O que é um Transdutor de Velocidade? Sensor de Vibração Sísmica • Balanceador portátil, analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, brocas em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores. O que é um Transdutor de Velocidade? Sensor de Vibração Sísmica • Balanceador portátil, analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, brocas em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores.

O que é um Transdutor de Velocidade? Sensor de Vibração Sísmica

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Compreendendo os transdutores de velocidade

Definição: O que é um transdutor de velocidade?

Transdutor de velocidade (também chamado velômetro, sensor sísmico ou sensor de bobina móvel) é um sensor autogerador vibração sensor que produz uma tensão de saída diretamente proporcional à vibração velocidade sem a necessidade de alimentação externa ou condicionamento de sinal. Opera com base nos princípios da indução eletromagnética — um ímã suspenso por molas se move em relação a uma bobina quando ocorre vibração, gerando uma tensão proporcional à velocidade relativa entre a bobina e o ímã, que é igual à velocidade da vibração.

Os transdutores de velocidade foram os sensores de vibração dominantes entre as décadas de 1950 e 1980 e ainda são utilizados em instalações de monitoramento permanente e em alguns instrumentos portáteis. No entanto, foram amplamente substituídos por acelerómetros em novas instalações devido ao tamanho menor dos acelerômetros, à faixa de frequência mais ampla e à maior capacidade de frequência necessária para detecção de defeitos em rolamentos.

Princípio de operação

Indução eletromagnética

  • Ímã permanente suspenso por molas dentro da bobina
  • A vibração move a carcaça e a bobina
  • A inércia do ímã o mantém relativamente estacionário (acima da ressonância)
  • Movimento relativo entre bobina e ímã
  • O movimento induz tensão na bobina (lei de Faraday: V ∝ velocidade)
  • Tensão de saída diretamente proporcional à velocidade de vibração

Autogeração

  • Não requer alimentação externa
  • Transdução passiva
  • Conexão simples (dois fios)
  • Inerentemente à prova de falhas (sem problemas de falha de energia)

Características

Resposta de frequência

  • Limite de baixa frequência: Frequência natural (tipicamente 8-15 Hz)
  • Faixa utilizável: Acima de 2× frequência natural (mínimo de 16-30 Hz)
  • Limite de alta frequência: Normalmente 1-2 kHz
  • Resposta plana: Região plana ampla em faixa utilizável
  • Melhor para: 10-1000 Hz (frequências gerais de máquinas)

Sensibilidade

  • Típico: 10-500 mV por polegada/s (400-20.000 mV por mm/s)
  • Comum: 100 mV/pol/s ou 4000 mV/mm/s
  • Maior sensibilidade para aplicações de baixa vibração
  • Menor sensibilidade para medições de alta vibração

Tamanho e peso

  • Relativamente grande (50-100 mm de comprimento, 25-40 mm de diâmetro)
  • Pesado (100-500 gramas típico)
  • Muito maior que acelerômetros
  • A massa pode afetar a medição em estruturas leves

Vantagens

Saída de Velocidade Direta

  • Mede a velocidade da vibração diretamente (não é necessária integração)
  • Atende às especificações dos padrões ISO (velocidade RMS)
  • Processamento de sinal simples
  • Natural para análise baseada em velocidade

Autogeração

  • Não requer energia
  • Conexão simples de dois fios
  • Não pode falhar devido à perda de energia
  • Menor custo do sistema (não é necessária fonte de alimentação)

Boa resposta de baixa frequência

  • Utilizável até 10-15 Hz (melhor que muitos acelerômetros)
  • Adequado para máquinas de baixa velocidade (até ~600 RPM)
  • Natural para aplicações que correspondem à faixa de frequência

Desvantagens

Resposta limitada de alta frequência

  • Normalmente limitado a 1-2 kHz no máximo
  • Não é possível detectar defeitos de rolamentos de alta frequência (5-20 kHz)
  • Inadequado para análise de envelope
  • Limitação principal em relação aos acelerômetros

Tamanho e peso

  • Sensores grandes e pesados
  • Difícil de montar em máquinas pequenas
  • A carga em massa afeta estruturas leves
  • Menos portáteis que os acelerômetros

Fragilidade

  • As molas internas e o ímã móvel podem ser danificados por choque
  • Sensível ao tratamento de abusos
  • Pode ser danificado por queda
  • Mais manutenção do que acelerômetros de estado sólido

Limitações de temperatura

  • A força do ímã diminui com a temperatura
  • Normalmente limitado a 120°C
  • Menos capacidade do que os acelerômetros de modo de carga

Onde ainda é usado

Instalações Permanentes Legadas

  • Sistemas de monitoramento de turbomáquinas mais antigos
  • Substituição em espécie para instalações existentes
  • Mantém a compatibilidade com os sistemas existentes

Aplicações de baixa frequência

  • Equipamentos de baixíssima velocidade (< 300 RPM)
  • Onde a faixa de frequência de 10-1000 Hz é adequada
  • Monitoramento de velocidade simples sem necessidade de altas frequências

Requisitos Específicos

  • Onde a vantagem autogerada é necessária
  • Requisitos de segurança intrínseca (sem energia)
  • Saída de velocidade direta preferida

Montagem

Métodos

  • Montagem de pinos em furos roscados (mais comum)
  • Montagem em suporte com placas adaptadoras
  • Montagem magnética (se a superfície for magnética e o sensor não for muito pesado)

Considerações

  • Montagem rígida essencial (sensor pesado)
  • Fixe firmemente para evitar vibração do sensor
  • Verifique se a superfície de montagem está plana e limpa
  • Alívio de tensão do cabo para evitar puxões

Alternativas Modernas

Por que os acelerômetros são preferidos

  • Muito menor e mais leve
  • Ampla faixa de frequência (0,5 Hz – 50 kHz)
  • Melhor para detecção de defeitos em rolamentos
  • Mais robusto
  • Menor custo
  • Tendência da indústria em direção aos acelerômetros

Integração como Alternativa

  • Medir aceleração e integrar à velocidade
  • Alcança a medição de velocidade com as vantagens do acelerômetro
  • Instrumentos modernos tornam a integração transparente

Calibração e Manutenção

Calibração

  • Calibração da mesa vibratória
  • Verifique a sensibilidade (mV/in/s ou mV/mm/s)
  • Verifique a resposta de frequência
  • Calibração anual típica para aplicações críticas

Manutenção

  • Manuseie com cuidado (evite quedas e choques)
  • Verifique a condição do cabo
  • Verifique a segurança da montagem
  • Teste a saída periodicamente
  • Substitua se a sensibilidade ou a resposta mudarem

Os transdutores de velocidade, embora estejam em declínio em novas instalações, continuam sendo sensores importantes em sistemas de monitoramento permanente existentes e em certas aplicações de baixa frequência. Entender sua operação, vantagens e limitações é necessário para a manutenção de sistemas legados e para a tomada de decisões informadas sobre a seleção de sensores, quando os transdutores de velocidade ainda podem ser a escolha ideal para requisitos específicos de baixa frequência, autoalimentação ou compatibilidade.

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