O que é vibração assíncrona? Componentes não síncronos • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores. O que é vibração assíncrona? Componentes não síncronos • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores.

O que é vibração assíncrona? Componentes não síncronos

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Entendendo a vibração assíncrona

Definição: O que é vibração assíncrona?

vibração assíncrona (também chamada de vibração não síncrona) é vibração em frequências que não são múltiplos inteiros exatos (ordens) da velocidade de rotação do eixo. Ao contrário de vibração síncrona de desequilíbrio ou desalinhamento (que sempre aparece em velocidades de rotação de 1×, 2× e 3×), a vibração assíncrona ocorre em frequências determinadas pela geometria do componente, efeitos eletromagnéticos ou fontes externas, e não pela rotação do eixo.

Compreender a distinção entre vibração síncrona e assíncrona é fundamental para o diagnóstico de máquinas, pois ajuda a identificar a fonte da vibração: componentes síncronos apontam para problemas de massa rotativa ou geométricos, enquanto componentes assíncronos indicam problemas em elementos rolantes, falhas elétricas ou influências externas ao próprio rotor.

Fontes comuns de vibração assíncrona

1. Defeitos em Rolamentos de Elementos Rolantes (Mais Comuns)

A principal fonte de vibração assíncrona:

  • Frequências de falhas de rolamentos: BPFO, BPFI, BSF e FTF não são múltiplos exatos da velocidade do eixo.
  • Exemplo: Motor de 1800 RPM (30 Hz), BPFO pode ser 107 Hz (3,57 × velocidade do eixo, não um número inteiro)
  • Valor diagnóstico: Frequências assíncronas sugerem imediatamente um problema no rolamento.
  • Análise de Envelope: Técnica principal para detecção de componentes de rolamentos assíncronos

2. Frequências elétricas

Vibração eletromagnética não relacionada à velocidade do eixo:

  • 2× Frequência da linha: 120 Hz (sistemas de 60 Hz) ou 100 Hz (sistemas de 50 Hz), independentemente da velocidade do motor.
  • Exemplo: Motor de 2 polos e 60 Hz opera a 3550 RPM (59,2 Hz), mas apresenta vibração 2×f a 120 Hz (2,03× a velocidade do eixo).
  • Frequência de passagem pelo polo: Pode não ser um múltiplo inteiro exato.
  • Harmônicos do VFD: Frequências de comutação não relacionadas à velocidade do eixo

3. Fontes externas

  • Equipamentos adjacentes: Vibração transmitida por máquinas próximas
  • Edifício/Fundação: Ressonâncias estruturais em frequências fixas
  • Pulsações do processo: Ondas de pressão em tubulações
  • Ressonâncias acústicas: Ondas estacionárias em dutos ou recintos

4. Instabilidades subsíncronas

  • Redemoinho de óleo: Normalmente, 0,42-0,48 vezes a velocidade do eixo (não exatamente a metade).
  • Batedor de Óleo: Trava na frequência natural, não relacionada à velocidade do eixo.
  • Instabilidades de vedação: Frequentemente em frequências determinadas pela dinâmica dos fluidos

5. Vibração aleatória

  • Cavitação: Colapso aleatório de bolhas, banda larga
  • Turbulência: flutuações aleatórias de fluxo
  • Fricção: Contato caótico criando vibração não periódica

Identificação em Espectros

Características do Espectro

  • Frequência fixa: Aparece com o mesmo valor de Hz, independentemente das mudanças de velocidade.
  • Alterações no pedido: Se a velocidade variar, as frequências assíncronas mudam de ordem (× relação de velocidade do eixo)
  • Traçado da cachoeira: Os componentes assíncronos aparecem como linhas verticais; os síncronos, como diagonais.
  • Espectro de pedidos: Picos assíncronos em ordens não inteiras (2,47×, 3,57×, etc.)

Procedimento de diagnóstico

  1. Identificar a velocidade de corrida: A partir de 1× pico ou tacômetro
  2. Calcular pedidos: Divida cada frequência de pico pela frequência da velocidade de execução.
  3. Ordens Inteiras: Vibração síncrona (1,00×, 2,00×, 3,00×)
  4. Ordens não inteiras: Vibração assíncrona (2,47×, 3,57×, etc.)
  5. Correspondência com os tipos de falha: Compare as frequências calculadas com as frequências dos mancais, frequências elétricas, etc.

Significância Diagnóstica

Defeitos de rolamento

  • Frequências assíncronas em BPFO, BPFI e BSF sugerem imediatamente um problema no rolamento.
  • Calcule as frequências de azimute e compare com os picos observados.
  • A correspondência dentro de ±5% confirma a falha do rolamento.
  • Os harmônicos e as bandas laterais fornecem confirmação adicional.

Questões eletromagnéticas

  • O dobro da frequência da linha em 100/120 Hz indica problemas no estator ou no entreferro.
  • Frequência fixa independente das variações de velocidade
  • A análise atual confirma a origem elétrica.

Vibração externa

  • Picos que não estão relacionados à velocidade da máquina ou aos rolamentos.
  • Pode corresponder às velocidades dos equipamentos próximos.
  • É necessária uma investigação da origem.
  • É necessário isolar ou corrigir a fonte.

Técnicas de análise para vibração assíncrona

Análise de Envelope

  • Técnica primária para detecção de defeitos em rolamentos
  • Aumenta os impactos repetitivos assíncronos
  • Suprime componentes síncronos de baixa frequência
  • Revela claramente as frequências de azimute.

Aceleração de alta frequência

  • Defeitos em rolamentos assíncronos frequentemente ocorrem em altas frequências (> 1 kHz).
  • Use acelerômetros e configurações de Fmax altas.
  • Detecta impactos e ressonâncias de alta frequência.

Análise de Cepstrum

  • Eficaz para encontrar padrões periódicos em sinais assíncronos.
  • Detecta famílias de harmônicos ou bandas laterais.
  • Útil para sistemas complexos de rolamentos e engrenagens.

Exemplos práticos

Motor com defeito no rolamento

  • Velocidade de corrida: 1750 RPM (29,17 Hz)
  • Componentes síncronos: 1× a 29,17 Hz, 2× a 58,34 Hz
  • Componente Assíncrono: Pico a 107 Hz (3,67× velocidade do eixo)
  • Diagnóstico: A correspondência de 107 Hz calcula BPFO → defeito na pista externa
  • Confirmação: A natureza assíncrona confirma o problema no rolamento, e não no rotor.

Motor VFD em velocidade variável

  • A velocidade do motor varia entre 1200 e 1800 RPM.
  • 1× pico se move com velocidade (síncrona)
  • O pico de 120 Hz permanece fixo (assíncrono 2× a frequência da linha)
  • Diagnóstico: Componente eletromagnético da fonte de alimentação de 60 Hz

A vibração assíncrona representa uma classe distinta de vibração em máquinas com implicações diagnósticas únicas. O reconhecimento de componentes assíncronos por meio de suas relações de ordem não inteira, frequências fixas apesar das mudanças de velocidade ou características verticais em gráficos de cascata permite a identificação precisa de defeitos em rolamentos, problemas elétricos e influências externas, orientando estratégias diagnósticas e corretivas apropriadas.

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