Compreendendo a telemetria na medição de vibração
Definição: O que é Telemetria?
Telemetria é a tecnologia para transmissão de dados de medição de locais remotos ou inacessíveis — particularmente de componentes rotativos — para equipamentos fixos de registro e análise. No contexto de máquinas rotativas, a telemetria permite medições em eixos, rotores e pás onde conexões diretas com fio são impossíveis devido à rotação. Os sistemas incluem sensores em peças rotativas, componentes eletrônicos rotativos para condicionamento e transmissão de sinais, fontes de alimentação rotativas e receptores fixos que capturam os dados transmitidos.
A telemetria é essencial para medições especializadas, como deformação do eixo (tensão de torção), vibração da pá com extensômetros, temperatura do rotor e qualquer parâmetro que exija um elemento sensor montado em um componente rotativo. Embora complexa e cara, a telemetria oferece recursos de medição exclusivos, indisponíveis por meio de sensores estacionários.
Tipos de sistemas de telemetria
1. Telemetria de anel deslizante
Mais antigo e confiável:
- Princípio: Anéis rotativos conectados a sensores, escovas estacionárias captam sinais
- Canais: Vários canais possíveis (4-64 típicos)
- Largura de banda: DC para MHz (excelente)
- Confiabilidade: Tecnologia comprovada
- Limitações: Desgaste das escovas, ruído de contato, limitações de velocidade
- Aplicativos: Pesquisa, testes de desenvolvimento, algum monitoramento de produção
2. Telemetria de rádio FM/AM
- Princípio: Transmissor rotativo transmite sinais modulados em FM ou AM
- Canais: 1-16 canais típicos
- Largura de banda: DC a 100 kHz por canal
- Vantagens: Sem contato, sem desgaste
- Limitações: Consumidor de energia, canais limitados, interferência potencial
3. Telemetria digital sem fio (moderna)
- Princípio: Codificação digital, WiFi, Bluetooth ou protocolos proprietários
- Canais: Muitos canais multiplexados
- Largura de banda: Depende da taxa de dados
- Vantagens: Flexível, robusto, correção de erros
- Poder: Menor que o FM analógico para desempenho equivalente
- Tendências: Tornando-se padrão para novos sistemas
4. Telemetria Óptica
- Dados transmitidos via luz modulada (IR ou visível)
- Alto potencial de largura de banda
- Imune à interferência de RF
- Requisito de linha de visão
- Aplicações especializadas
Aplicações
Medição de vibração torcional
- Medidores de tensão no eixo medindo a tensão de cisalhamento
- Medição direta impossível sem telemetria
- Crítico para equipamentos acionados por motor
- Valida modelos de análise torcional
Medição de tensão da lâmina
- Medidores de tensão em lâminas de turbinas ou compressores
- Mede o estresse operacional real
- Testes de desenvolvimento e solução de problemas
- Valida sincronização da ponta da lâmina medições
Temperatura do rotor
- Termopares em enrolamentos ou componentes do rotor
- Monitora as condições térmicas
- Detecção de superaquecimento
- Eficácia do sistema de refrigeração
Vibração do eixo
- Acelerômetros montados diretamente no eixo
- Vibração real do rotor vs. carcaça do mancal
- Pesquisa e solução de problemas especiais
Métodos de fornecimento de energia
Baterias
- Baterias primárias (1-5 anos típico)
- Baterias recarregáveis
- Vida mais simples, mas limitada
- Substituição durante interrupções de manutenção
Potência do anel deslizante
- Potência transferida através de anéis coletores
- Tempo de operação ilimitado
- Requer conjunto de anel deslizante
- Comum com telemetria de dados de anel deslizante
Acoplamento indutivo
- Transferência de energia sem fio através do entreferro
- A bobina rotativa capta energia da bobina estacionária
- Sem contato, sem desgaste
- Potência limitada (tipicamente < 10W)
Colheita de energia
- Coleta de energia vibratória (piezoelétrica)
- Gradientes térmicos (termoelétricos)
- Complementa ou substitui baterias
- Permite operação autônoma
Desafios
Ambiente Rotativo
- Forças centrífugas na eletrônica
- Ciclismo de temperatura
- Vibração dos próprios componentes
- Névoa de óleo, contaminação
Complexidade do Sistema
- Componentes rotativos e estacionários
- Sincronização e temporização
- Desafios de calibração
- Custo mais alto do que a detecção estacionária
Manutenção
- Substituição da bateria
- Falhas de sensores/eletrônicos
- Requer desligamento da máquina para acesso
- Módulos sobressalentes necessários
Desenvolvimentos modernos
MEMS e Miniaturização
- Eletrônicos menores e mais leves
- Menor consumo de energia
- Mais resistente a choques/vibrações
- Habilita novos aplicativos
Processamento de Sinal Digital
- Processamento em plataforma rotativa
- Transmitir resultados (FFT) e não dados brutos
- Reduz as necessidades de largura de banda e energia
Padronização
- Padrões industriais sem fio (WirelessHART, ISA100)
- Melhoria da interoperabilidade
- Custos mais baixos devido à escala
A telemetria permite medições de vibração e condição em componentes rotativos onde sensores estacionários não alcançam, fornecendo acesso a parâmetros críticos como tensão de torção do eixo, deformação da pá e temperaturas do rotor. Embora complexos e caros, os sistemas de telemetria oferecem recursos de medição exclusivos, essenciais para aplicações especializadas em desenvolvimento de turbomáquinas, análise de torção e caracterização avançada da dinâmica do rotor.
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