Compreendendo a velocidade na análise de vibração
Velocidade é a taxa de variação de deslocamento no que diz respeito ao tempo — em termos simples, uma medida de quão rápido um componente vibratório está em movimento. Dos três principais vibração parâmetros — deslocamento, velocidade e aceleração — a velocidade é o indicador mais utilizado para avaliar o estado geral de saúde e Intensidade de vibração das máquinas rotativas em geral, na gama de frequências de diagnóstico mais comum. Ocupa uma posição central no trio, tanto literal como praticamente: a um passo matemático do deslocamento e a outro da aceleração.
1. Por que razão a Velocity é o padrão para a gravidade
A velocidade tornou-se o parâmetro padrão para a monitorização de vibrações de uso geral por várias razões interligadas:
- O melhor indicador de energia destrutiva: A energia que causa desgaste numa máquina está diretamente relacionada com a velocidade. Um determinado nível de velocidade corresponde a um nível de desgaste bastante consistente numa ampla gama de velocidades e tipos de máquinas, razão pela qual os limites podem ser definidos uma única vez e aplicados de forma generalizada.
- Resposta em frequência «plana»: na faixa mais crítica para o diagnóstico de máquinas — aproximadamente 10 Hz a 1 000 Hz, ou 600 a 60 000 CPM — a velocidade proporciona a visão mais equilibrada. É quase igualmente sensível a falhas de baixa frequência, tais como desequilíbrio e a falhas de frequência mais elevada, tais como desalinhamento, o que o torna um excelente número versátil.
- Base para as normas internacionais: as normas internacionais relativas à vibração de máquinas — principalmente ISO 20816, que substituiu a norma ISO 10816, em vigor há muito tempo — use RMS velocidade como principal parâmetro para os limites de aceitação e os níveis de alarme nas diferentes classes de máquinas. Os limites familiares das zonas A/B/C/D em ISO 20816-3 são expressos em mm/s RMS.
2. Unidades e medidas
Unidades comuns
A velocidade de vibração é normalmente expressa numa de duas unidades:
- mm/s (milímetros por segundo): a unidade do SI, utilizada na maior parte do mundo.
- pol/s (polegadas por segundo): a unidade imperial, comum nos Estados Unidos.
A velocidade é quase sempre medida e tende a ser medida como uma RMS valor, porque o RMS representa melhor o conteúdo energético do sinal. Quando for indicado um valor de pico, este deve ser claramente identificado, uma vez que a conversão entre os dois pressupõe uma sinusoidal; um conversor de unidades de vibração trata dos cálculos aritméticos e mantém a consistência entre mm/s, in/s e dB.
Como é medido?
A velocidade pode ser obtida de duas formas principais:
- Diretamente, com um transdutor de velocidade: um electrodinâmico sensor de velocidade gera uma tensão diretamente proporcional à velocidade de vibração. Estes captadores de bobina móvel, de construção robusta, eram outrora comuns, mas foram em grande parte substituídos por acelerómetros.
- Ao integrar um sinal de acelerómetro: o método predominante atualmente. Um método robusto acelerômetro mede a aceleração, e o coletor de dados ou o sistema de monitorização executa eletronicamente o integração que o converte em velocidade. Isto combina a ampla gama de frequências e a durabilidade de um acelerómetro com as vantagens de diagnóstico do parâmetro de velocidade.
3. O papel da velocidade no diagnóstico
Um nível elevado de velocidade geral indica que a máquina tem um problema, mas não revela qual é esse problema. A etapa de diagnóstico consiste em examinar o espectro de velocidade e ver quais as frequências que estão a contribuir para o valor global elevado:
- Alta velocidade em 1× RPM (velocidade de funcionamento) points to desequilíbrio.
- Alta velocidade em 2× RPM aponta para desalinhamento.
- Uma série de picos de velocidade à velocidade de corrida harmônicos indica mecânico frouxidão.
Este é precisamente o fluxo de trabalho que um instrumento de campo segue. Um analisador portátil de dois canais, como o Balanset-1A mede a velocidade total em cada rolamento e, em seguida, divide-a num espectro para que o engenheiro possa identificar o conteúdo de 1×, 2× e harmónicos — e, caso o problema seja um desequilíbrio, proceder diretamente à sua correção nos próprios rolamentos da máquina.
4. A velocidade em comparação com o deslocamento e a aceleração
Não existe um parâmetro único que seja o melhor em todas as situações; cada um destaca-se numa parte diferente da gama de frequências:
- Deslocamento é ideal para movimentos de frequência muito baixa — órbitas de eixos, movimentos estruturais e folgas — e é a escolha natural para sonda de proximidade medições em mancais lisos.
- Velocidade abrange a ampla faixa média onde se concentram a maioria das avarias em máquinas rotativas, tornando-se o parâmetro de referência para avaliar a gravidade global.
- Aceleração tem melhor desempenho em frequências muito altas, onde realça os primeiros consequência e engrenagem erros que a velocidade subestimaria.
Pode alternar entre as três opções integração (aceleração → velocidade → deslocamento) e diferenciação na direção oposta. Mesmo assim, para se ter uma visão global do estado dinâmico de uma máquina dentro da sua faixa normal de funcionamento, a velocidade continua a ser o parâmetro mais valioso — e uma forma rápida de comparar um valor com as zonas ISO é a tabela de severidade de vibração.
