Compreender o Velómetro (Sensor de Velocidade)
A velómetro, mais formalmente denominado transdutor de velocidade ou sensor de velocidade, é um tipo de transdutor usado para medir vibração. A sua característica principal é que produz uma saída elétrica diretamente proporcional à velocidade da superfície vibratória à qual está fixado. Isto distingue-o de um acelerómetro, cuja saída é proporcional a aceleração, e de um sonda de proximidade, cuja saída é proporcional a deslocamento.
1. Definição: O que é um velómetro?
Uma vez que a velocidade é o parâmetro que a maioria das normas internacionais utiliza para avaliar o grau de irregularidade no funcionamento de uma máquina, um sensor que indique diretamente a velocidade é, em termos conceptuais, uma solução atraente. O velómetro clássico é um dispositivo autónomo e autogerador — não necessita de fonte de alimentação nem de condicionamento de sinal para produzir um sinal de saída utilizável. Embora seja agora menos comum do que o acelerómetro na recolha de dados portátil moderna, o velómetro ainda tem aplicações genuínas, particularmente na monitorização permanente de máquinas de velocidade média e como membro da família mais ampla de transdutores sísmicos que medem o movimento em relação ao espaço livre, em vez de em relação a uma estrutura fixa.
2. Como funciona um velómetro
Os velômetros tradicionais são sensores eletrodinâmicos. Funcionam segundo o mesmo princípio que um microfone dinâmico ou um captador de guitarra, regidos pela lei da indução de Faraday:
- No interior da caixa encontra-se uma bobina de fio suspensa por molas flexíveis.
- Um íman permanente está fixado de forma rígida à caixa.
- Quando o sensor é montado numa máquina vibratória, a caixa e o íman movem-se juntamente com a superfície da máquina.
- Devido à sua inércia, a bobina suspensa por molas tende a permanecer imóvel no espaço (este é o princípio sísmico).
- O movimento relativo entre o íman móvel e a bobina quase estacionária induz uma tensão na bobina.
- De acordo com a lei de Faraday, essa tensão induzida é diretamente proporcional à velocidade do movimento relativo — exatamente a grandeza que nos interessa.
O sistema mola-massa só se comporta assim acima da sua própria frequência natural (geralmente entre 8 e 10 Hz), o que define o limite de baixa frequência do sensor. Também existem os modernos «velómetros piezoelétricos»: trata-se, essencialmente, de acelerómetros com um circuito eletrónico integrado integração circuito que converte a aceleração num sinal de velocidade no interior do próprio sensor, evitando as frágeis peças móveis do design eletrodinâmico.
3. Vantagens e desvantagens dos velómetros
Vantagens
- Saída direta da velocidade: medem imediatamente a velocidade — o parâmetro mais utilizado para avaliar Intensidade de vibração em máquinas de uso geral na faixa de frequências entre aproximadamente 10 Hz e 1 000 Hz (conforme ISO 20816(a norma que substitui a ISO 10816). Não é necessária qualquer integração no analisador, o que mantém a cadeia de sinal simples.
- Autoalimentado (passivo): Os velómetros eletrodinâmicos tradicionais geram o seu próprio sinal e não necessitam de alimentação externa, o que é útil em algumas instalações industriais e em áreas de risco.
- Boa resposta em baixas frequências: Acima da sua frequência natural, são geralmente mais sensíveis às frequências mais baixas do que muitos acelerómetros de uso geral, emitindo um sinal forte e nítido nos pontos onde se verificam desequilíbrios e desalinhamentos.
Desvantagens
- Gama de frequências limitada: a sua faixa útil é mais estreita do que a de um acelerómetro. Não são adequados para os impactos de alta frequência de defeitos de rolamento ou defeitos de engrenagem, que se situam bem acima do seu ponto de corte.
- Partes móveis: O conjunto interno de molas e bobinas pode sofrer desgaste por fadiga, deslocar-se ou avariar-se completamente, especialmente em condições de funcionamento com elevadas vibrações.
- Sensibilidade à orientação: devem ser instaladas na orientação para a qual foram concebidas (vertical ou horizontal), uma vez que a gravidade exerce uma pré-carga sobre a suspensão de mola.
- Maior e mais pesado: normalmente são muito maiores e mais pesados do que um acelerómetro moderno, o que pode sobrecarregar estruturas leves.
- Sensibilidade aos campos magnéticos: campos magnéticos externos intensos, como os que se encontram perto de grandes motores, podem interferir na bobina e comprometer a leitura.
4. Velómetro vs. Acelerómetro
Para a recolha de dados portátil moderna e diagnóstico de vibração, o acelerómetro é o sensor de eleição. A sua resposta em frequência é muito mais ampla e plana, pelo que um único acelerómetro capta tanto a vibração de baixa frequência resultante do desequilíbrio como a vibração de frequência muito elevada resultante de avarias nos rolamentos e nas engrenagens. O analisador de vibração em seguida, integra eletronicamente o sinal de aceleração para apresentar a velocidade ou o deslocamento conforme necessário — um sensor resistente que faz tudo o que o velómetro fazia e muito mais. É exatamente assim que o medidor portátil de dois canais Balanset-1A funciona no terreno: capta a aceleração através dos seus acelerómetros, integra-a para calcular a velocidade, a fim de avaliar a severidade de acordo com os graus da norma ISO, e utiliza o mesmo sinal para medir a amplitude e a fase necessárias para a equilibragem num e em dois planos. Se precisar de converter as leituras entre diferentes tipos de sensores, o nosso Conversor de Unidade de Vibração alterna facilmente entre mm/s, µm e g.
Os velómetros, portanto, encontram-se hoje em dia principalmente como sensores instalados de forma permanente em máquinas de velocidade média — ventiladores, bombas e motores — e, especialmente, em instalações mais antigas, onde foram os transdutores de monitorização inicialmente especificados e continuam a funcionar de forma fiável década após década.
