Vibração subsíncrona e síncrona explicadas

Definição: O que é vibração síncrona?

Vibração síncrona É qualquer vibração que ocorre a uma frequência que é um múltiplo inteiro da velocidade de rotação primária da máquina. Ela está "em sincronia" com a rotação do eixo. Esta é a categoria mais comum de vibração encontrada em máquinas.

• A vibração exatamente na velocidade de corrida (1x) é síncrona.
• Vibrações com o dobro da velocidade de corrida (2x), três vezes (3x) e assim por diante também são vibrações síncronas, frequentemente chamadas de “harmônicas” da velocidade de corrida.

A grande maioria das falhas comuns em máquinas, como desequilíbrio, desalinhamento, e frouxidão mecânica, tudo se manifesta como vibração síncrona. Por exemplo, a vibração causada pelo desequilíbrio será sempre a 1x RPM, acompanhando perfeitamente quaisquer alterações na velocidade da máquina.

Definição: O que é vibração subsíncrona?

Vibração subsíncrona É qualquer vibração que ocorre em uma frequência *menor que* a velocidade de rotação primária (1x). O prefixo "sub-" significa "abaixo". A presença de vibração subsíncrona significativa costuma ser um sinal de alerta sério, pois é tipicamente causada por fenômenos dinâmicos de rotores instáveis e autoexcitados, em vez de simples falhas mecânicas. Ao contrário da vibração síncrona, a função de força da vibração subsíncrona é gerada pelo movimento do próprio rotor.

Causas comuns de vibração subsíncrona

Vibrações subsíncronas são uma grande preocupação em turbomáquinas de alta velocidade equipadas com rolamentos de filme fluido.

1. Redemoinho de óleo

Esta é a forma mais comum de instabilidade subsíncrona. Ocorre em mancais de filme fluido quando a película de óleo hidrodinâmica que sustenta o eixo começa a "chicotear" ao redor do mancal, empurrando o eixo para a frente. Isso cria uma vibração distinta a uma frequência de aproximadamente 0,42 a 0,48 vezes a velocidade de corrida (0,42x – 0,48x). O turbilhão de óleo geralmente depende da carga e da temperatura e pode aparecer ou desaparecer conforme as condições da máquina mudam.

2. Batedor de Óleo

O turbilhão de óleo é uma forma mais grave e perigosa de turbilhão de óleo. Ocorre quando a frequência do turbilhão de óleo coincide e se "trava" na primeira frequência natural do rotor (velocidade crítica). Quando isso acontece, a amplitude da vibração subsíncrona pode aumentar muito e não desaparece com o aumento da velocidade. De fato, a vibração permanece na frequência de velocidade crítica do rotor mesmo com a aceleração adicional da máquina. O turbilhão de óleo é uma condição altamente destrutiva que requer o desligamento imediato da máquina.

3. Atrito do rotor ao estator

O atrito entre o rotor e uma parte estacionária pode, às vezes, induzir vibração subsíncrona. Isso geralmente ocorre em frações inteiras da velocidade de operação, como 0,5x. O componente 0,5x é um sinal clássico de atrito que faz o rotor “saltar” uma vez a cada duas revoluções.

Como diferenciá-los em um espectro FFT

Identificar esses componentes em um espectro FFT é simples:

• Picos Síncronos: Procure o pico de 1x RPM (a velocidade de execução) e quaisquer picos que caiam em múltiplos inteiros exatos (2x, 3x, etc.).
• Picos subsíncronos: Procure por picos significativos que apareçam no eixo de frequência *antes* do pico de 1x RPM. Um pico em torno de 45% da velocidade de operação é um sinal clássico de turbilhão de óleo.

Por que a distinção é crítica

Distinguir entre vibração síncrona e subsíncrona é fundamental para o diagnóstico:

• Problemas síncronos (como desequilíbrio) são “vibrações forçadas”. Muitas vezes, elas podem ser corrigidas com ajustes mecânicos, como balanceamento ou alinhamento.
• Problemas subsíncronos (como o chicote de óleo) são “vibrações autoexcitadas” ou instabilidades. Elas indicam um problema com o projeto ou a condição fundamental do sistema de rolamentos do rotor e não podem ser corrigidas por balanceamento. A solução pode envolver a alteração do projeto do rolamento, a alteração da temperatura ou pressão do óleo ou o reprojeto do rotor.

Por esse motivo, um pico subsíncrono de alta amplitude é geralmente considerado uma condição de alarme mais séria do que um pico síncrono de alta amplitude.

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