Compreendendo a fase na análise de vibração
Fase descreve a relação de sincronização entre dois sinais ou, mais especificamente no contexto das máquinas rotativas, a sincronização de um vibração sinal em relação a uma marca de referência fixa no eixo rotativo. Responde à questão de onde durante a rotação ocorre a vibração, que é normalmente medida em graus, de 0° a 360°, o que corresponde a uma volta completa do eixo. Se amplitude diz-lhe quanto uma máquina está a vibrar e freqüência diz-lhe quão rápido, a fase indica-lhe como está a evoluir — que é precisamente o que distingue as falhas que partilham a mesma frequência.
Esse último ponto é a razão principal pela qual a fase é importante. Desequilíbrio, desalinhamento, a veio curvado e folga todos podem aumentar o 1× velocidade de funcionamento pico; a fase é frequentemente a única forma de os distinguir sem desmontar a máquina.
1. Como se mede a fase
São necessários dois sinais para ler a fase:
- Um sinal de vibração — a medição principal de um acelerômetro ou sonda de proximidade observando o movimento da máquina.
- Um sinal de referência — um pulso de sincronização de uma vez por volta proveniente de um tacômetro, destinado a uma faixa de fita refletora ou uma ranhura, de modo a emitir um impulso nítido sempre que a marca passar pelo sensor. Em termos funcionais, trata-se do mesmo papel desempenhado por um Keyphasor.
O analisador de vibrações Em seguida, mede o atraso temporal entre o impulso de referência e o primeiro pico positivo do sinal de vibração a uma frequência escolhida — normalmente 1× a velocidade de funcionamento — e converte esse atraso num ângulo. Uma leitura de 90°, por exemplo, significa que o pico de vibração chega um quarto de volta depois de a marca de referência passar pelo tacómetro. Como o resultado está ligado a uma frequência específica, a fase é frequentemente indicada juntamente com a componente 1×; a mesma ideia, generalizada ao longo do espectro, é o que faz com que o ângulo de fase um elemento fundamental de enredos como o Bode e Nyquist diagramas.
2. O poder de diagnóstico da fase
A fase é muito mais do que um número. Ao comparar leituras obtidas em diferentes pontos de uma máquina, na mesma direção de medição, um analista pode confirmar ou descartar diagnósticos específicos com elevado grau de confiança. O tema recorrente é a comparação entre dois pontos: se estes se deslocarem juntos a imagem aponta numa direção; se eles se aproximarem oposição isso remete para outro. As subsecções abaixo abordam os padrões clássicos.
Confirmar desequilíbrio
Um desequilíbrio puro produz leituras de fase semelhantes — normalmente dentro de um intervalo de cerca de ±30° — quando medido na mesma direção radial (por exemplo, na horizontal) em ambos os rolamentos de um rotor. Todo o rotor é puxado numa única direção num determinado instante pelo ponto de maior massa, pelo que as duas extremidades se movem em sincronia. A comparação das leituras horizontais e verticais num único rolamento fornece mais uma pista: um desequilíbrio genuíno tende a apresentar uma diferença de cerca de 90° entre elas.
Diagnóstico de desalinhamento
A fase é uma das formas mais fiáveis de verificar o eixo desalinhamento. Efetue leituras de fase axial em ambos os lados de um acoplamento: uma desfasagem de 180° (±30°) ao longo do mesmo é a característica clássica do desalinhamento angular, indicando que, à medida que um eixo se desloca axialmente para fora, o outro se desloca para dentro — um movimento de rotação e oscilação no acoplamento.
Distinguir o desequilíbrio de um eixo torto
Tanto o desequilíbrio como um veio curvado Aumentam a vibração em 1×, mas a fase permite distingui-las. As leituras da fase axial, realizadas nas duas extremidades do mesmo eixo de um motor ou bomba e que diferem em cerca de 180°, indicam uma curvatura: as extremidades movem-se em direções axiais opostas à medida que a curvatura roda.
Identificar folga ou fissuras na fundação
Quando as leituras de fase são irregulares, instáveis ou não repetíveis, mecânicas folga é o suspeito habitual. Uma alteração acentuada na fase à medida que a sonda é deslocada do pé da máquina para a sua placa de base, ou da placa de base para a fundação, indica um parafuso de fixação solto ou uma fundação rachada — e sugere uma inadequação rigidez da fundação.
Confirmação da ressonância
À medida que uma máquina acelera ou avança por inércia ao longo de um velocidade crítica, a fase 1× provoca um desfasamento característico de 90° exatamente no ressonância pico e uma variação de 180° em toda a região de ressonância. Estar atento a essa oscilação — facilmente observável durante um desaceleração — é uma forma definitiva de confirmar que se trata de uma ressonância e não de um problema de forçamento.
3. Guia rápido de padrões de fase
| Observação | Diagnóstico provável |
|---|---|
| Ambos os rolamentos estão em fase, na mesma direção radial | Desequilíbrio |
| ≈180° ao longo do acoplamento, no sentido axial | Desalinhamento angular |
| ≈180° entre as duas extremidades de um eixo, no sentido axial | Eixo torto / curvado |
| Fase irregular e não repetível | Frouxidão mecânica |
| Desvio de 90° no pico, 180° ao longo da região | Ressonância / velocidade crítica |
Estas regras são orientações, não garantias: confirme a amplitude, a forma do espectro e harmônico verifique o conteúdo antes de avançar com a reparação.
4. A fase como chave para o equilíbrio
A fase é indispensável para balanceamento do rotor. A leitura da fase 1× indica diretamente a posição angular do ponto de maior intensidade em relação à marca de referência, indicando ao técnico exatamente onde deve adicionar ou remover um peso de correcção. Na prática, o analisador regista a amplitude e a fase antes de um peso de teste é ajustado, novamente a seguir, e utiliza a alteração para calcular o coeficientes de influência que resultam na correção final. Um instrumento portátil de dois canais, como o Balanset-1A realiza esta medição de amplitude e fase nos próprios rolamentos da máquina à velocidade de funcionamento e, em seguida, verifica o desequilíbrio residual assim que os pesos estiverem posicionados. Para calcular a divisão angular quando uma correção tem de ser partilhada entre pesos, o nosso Calculadora de Ângulo de Fase de Vibração trata da geometria vetorial.
5. Por que é que a «Phase» completa o quadro
Sem a fase, um analista de vibrações vê apenas uma parte do quadro — magnitudes e frequências, mas sem perceber como a estrutura se deforma efetivamente a cada ciclo. A fase fornece esse contexto que faltava, convertendo uma lista de picos numa descrição clara do movimento e aumentando drasticamente a fiabilidade do diagnóstico. É a diferença entre saber que uma máquina vibra e saber porquê. Por essa razão, a fase deve fazer parte de qualquer diagnóstico sério e constitui a base imprescindível do trabalho no terreno equilíbrio.
