Artigo Avaliativo Vibracoes Mecanicas em Elementos de Maquinas Normas e Orientações

ARTIGO AVALIATIVO Orientações 1 O artigo deve ser entregue até o dia 18112022 via PORTAL DO ALUNO devendo ser feito individualmente 2 O artigo deve ser realizado de acordo as normas contidas no modelo de artigo disponível no portal do aluno e no AVA contendo o nome do aluno e o aluno deve usar no mínimo 6 artigostrabalhos acadêmicos nas referências bibliográficas e ter no mínimo 6 páginas e no máximo 10 páginas 3 O tema do artigo deverá ser VIBRAÇÕES MECÂNICAS EM ELEMENTOS DE MÁQUINAS apresentando quais são as possíveis fontes de vibrações como manutenir elementos que trabalham sujeitos à vibrações e por fim analisar um caso de falha por vibração mostrando de forma explicativa qual o tipo de fratura do material e como poderia ser evitado esse processo de falha 4 Conforme estatuto do aluno qualquer plagio ou cópia irá implicar em nota zero para os alunos envolvidos 5 O peso do trabalho é de 10 pontos Observações Configurase plágio tudo aquilo que é copiado sem fazer a devida citação da fonte Mesmo que seja plágio parcial apenas parte do trabalho é considerado pela Instituição como improbidade na execução de trabalhos escolares trabalhos avaliativos TCC etc Além disso plágio ou improbidade na execução de trabalhos escolares está previsto no Regimento Interno da Instituição na parte em que trata do regime disciplinar devendo o aluno ter a devida sanção disciplinar Solicita se assim que antes da entrega de trabalhos de pesquisa TCC etc ao professorinstituição o aluno revise todo o material para que sejam evitados transtornos problemas Compete ao professor verificar se houve plágio no trabalho entregue pelo aluno apenas no momento da entrega final por parte do discente não cabendo portanto essa função ao docente nas análises intermediárias do trabalho Caso o aluno não tenha cursado a disciplina de Metodologia de Pesquisa ou correspondente e não souber como fazer citação de fonte de pesquisa que consulte o Manual de Normas Técnicas da MULTIVIX que se encontra disponível no Portal Acadêmico eou consulte a Bibliotecária da Instituição São considerados métodos fraudulentos em trabalhos avaliativos e em trabalhos de conclusão de curso devendo ser atribuída à nota zero ao aluno na atividade I cópias de internet II compras de trabalhos acadêmicos III cópias de parágrafos de livrosapostilas sem citação da fonte e IV cópias de trabalhos de colegas com penalidades para todos os envolvidos No caso de o professor identificar as situações acima nos trabalhos avaliativos deve adotar os seguintes procedimentos I dar nota zero ao aluno justificando na capa o motivo e assinando embaixo Se o trabalho for em grupo todos devem receber a nota zero II em hipótese alguma aplicar um novo trabalho ou dar uma nova oportunidade ao aluno que fez uso de métodos fraudulentos TABELA DE AVALIATIVA Aderência 15 PONTOS O artigo estar de acordo com o tema estabelecido e com as normas estabelecidas Originalidade 15 PONTOS Impacto do tema abordado no trabalho Formatação 2 PONTOS Formatação do conteúdo do texto formatação das bibliografias e das referências ao longo do texto qualidade e adaptação das figuras e tabelas Apresentação e organização 2 PONTOS Como o conteúdo é desenvolvido e organizado ao longo do artigo Legibilidade 15 PONTOS Readability Referências Bibliográficas 15 PONTO Qualidade das referências bibliográficas Vibrações Mecânicas Vibrações Mecânicas em Elementos de Máquinas Luís Felipe Pires Pereira Faculdade Multivix Serra Sumário 1 Introdução 3 2 Objetivos 4 3 Desenvolvimento 5 31 Possíveis fontes vibratórias5 311 Desbalanceamento5 312 Desalinhamento6 313 Excentricidade7 314 Peças defeituosas7 315 Folgas mecânicas8 32 Estudo de caso8 4 Conclusão 12 5 Referências 13 3 1 Introdução O interesse no estudo das vibrações começou quando os primeiros intrumentos musicais fo ram criados Desde então músicos têm buscado elaborar regras e leis para a produção sonora e utilizálas para melhorar seus instrumentos conhecimento este que foi transmitido de geração a geração O lósofo grego e matemático Pitágoras é considerado o primeiro a investigar sons com um certo embasamento cientí co 1 Entre outras coisas Pitágoras realizou experimentos em cordas vibrantes com um aparato chamado monocórdio Figura 1 No instrumento as pontes de madeira 1 e 3 são xas já a ponte 2 é