ISO 5348: Vibração e choque mecânicos – Montagem mecânica de acelerômetros

Resumo

A ISO 5348 é uma norma fundamental e altamente prática para qualquer analista de vibração. Ela aborda um fator crítico que impacta diretamente a qualidade dos dados: como a acelerômetro está fisicamente conectado à máquina. A norma especifica vários métodos de montagem e descreve como cada método afeta a resposta de frequência da medição. Seguir as orientações da ISO 5348 é essencial para obter dados de vibração precisos e repetíveis, especialmente ao medir vibrações de alta frequência.

Índice (Estrutura Conceitual)

A norma é estruturada para fornecer conselhos claros e práticos sobre técnicas de montagem:

1. 1. Escopo e métodos de montagem:

   Esta seção inicial estabelece o propósito da norma: fornecer orientações técnicas claras sobre os métodos de fixação de acelerômetros a uma superfície vibratória para garantir a precisão dos dados. A tese central da norma é apresentada aqui: o método de montagem é uma parte crítica do sistema de medição e determina diretamente a frequência mais alta na qual dados confiáveis podem ser coletados. Uma técnica de montagem inadequada atuará como um filtro mecânico, atenuando ou amortecendo vibrações de alta frequência antes que elas possam ser medidas. A seção então apresenta os principais métodos de montagem que serão avaliados em detalhes: montagem por pino, montagem adesiva e montagem magnética, estabelecendo a estrutura para o restante do documento.

2. 2. Montagem do pino:

   Este método é apresentado como a técnica ideal de referência para fixação de acelerômetros. Envolve a perfuração de um furo na estrutura da máquina, a fixação com uma rosca e, em seguida, o aparafusamento do pino de montagem do acelerômetro diretamente no furo. A norma especifica que a superfície de montagem deve ser limpa, plana e lisa, com uma face usinada, se necessário. Uma fina camada de graxa de silicone ou um fluido de acoplamento semelhante deve ser aplicada à base do sensor para preencher quaisquer vazios microscópicos, maximizando a área de contato da superfície e melhorando a transmissão de energia de alta frequência. Este método proporciona a maior rigidez de montagem possível, o que, por sua vez, resulta na maior frequência de ressonância montada. Isso garante que o sensor possa medir com precisão a mais ampla faixa possível de frequências sem que sua medição seja corrompida pela ressonância da própria montagem. É considerado a referência para todos os outros métodos e é essencial para instalações de monitoramento permanente, testes de diagnóstico de alta frequência (como para rolamentos e engrenagens) e para calibração de sensores.

3. 3. Montagem adesiva:

   Esta seção detalha o uso de adesivos como uma solução de montagem semipermanente, frequentemente usada quando a perfuração na máquina não é prática ou permitida. A norma diferencia entre diferentes tipos de adesivos. Para obter os melhores resultados, recomenda-se um adesivo duro e rígido, como um cianoacrilato (“supercola”) ou um epóxi bicomponente. O princípio fundamental é usar uma quantidade mínima de adesivo para criar uma linha de ligação muito fina e rígida entre a base do sensor e a superfície da máquina. Um adesivo espesso ou macio (como uma borracha de silicone) atuará como um amortecedor, limitando severamente a resposta de alta frequência. Quando realizada corretamente em uma superfície devidamente preparada, uma montagem adesiva rígida pode atingir uma faixa de frequência utilizável quase tão alta quanto uma montagem em pino, tornando-se uma alternativa viável para muitas aplicações de diagnóstico. A norma também abrange o uso de bases montadas em adesivo, que são pequenas almofadas de metal coladas à máquina para fornecer um local repetível para a fixação de um sensor de montagem em pino.

