Compreendendo a frequência na análise de vibração

Definição: O que é frequência de vibração?

Freqüência é uma medida da frequência com que um evento repetitivo ocorre em uma determinada unidade de tempo. Na análise de vibração, quantifica a "velocidade" com que um objeto oscila ou vibra. É o parâmetro mais importante para diagnosticar a causa raiz de um problema em máquinas. Enquanto a amplitude nos indica a *gravidade* de uma vibração, a frequência nos indica a *fonte*.

O poder diagnóstico da frequência

O princípio básico do diagnóstico de vibração é que diferentes componentes mecânicos e elétricos geram vibração em frequências específicas e previsíveis quando começam a falhar. Ao identificar as frequências presentes na assinatura de vibração de uma máquina, um analista pode identificar o componente exato que está causando o problema. Isso é análogo a como um médico usa um estetoscópio para ouvir sons específicos que indicam diferentes condições médicas.

Cada falha potencial tem uma assinatura de frequência característica:

• Um problema com todo o conjunto rotativo, como desequilíbrio, aparecerá na frequência de rotação do eixo (1x velocidade de operação).
• Um problema relacionado ao alinhamento entre dois eixos, como desalinhamento, normalmente aparecerá com o dobro da velocidade de execução (2x).
• Um defeito em um elemento rolante consequência gerará frequências com base em sua geometria precisa e na velocidade do eixo.
• Problemas com engrenagens criará sinais na Frequência de Engrenagem (GMF), que é o número de dentes multiplicado pela velocidade da engrenagem.

Unidades de Frequência

A frequência é expressa em várias unidades diferentes, e é importante estar familiarizado com todas elas:

1. Hertz (Hz)

Esta é a unidade padrão internacional (SI) para frequência. Um Hertz equivale a um ciclo por segundo. Esta é a unidade mais comum usada em contextos técnicos e científicos.

2. Ciclos por minuto (CPM)

O CPM é amplamente utilizado na manutenção industrial porque está diretamente relacionado à velocidade de rotação das máquinas, que normalmente é medida em Revoluções por Minuto (RPM). Como um minuto tem 60 segundos, a conversão é simples:

CPM = Hz × 60

Por exemplo, uma vibração a 30 Hz é igual a 1.800 CPM.

3. Pedidos

As ordens são múltiplos da velocidade primária de operação da máquina. A velocidade de operação em si é a 1ª ordem. Uma vibração com o dobro da velocidade de operação é a 2ª ordem, três vezes a 3ª ordem e assim por diante. Isso é particularmente útil para analisar máquinas que mudam de velocidade, pois as ordens permanecerão constantes mesmo com mudanças na frequência absoluta em Hz ou CPM. Por exemplo, o desequilíbrio estará sempre na 1ª ordem, independentemente da velocidade da máquina.

Como a frequência é determinada?

As frequências presentes em um sinal de vibração são identificadas usando um Transformada Rápida de Fourier (FFT)Um acelerômetro coleta um sinal bruto de forma de onda temporal, e o algoritmo FFT processa esse sinal para criar um espectro de frequência. Esse espectro é um gráfico que exibe claramente todas as frequências individuais que compõem a vibração complexa, permitindo ao analista identificar os picos e associá-los a potenciais fontes de falha.

A relação entre frequência, velocidade e aceleração

Para um determinado nível de energia vibracional, as amplitudes de deslocamento, velocidade e aceleração são altamente dependentes da frequência. É por isso que diferentes unidades de medida são preferidas para diferentes faixas de frequência:

• Baixas frequências: O deslocamento é o mais alto.
• Frequências médias: A velocidade é máxima.
• Altas frequências: A aceleração é máxima.

Entender a frequência é a chave que desbloqueia o potencial de diagnóstico da análise de vibração, transformando dados brutos em informações de manutenção acionáveis.

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