movimentada enquanto a tensão na corda se mantém constante pela massa suspensa Observouse que para duas cordas iguais de comprimentos distintos sujeitas à mesma tensão a corda mais curta emite uma nota mais aguda além disso se a mais curta possuir metade do comprimento da mais longa a nota emitida se encontra uma oitava acima da outra Figura 1 Monocórdio 1 Séculos depois Isaac Newton publicou sua obra mais famosa Philosophiae Naturalis Prin cipia Mathematica em 1686 descrevendo a lei da gravitação universal como bem como as três leis do movimento além de outras descobertas Através da descrição da segunda lei do movi mento Newton é rotineiramente utilizado em livros modernos sobre vibrações para derivar as equações de movimento de um corpo vibrante A solução teórica dinâmica do problema da vibração da corda descrita anteriormente foi descoberta em 1713 pelo matemático inglês Brook Taylor que também apresentou o famoso teorema de Taylor sobre séries in nitas A frequência natural de vibração obtida a partir da equação de movimento derivada por Taylor concordou com os valores experimentais observados por Galileu e Mersenne O procedimento adotado por Taylor foi aperfeiçoado através da intro dução de derivadas parciais nas equações de movimento por Daniel Bernoulli Jean DAlembert e Leonard Euler 1 A maioria das atividades humanas envolve vibração de uma forma ou de outra Exemplo disso é o fato de ouvirmos porque nossos tímpanos vibram e vermos pelas ondas luminosas vibrarem Respirar é associado com a vibração dos pulmões e andar envolve movimento os cilatório periódico de pernas e mãos A fala humana requer o movimento oscilatório das laringes e línguas 1 Os primeiros estudiosos no campo da vibração concentraram seus esfor ços na compreensão os fenômenos naturais e desenvolvendo teorias matemáticas para descrever a vibração de sistemas físicos Entretanto nos últimos tempos a maioria das investigações têm sido motivadas pela engenharia com aplicações de vibração como é o caso de projetos de máquinas fundações estruturas motores turbinas e sistemas de controle 4 2 Objetivos O objetivo do trabalho em questão é apresentar possíveis fontes vibratórias formas de manutenir elementos que trabalham sujeitos a vibrações e por m analisar um caso de falha por vibração mostrando qual o tipo de fratura do material e formas de se evitar que tal evento ocorra 5 3 Desenvolvimento 31 Possíveis fontes vibratórias As possíveis fontes vibratórias em elementos de máquinas podem ser divididas nos seguintes tipos Desbalanceamento Desalinhamento Excentricidade Peças defeituosas Folgas mecânicas Vibração por forças alternativas Vibração por forças hidráulicas e aerodinâmicas 311 Desbalanceamento O desbalanceamento é um problema extremamente comum que incute em vibrações nas máquinas e seus elementos Normalmente as características da vibração proveniente do desba lanceamento são 2 Amplitude proporcional à quantidade de desbalanceamento tendendo a crescer com o passar do tempo Amplitude de vibração superior nas direções radiais transversais aos eixos de rotação Leituras de fase estáveis Frequência de vibração coincidente com a rotação do elemento desbalanceado A fase altera 90 ao se deslocar o sensor em 90 Entratanto mesmo sendo sinais relevantes na consideração de elementos vibratórios por desbalanceamento esta forma não é a única causa que ocorre na frequência de rotação Outro ponto a se analisar é o desbalanceamento em rotores verticais como exemplo há as turbinas hidráulicas os compressores rotativos e as turbinas a vapor e a gás que por sua vez apresentam grandes amplitudes axiais As causas mais comuns deste desequilíbrio variam de erros em projeto a defeitos de fabrica ção que produzem falhas na performance do sistema Ainda podem se relacionar a manutenção do componente exemplo disso seria um ventilador com pás deformadas a medida que a velo cidade do rotor aumenta os efeitos vibratórios também o farão reduzindo signi cativamente a vida útil dos rolamentos 6 Uma das possíveis maneiras de manutenir esta forma de vibrar é através da realização de manutenções preventivas 3 como ocorre com o balanceamento de rodas veiculares Outra forma é a manutenção corretiva que visa corrigir o problema após este ter ocorrido para o exemplo do ventilador seria a troca das pás 312 Desalinhamento Desalinhamentos são muito comuns assim como desbalanceamentos Mesmo