ISO 7919-1: Vibração mecânica – Avaliação da vibração da máquina por meio de medições em eixos rotativos – Parte 1: Diretrizes gerais

Resumo

A ISO 7919-1 é uma norma internacional fundamental que fornece diretrizes gerais para a medição e avaliação de vibrações em eixos rotativos de máquinas. Esta norma é a contrapartida de ISO 10816, que trata da vibração em peças não rotativas. A ISO 7919 se concentra no uso de vibração sem contato sondas de proximidade para medir diretamente o movimento do eixo em relação aos seus mancais. Esse tipo de medição é particularmente importante para máquinas grandes e críticas com mancais de filme fluido, como turbinas, compressores e bombas de grande porte, onde a compreensão do comportamento dinâmico do rotor é essencial para uma operação segura.

Índice (Estrutura Conceitual)

A norma fornece uma estrutura para a criação de um programa de medição de vibração do eixo e para a interpretação dos resultados:

1. 1. Escopo e Princípio de Medição:

   Esta seção inicial define o escopo da norma, esclarecendo que ela fornece os procedimentos gerais para medição e avaliação de vibração em eixos rotativos. Ela estabelece o princípio fundamental: este tipo de medição concentra-se no movimento vibratório do próprio eixo, normalmente em relação à caixa de mancal estacionária. Esta é uma distinção crítica das medições de carcaça (cobertas pela ISO 10816). A vibração do eixo é a medição preferencial para máquinas onde o rotor é maciço em comparação com a carcaça e é suportado por mancais de filme fluido. Nesses casos, pode ocorrer movimento significativo do eixo dentro da folga do mancal que não é transmitido para a carcaça externa. O objetivo principal é avaliar a gravidade desse movimento dinâmico do eixo para proteger a máquina de danos ao mancal ou contato rotor-estator.

2. 2. Grandezas de Medição:

   Este capítulo especifica os parâmetros que devem ser medidos e avaliados. A principal grandeza para a avaliação geral da severidade da vibração é a S_pp valor, que é o pico a pico deslocamento vibratório do eixo. Isso representa a excursão total da linha central do eixo à medida que se move dentro do mancal e é uma métrica crucial para a proteção de máquinas, pois pode ser comparada diretamente às folgas físicas do mancal. No entanto, a norma também reconhece o valor de outras grandezas para fins de diagnóstico. Ela recomenda que o sistema de medição também seja capaz de fornecer a órbita do eixo (o caminho da linha central do eixo), que é essencial para diagnosticar problemas como turbilhão de óleo ou desalinhamento, e o posição média da linha central do eixo, cuja alteração pode indicar alterações na carga ou no alinhamento. Para algumas aplicações, valores de vibração filtrados (por exemplo, em velocidade de operação 1X) também são usados para avaliação.

3. 3. Instrumentação e Montagem:

   Este capítulo fornece orientações sobre o hardware necessário para medições de vibração de eixos. Ele especifica o uso de sistemas de sonda sem contato, que consistem em três componentes principais: sonda (sensor), um cabo de extensão, e um motorista (ou proximitor)Esses componentes são calibrados como um sistema e não são intercambiáveis. A norma recomenda a montagem das sondas em pares em cada mancal, dispostas a 90 graus entre si (configuração XY). Isso permite que o sistema de medição capture o movimento bidimensional completo da linha central do eixo e construa a órbita do eixo. A instalação adequada é considerada crítica, exigindo suportes de montagem rígidos, espaçamento correto das sondas e a garantia de que a superfície da "pista da sonda" do eixo seja lisa e livre de qualquer desvio elétrico ou mecânico que possa corromper o sinal.

4. 4. Critérios de Avaliação e Zonas:

   Esta seção apresenta a estrutura para avaliar a severidade da vibração medida. Ela propõe dois critérios principais. O primeiro é um critério absoluto, que envolve a comparação da vibração medida do eixo (S_pp) em relação a limites predefinidos. A norma sugere um modelo de quatro zonas para isso:

   • Zona A (Bom): Níveis de vibração em máquinas recém-comissionadas.
   • Zona B (Satisfatório): Aceitável para operação irrestrita de longo prazo.
   • Zona C (Insatisfatório): Indica um problema potencial; a máquina deve ser investigada para determinar a causa.
   • Zona D (Inaceitável): Os níveis de vibração são considerados prejudiciais; ação imediata é necessária.

   O segundo critério baseia-se na variação da magnitude da vibração em relação a uma linha de base conhecida. Um aumento significativo na vibração, mesmo que ainda esteja dentro da zona "Satisfatória", pode ser um indicador precoce de uma falha em desenvolvimento. Esta parte da norma (Parte 1) fornece a estrutura geral; os valores numéricos específicos para os limites da zona são fornecidos nas partes específicas da máquina da série ISO 7919.

5. 5. Orientações sobre como definir alarmes (alerta e disparo):

   Esta seção final fornece uma estrutura prática para a implementação dos critérios de avaliação em um sistema automatizado de proteção de máquinas. Ela recomenda uma estratégia de alarme de dois níveis. O primeiro nível é um Alerta (ou “alarme”). Normalmente, este valor é definido acima da linha de base operacional normal e estável da máquina. Se este nível for ultrapassado, deverá disparar um aviso ao operador de que a condição da máquina mudou e que uma investigação é necessária. O segundo nível, mais alto, é um Viagem (ou "desligamento"). Este é um limite absoluto definido em um nível em que a operação contínua provavelmente causará danos graves. Se esse nível for ultrapassado, o sistema deve acionar um desligamento automático da máquina para evitar uma falha catastrófica. A norma recomenda que esses pontos de ajuste sejam baseados tanto nos limites absolutos da zona (um disparo não deve ser definido acima do limite da Zona C/D) quanto em mudanças significativas em relação à linha de base estabelecida (por exemplo, um alerta pode ser acionado se a vibração dobrar, mesmo que ainda esteja na Zona B).

Conceitos-chave

• Vibração do eixo vs. carcaça: O princípio básico é que, para certas máquinas (especialmente aquelas com rotores grandes e rígidos e carcaças relativamente flexíveis), o movimento do eixo em si é um indicador muito mais direto e confiável do estado dinâmico da máquina do que a vibração transmitida para o exterior da caixa do mancal.
• Proteção de Máquinas: Embora os dados também sejam usados para diagnósticos, a principal aplicação da estrutura ISO 7919 é em sistemas de proteção de máquinas em tempo real, projetados para evitar falhas catastróficas.
• Importância do movimento relativo: Ao medir o movimento do eixo em relação ao rolamento, os analistas podem avaliar diretamente a utilização da folga do rolamento e diagnosticar problemas específicos como redemoinho de óleo ou pré-carga excessiva.

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