Compreendendo a aceleração na análise de vibração

Definição: O que é Aceleração de Vibração?

Aceleração é a taxa de variação da velocidade de um objeto em relação ao tempo. No contexto da análise de vibração, é uma medida fundamental que quantifica a rapidez com que a velocidade de um componente vibratório varia. Enquanto o deslocamento mede a distância percorrida por uma peça e a velocidade mede a velocidade com que ela se move, a aceleração se concentra nas forças que atuam sobre a peça, tornando-a particularmente sensível a eventos de alta frequência, como impactos e mudanças bruscas de movimento.

Por que a medição de aceleração é importante?

Medir a aceleração é crucial para um programa abrangente de monitoramento de condições, pois é excelente na detecção de tipos específicos de falhas em máquinas que outras medições podem não detectar. Sua importância decorre de vários fatores-chave:

• Detecção de falhas de alta frequência: A aceleração é inerentemente mais sensível a vibrações de alta frequência. Isso a torna o parâmetro ideal para detectar falhas em estágio inicial em rolamentos de elementos rolantes, problemas na engrenagem e frequências de passagem de lâminas, pois esses fenômenos normalmente geram vibrações de alta frequência.
• Relação direta com a força: De acordo com a segunda lei de Newton (Força = Massa × Aceleração), a aceleração é diretamente proporcional às forças dinâmicas que atuam dentro de uma máquina. Medir a aceleração fornece uma visão direta das forças que causam estresse e fadiga nos componentes.
• Ampla faixa dinâmica: Acelerômetros, os sensores usados para medir a aceleração, podem cobrir uma ampla gama de frequências e amplitudes, tornando-os versáteis para monitorar vários tipos de máquinas.

Unidades e Medidas

Unidades comuns

A aceleração da vibração é normalmente expressa em uma de duas unidades:

• g: Uma unidade adimensional que representa a aceleração da gravidade terrestre. 1 g equivale a aproximadamente 9,81 m/s². O uso de "g" é comum, pois fornece uma medida padronizada e confiável da gravidade da vibração.
• m/s² (ou mm/s²): A unidade padrão do SI para aceleração (metros por segundo ao quadrado).

Como é medido?

A aceleração é medida quase exclusivamente usando um acelerômetro. Trata-se de um transdutor que converte a força mecânica da vibração em um sinal elétrico proporcional. Acelerômetros piezoelétricos são o tipo mais comum usado no monitoramento de condições industriais devido à sua robustez, precisão e ampla resposta de frequência.

Aplicações Práticas em Diagnóstico

No diagnóstico, os dados de aceleração são usados para identificar problemas específicos:

• Falhas de rolamento: Os impactos gerados por defeitos microscópicos nas pistas, rolos ou esferas dos rolamentos criam pequenos picos de alta frequência. Medições de aceleração, especialmente quando combinadas com técnicas como Análise de Envelope, são o principal método para detectar essas falhas em seus estágios iniciais.
• Análise da caixa de engrenagens: Vibrações de alta frequência do engrenamento dos dentes da engrenagem, bem como impactos de dentes rachados ou quebrados, são claramente visíveis no espectro de aceleração.
• Máquinas de alta velocidade: Para equipamentos como turbinas e compressores de alta velocidade, a aceleração geralmente é a medição de vibração geral preferida porque as frequências dominantes caem em uma faixa onde ela é o parâmetro mais sensível.

Relação com Velocidade e Deslocamento

Deslocamento, velocidade e aceleração são matematicamente relacionados por meio de integração e diferenciação. Para uma vibração senoidal simples:

• Velocidade é a integral da aceleração.
• O deslocamento é a integral da velocidade.

Isso significa que, para a mesma quantidade de energia vibracional, as amplitudes de aceleração serão naturalmente maiores em altas frequências, enquanto as amplitudes de deslocamento serão maiores em baixas frequências. É por isso que os analistas escolhem o parâmetro de medição mais adequado à faixa de frequência da falha esperada.

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