com a aplica ção de mancais autocompensadores ou acoplamentos exíveis é extremamente difícil alinhar dois eixos com mancais de forma que não atuem forças que excitam movimentos vibratórios Há basicamente três tipos de desalinhamento angular paralelo e combinado 2 As principais características de desalinhamentos são Amplitudes proporcionais à quantidade de desalinhamento Leituras de fase instáveis Amplitudes vibratórias altas na direção axial bem como radial Sempre que houver uma amplitude vibratória axial maior que metade da amplitude vibratória radial devese considerar uma análise de desalinhamento ou empenamento A frequência de vibração normalmente se dá por 1x RPM para desalinhamentos severos pode passar a ser de 2 ou 3x RPM Desalinhamento angular Em sua forma angular Figura 2 o desalinhamento submete o eixo a vibração axial na frequência de 1x RPM Figura 2 Desalinhamento angular 2 Desalinhamento paralelo Em sua forma paralela Figura 3 o desalinhamento submete o eixo a vibração radial na frequência de 2x RPM já na Figura 3 Desalinhamento paralelo 2 7 Desalinhamento combinado Em sua forma angular Figura 2 o desalinhamento submete o eixo a vibração axial na frequência de 1x RPM e de 2x RPM na direção radial Figura 4 Desalinhamento combinado 2 Para o caso da manutenção nos desalinhamentos é difícil realizar uma previsão adequada de quando esta irá ocorrer no entanto uma grande observação seria em termos de uma análise profunda do projeto outra forma seria durante a instalação Aplicações de acoplamentos exíveis e mancais autocompensadores são formas de se reduzir os efeitos do desalinhamento mesmo que citado anteriormente o fato da di culdade de alinhamento se manter 313 Excentricidade Excentricidades ocorrem quando o centro de rotação difere do centro geométrico mesmo quando há o balanceamento na peça Figura 5 Figura 5 Excentricidade 2 As consequências das excentricidades são relativamente próximas as do desbalanceamento em certos casos balancear a peça ameniza o problema da excentricidade entretanto em geral a correção de fato só se dá através da montagem adequada dos elementos ou até troca destes 3 314 Peças defeituosas Peças defeituosas podem gerar altos níveis vibratórios problemas comuns são folgas exces sivas podendo ser provenientes de processos de fabricação inadequados ou até mesmo desgaste gerados por ataque químico partes soltas ou problemas de lubri cações A manutenção das peças defeituosas se dá através de qualquer um dos três tipos de manu tenção preditiva preventiva ou corretiva Normalmente há a troca do componente defeituoso 8 seja por outro novo seja por outro a m de evitar o mesmo tipo de problema dependendo da criticidade 315 Folgas mecânicas Elementos mecânicos com folgas mecânicas produzem vibrações em frequências que nor malmente se dão pelo dobro ou por múltiplos inteiros da velocidade de rotação do eixo em sí Num geral elementos se soltam em virtude da vibração excitada por outras fontes como por exemplo desalinhamentos ou desbalanceamentos acabando por agravar a situação Figura 6 Folgas mecânicas 2 Tal defeito pode ser identi cado pelo analisador de vibração 4 que por sua vez permite identi car a folga e a intensidade da vibração do rolamento por exemplo A manutenção neste caso é relativamente simples caso o problema não tenha levado tempo o su ciente para dani car a peça com folga e se dá com aplicação de trava roscas arruelas auto travantes ou de pressão utilização de arames de freno como ocorre em porcas de roda de carros de corrida por regulamento 32 Estudo de caso O estudo de caso em si se dará na falha de um rolamento devido a efeitos vibracionais 4 Para Weber 5 Geralmente os defeitos em rolamentos evoluem com certa lentidão e emitem sinais com bastante antecedência da falha nal que pode ocorrer por travamento ou ruptura dos componentesSendo que a emissão de tais sinais consistem no objeto de estudo da análise vibratória que se insere dentro da manutenção preditiva O próprio autor destaca que são considerados defeitos típicos que evoluem desta forma riscos nos roletes ou esferes nas pistas pitting corrosão erosão trincas e contaminação 5 Sendo o fenômeno de pitting constituído por uma forma de corrosão extremamente destrutiva que por sua vez afeta as estruturas me tálicas Para a captação da vibração pode ser utilizado segundo Siqueira 7 transdutores de vibra ção mecânica Figura 7 