixo dentro da sua folga, e não apenas a distância que este percorre — informação que um sensor montado na carcaça acelerômetro simplesmente não consegue oferecer. Adicionar um tacômetro ou Keyphasor marca cada volta na órbita, fixando a sua fase e tornando inequívoca a direção da precessão.
2. Como interpretar as formas das órbitas
O formato, o tamanho e a orientação da órbita são indicadores diretos das forças que atuam no rotor. Um analista habilidoso pode diagnosticar a condição de uma máquina simplesmente observando o formato da órbita.
Órbita circular ou elíptica
Uma órbita simples, circular ou elíptica, centrada no rolamento, indica normalmente um rotor com bom comportamento, dominado por uma única frequência — na maioria das vezes desequilíbrio. A órbita será circular se a rigidez do suporte do rolamento for a mesma em ambas as direções (isotrópica) e elíptica se a rigidez for diferente na horizontal e na vertical (anisotrópica), o que é muito comum na prática, uma vez que a maioria das máquinas é mais rígida na vertical do que na horizontal.
Órbita distorcida, em forma de 8 ou em forma de banana
Quando a órbita se desvia de uma elipse simples, várias frequências influenciam o movimento do eixo:
- A órbita em forma de “banana” ou crescente é frequentemente associado a desalinhamento, onde estão presentes tanto a frequência 1× como a 2×.
- A formato de 8 é um sinal clássico de uma forte componente 2×, um indicador típico de desalinhamento do eixo. Um 8 com uma curva interna sugere frequentemente uma situação mais grave ou a presença de atrito.
Órbitas com curvas ou cantos agudos
Mudanças bruscas de direção, pontos planos ou “dobras” na órbita são fortes evidências de uma atrito rotor-estator. Mostram que o movimento do eixo está a ser momentaneamente restringido ao entrar em contacto com um componente fixo, como um rolamento, um selo, ou a carcaça da máquina.
Órbitas altamente irregulares
Uma órbita irregular, instável ou que pareça estar repleta de «ruído» pode indicar um problema mecânico grave folga, instabilidade induzida por fluidos, tal como redemoinho de óleo ou chicote, ou condições de fluxo turbulento numa bomba ou num compressor.
3. Sentido da precessão: para a frente vs. para trás
A direção em que a órbita é traçada, em relação à direção de rotação do eixo, constitui, por si só, um fator de diagnóstico fundamental:
- Precessão para a frente: A órbita segue na mesma direção que a rotação do eixo. Este é o comportamento normal para forças como o desequilíbrio.
- Precessão inversa: a órbita segue na direção oposta à rotação do eixo. Trata-se de uma situação anómala e pode indicar uma rachadura no eixo, um atrito intenso ou certos tipos de instabilidade induzida por fluidos.
Para distinguir as duas, é necessária a marca de fase que aparece uma vez por revolução; sem ela, a órbita revela a forma, mas não o sentido em que é percorrida, e a distinção diagnóstica perde-se.
4. O Orbit no diagnóstico no terreno
Os sensores de proximidade instalados de forma permanente e ligados a um sistema de monitorização são a forma clássica de monitorizar a órbita em máquinas críticas de grandes dimensões, mas o princípio subjacente — dois sinais de deslocamento perpendiculares representados graficamente um em relação ao outro com uma referência de fase — está igualmente ao alcance do engenheiro de campo. Um instrumento portátil de dois canais, como o Balanset-1A mede simultaneamente a amplitude e a fase em dois planos, pelo que, assim que uma órbita ou um espectro tiver confirmado que desequilíbrio é a força dominante, e essa mesma configuração mantém-se até equilibragem no local e verificação do estado corrigido. Quando a órbita revela, pelo contrário, um desalinhamento, um atrito ou uma instabilidade, essa constatação redireciona o trabalho para o alinhamento ou uma reparação mecânica, em vez do equilíbrio.
5. O que um gráfico de órbita mostra
Em resumo, um gráfico de órbita única fornece uma grande quantidade de informações num só olhar:
- A amplitude geral da vibração do eixo.
- – A forma do movimento do eixo, que ajuda a identificar o tipo de falha.
- A direção da precessão, para a frente ou para trás.
- A posição média do eixo dentro da folga do rolamento — a sua linha central do eixo.
Quando analisada em conjunto com o espectro FFT e a forma de onda temporal, a órbita permite ao analista chegar a uma conclusão altamente fiável e detalhada diagnóstico do comportamento dinâmico de uma máquina — combinando o «quanto», a «forma» e a «direção» numa imagem decisiva.
