Entendendo a Análise de Run-Up
Análise da corrida de aproximação é a medição e avaliação sistemática de vibração amplitude e fase enquanto uma máquina acelera a partir do repouso ou de uma velocidade baixa até atingir a sua velocidade de funcionamento. Ao registar dados continuamente ao longo de comece, um analista pode localizar todos os velocidade crítica o rotor passa por (cada um aparece como um pico de amplitude), avalie quanto amortecimento o sistema apresenta (pela nitidez desses picos), revelando falhas específicas da inicialização, tais como arco térmico, e confirmar se o próprio procedimento de arranque está correto. Os resultados são normalmente apresentados como Diagramas de Bode — amplitude e fase em função da velocidade — e parcelas de cachoeira que mostram como todo o espectro evolui à medida que a máquina acelera.
Esta técnica é indispensável em três contextos: na colocação em serviço de novos equipamentos, onde permite verificar se a máquina real se comporta conforme previsto pelo projeto dinâmico do rotor; na resolução de problemas, onde revela se um problema de vibração durante o arranque é causado por ressonância; e na avaliação periódica do estado de conservação, onde a assinatura da prova de funcionamento atual é comparada com uma referência histórica para detetar uma degradação gradual antes que esta se traduza numa avaria.
1. Recolha dos dados
Uma preparação eficaz depende da captação dos canais certos, de forma contínua, desde antes mesmo de a máquina começar a funcionar.
Medidas necessárias
- Vibração: registo contínuo em cada ponto de medição.
- Velocidade: um tacômetro sinal para que as rotações por minuto possam ser monitorizadas a cada momento.
- Fase: um impulso por volta, que fornece a referência de fase que torna possível o gráfico de Bode.
- Duração: todo o período transitório, desde o comando de arranque até à velocidade de funcionamento estável.
- Amostragem: quer uma captura verdadeiramente contínua, quer instantâneos temporais com intervalos reduzidos.
Configuração da instrumentação
- Um analisador multicanal ou um sistema de aquisição de dados.
- Acelerômetros em todos os rolamentos, de preferência nas direções horizontal, vertical e axial.
- Um tacómetro ótico ou a laser acionado por uma fita de fita refletora on the shaft.
- Gravação por ativação ativada antes de A aceleração começa, pelo que as primeiras rotações não se perdem.
No caso de máquinas mais pequenas, os mesmos parâmetros essenciais — amplitude, fase e RPM sincronizadas — podem ser medidos com um analisador portátil de dois canais. O Balanset-1A monitoriza a amplitude e a fase em relação à sua referência do tacómetro a laser à medida que o rotor acelera, pelo que os dados que alimentam os gráficos de Bode e em cascata podem ser recolhidos nos próprios rolamentos da máquina no local, em vez de apenas num comboio equipado com instrumentos permanentes.
2. Resultados da análise
O mesmo conjunto de dados registados pode ser apresentado de várias formas complementares, cada uma revelando uma faceta diferente do comportamento do rotor.
Diagrama de Bode
O gráfico padrão da curva de aceleração, representado por um par de gráficos sobrepostos:
- Upper plot: amplitude da vibração em função da velocidade.
- Lower plot: ângulo de fase em função da velocidade.
- Velocidades críticas: manifestam-se como picos de amplitude acompanhados por uma desfasagem característica de 180°.
- Múltiplos gráficos: um por local e direção de medição.
Enredo da Cachoeira (Cascata)
- Uma representação pseudo-3D da frequência, velocidade e amplitude em conjunto.
- Mostra a evolução espectral completa ao longo da simulação.
- O componente 1× desloca-se na diagonal à medida que a velocidade aumenta.
- Frequências naturais aparecem como elementos verticais fixos.
- Quando a linha diagonal 1× cruza uma frequência natural vertical, confirma-se a existência de uma velocidade crítica.
Gráfico Polar
- Um gráfico vetorial que combina amplitude e fase num único diagrama.
- Desenha uma espiral característica à medida que o rotor atinge cada velocidade crítica.