4. 4. Montagem magnética:

   Este capítulo discute o uso de bases magnéticas, que são extremamente comuns para dispositivos portáteis, coleta de dados baseada em rotas devido à sua conveniência. No entanto, a norma enfatiza que essa conveniência tem um custo significativo para a qualidade dos dados. Uma montagem magnética é inerentemente menos rígida do que uma montagem de pino ou adesivo. Além disso, o ímã adiciona massa significativa ao acelerômetro. Essa combinação de menor rigidez e maior massa reduz drasticamente a frequência de ressonância montada do sistema de sensor, o que limita severamente a faixa de frequência superior utilizável da medição. A norma deixa claro que dados de alta frequência (tipicamente acima de 2.000 Hz) coletados com um ímã geralmente não são confiáveis. Ela fornece orientações práticas para maximizar a qualidade de uma montagem magnética: use um ímã forte de "dois polos", certifique-se de que as superfícies de contato estejam perfeitamente limpas e planas e aplique pressão firme ao fixar o ímã à máquina.

5. 5. Outros métodos (sondas):

   Esta seção aborda o uso de sondas portáteis, frequentemente chamadas de "stingers", que às vezes são usadas para verificações rápidas ou em áreas de difícil acesso. A norma desencoraja fortemente essa prática para qualquer trabalho de diagnóstico sério. O corpo humano é um filtro passa-baixa e amortecedor muito eficaz, e é impossível segurar uma sonda com pressão consistente ou em um ângulo perfeitamente perpendicular. Como resultado, esse método se mostra altamente irrepetível e sua resposta em frequência é severamente limitada, frequentemente a menos de 1.000 Hz. Embora uma sonda possa confirmar a presença de uma vibração muito grande e de baixa frequência (como um desequilíbrio grave), ela é completamente inadequada para análise de tendências confiável ou para a detecção de falhas de alta frequência, como defeitos em rolamentos e engrenagens.

6. 6. Preparação da superfície e cabeamento:

   Esta seção final fornece conselhos práticos e essenciais para garantir a qualidade dos dados, independentemente do método de montagem utilizado. Ela enfatiza que a superfície de montagem deve ser devidamente preparada. Isso inclui garantir que a superfície seja o mais plana e lisa possível e que qualquer tinta, ferrugem ou sujeira seja removida para garantir o contato direto de metal com metal (ou metal com adesivo com metal). Para montagem em pino, especifica a necessidade de usinagem de uma face pontual se a superfície não for perfeitamente plana. A norma também fornece orientações importantes sobre o cabeamento do sensor. Recomenda que o cabo seja firmemente preso à estrutura a uma curta distância do sensor. Isso proporciona alívio de tensão para o conector e, mais importante, evita o movimento do cabo. Se um cabo for chicoteado durante a medição, ele pode gerar um sinal elétrico de baixa frequência devido ao efeito triboelétrico, o que pode contaminar o sinal de vibração real e levar a dados errôneos.

Conceitos-chave

• A resposta de frequência é fundamental: O tema central da norma é que o método de montagem atua como um filtro mecânico. Uma montagem inadequada (como um ímã) adiciona massa e reduz a rigidez, criando um filtro passa-baixa que corta a vibração de alta frequência antes mesmo que ela atinja o sensor.
• A rigidez é primordial: Para transmitir com precisão a vibração de alta frequência, a conexão entre o sensor e a máquina deve ser a mais rígida e leve possível. É por isso que a montagem direta por pino é superior a todos os outros métodos.
• Compensação entre conveniência e precisão: A norma deixa claro que há uma compensação direta. Suportes magnéticos são convenientes para coleta de dados baseada em rotas, mas o analista deve aceitar que a faixa de frequência utilizável fica comprometida. Para análises de rolamentos ou engrenagens de alta frequência, um suporte com pino ou adesivo é altamente preferível.
• Repetibilidade: Seguir as orientações do padrão, como usar bases de montagem para posicionamento repetível do sensor, é crucial para uma boa análise de tendências, pois garante que as alterações nos dados sejam devidas à condição da máquina, e não a variações na técnica de medição.

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