- Amplamente utilizado em aplicações avançadas dinâmica do rotor trabalhar.
3. Informações reveladas pela fase de preparação
Identificação de Velocidade Crítica
- Os picos no gráfico de amplitude indicam as velocidades críticas.
- Uma desfasagem de 180° associada confirma a autenticidade ressonância em vez de um pico passageiro.
- São registadas todas as velocidades críticas entre zero e a velocidade de funcionamento.
- Os valores medidos podem ser comparados com as previsões do projeto.
Avaliação de amortecimento
- Sharp peaks: baixo amortecimento (fator de amplificação Q ≈ 20–50) — uma ressonância de alta amplificação e um potencial problema.
- Broad peaks: alto amortecimento (Q ≈ 5–10) — uma passagem mais suave e segura pela zona crítica.
- Quantitativo: A relação de amortecimento pode ser calculada a partir da largura do pico utilizando o método da meia potência (−3 dB), o que é facilmente feito por um Calculadora da Taxa de Amortecimento.
Margens de Separação
- Certifique-se de que a velocidade de funcionamento está bem abaixo de qualquer velocidade crítica.
- Um requisito típico é uma margem de ±20–30 %.
- Uma separação adequada garante um funcionamento seguro e com poucas vibrações.
- Uma separação insuficiente implica o risco de operar na ressonância ou próximo dela.
Validação do procedimento de inicialização
- Verifique se a taxa de aceleração é suficientemente elevada para fazer com que o rotor ultrapasse cada velocidade crítica sem permanecer nessa faixa.
- Certifique-se de que a vibração se mantém dentro dos limites a todas as velocidades ao longo do percurso.
- Decida se é necessário estabelecer pontos de velocidade máxima.
4. Comparação com o Coastdown
Uma subida atinge o seu máximo impacto quando combinada com a sua imagem espelhada, a desaceleração.
Semelhanças
- Ambos identificam velocidades críticas e frequências naturais.
- Ambos utilizam as mesmas técnicas de análise e os mesmos tipos de gráficos.
- Em conjunto, fornecem conjuntos de dados complementares.
Diferenças
- Run-up: aumento da velocidade, uma transição térmica do frio para o quente e uma aceleração motorizada capaz de impulsionar rapidamente o rotor através de um ponto crítico.
- Descida na costa: uma redução da velocidade, uma transição do quente para o frio e uma desaceleração natural e espontânea, provocada apenas pelo atrito e pela resistência do ar.
- Comparação: As diferenças entre as duas assinaturas revelam efeitos térmicos ou dependentes da carga — uma velocidade crítica que varia entre a aceleração e a desaceleração, por exemplo, indica um suporte sensível à temperatura.
5. Aplicações
Colocação em funcionamento
- As primeiras utilizações de equipamento novo em folha.
- Verificação de que a máquina cumpre as especificações de projeto.
- Estabelecimento de uma referência para todas as comparações futuras.
- Um requisito frequente nos testes de aceitação contratuais.
Avaliação Periódica
- Testes de preparação anuais ou semestrais.
- Comparação direta com a linha de referência de entrada em serviço.
- Detecção de alterações, tais como mudanças nas velocidades críticas ou redução do amortecimento.
- Dados de tendências que indicam uma degradação gradual ao longo do tempo.
Solução de problemas
- Diagnóstico de problemas de vibração no arranque.
- Determinar se o problema está relacionado com a ressonância.
- Avaliar se uma modificação — um novo suporte, uma correção do equilíbrio, um aumento do amortecimento — funcionou realmente.
Em suma, a análise de arranque transforma um teste de arranque comum numa caracterização dinâmica completa do rotor. Os gráficos de Bode, em cascata e polares que produz revelam as velocidades críticas, o amortecimento e o comportamento de arranque da máquina — informações de que um engenheiro necessita para colocar o equipamento em serviço com confiança, acompanhar o seu estado ao longo dos anos e identificar a origem das vibrações relacionadas com o arranque em máquinas rotativas.