anteriormente chamados de analisadores de vibração que por sua vez consistem em sensores sendo o acelerômetro o mais utilizado devido a sua enorme versati lizdade enquanto que outros sensores se resumem a aplicações mais especí cas De acordo com Weber 5 os equipamentos de registro medem a aplitude das vibrações permitindo a avaliação por consequência de sua magnitude além disso também medem a frequência possibilitando identi car a fonte causadora Por m tais equipamentos podem ser analógicos ou digitais 9 Figura 7 Defeito alterando assinatura de vibração de equipamento 8 Realizando a análise de um rolamento que opera 24 horas por dia e segundo o próprio fabricante possui vida útil de 40000 horas contando com um plano de manutenção de 35000 horas tendo uma inspeção visual a cada 17500 horas iniciouse com a tendência apresentada pela Figura 8 a qual indica uma evolução dos níveis de aceleração e envelope do mancal de entrada do redutor do maquinário em que tal rolamento se encontra instalado o que indica características de desgaste Figura 8 Tendência indicando característica de desgaste 5 No espectro de aceleração na entrada do redutor Figura 9 há um indício da quebra de lme lubri cante em faixas de 4 a 7 kHz indicando desgaste no rolamento devido à presença de picos de nidos e intervalo periódico na faixa de 1 a 25 kHz Figura 9 Espectro de aceleração indicando quebra do lme lubri cante 5 10 Por se conhecer as frequências de falha dos componentes do rolamento é possível cadastrá las no software de análise OMNITRENDPRUFTECHNIK e sobrepor os marcadores de frequên cia sobre o espectro de envelope da aceleração Figura 10 Com isso fora possível veri car existência de desgaste na pista interna e no elemento girante onde devido a amplitude a rma se a existência de desgastes severos em algum dos componentes Figura 10 Espectro de envelope 5 Devido aos elevados níveis vibratórios somado a evolução de tendência através das ca racterísticas de falha dos componentes do rolamento recomendase a substituição deste em aproximadamente 26300 horas operacionais visto que após a substituição os níveis retorna ram à normalidade operativa 5 Para a análise de falha do rolamento utilizouse o catálogo NSK Bearing Doctor de di agnóstico rápido de ocorrência em rolamentos O rolamento estudado fora um axial de rolos cônicos da NSK De acordo com o catálogo as formas de falha do material nas condições apli cadas são Pitting Descascamento Escamamento e Fraturas apresentadas respectivamente nas guras 11 12 13 e 14 Figura 11 Características de pitting de acordo com NSK Bearing Doctor 8 Figura 12 Características de descascamento de acordo com NSK Bearing Doctor 8 11 Figura 13 Características de escamamento de acordo com NSK Bearing Doctor 8 Figura 14 Características de fraturas de acordo com NSK Bearing Doctor 8 Após a análise dos pontos brevemente abordados no estudo em questão notouse a e im portância do emprego das técnicas de manutenção preditiva em especial a análise de vibração A aplicação desta técnica implica na identi cação de defeitos ocultos e caso esteja em uma fase inicial implica ainda na possibilidade de realização de uma intervenção necessária para se prolongar a vida útil do rolamento que conseguentemente prolonga do equipamento 12 4 Conclusão Hodiernamente o cenário de competitividade proveniente do constante crescimento indus trial faz com que as indústrias procurem cada vez mais uma redução nos custos de foram geral Para isso uma das primeiras áreas em que os esforços devem ser concentrados é a manutenção dos equipamentos e de seus elementos visto que tal ação faz com que os equipamentos se man tenham em funcionamento dentro das condições de projeto ou seja recomendadas Isso traz inúmeros benefícios tanto para os próprios equipamentos quanto para a produção e principal mente para a equipe de manutenção Portanto com o desenvolvimento mesmo que de forma simplória o estudo em questão permitiu dentre as diversas abordagens de manutenção um destaque para a manutenção pre ditiva Tal abordagem consiste em uma periodicidade no acompanhamento das condições reais de operação dos equipamentos e componentes evitando assim quedas na e ciência do próprio equipamento e consequentemente do processoe substituições desnecessárias além disso há uma eliminação das quebras o que estende a vida útil dos elementos de máquina ou do sistema como um todo gerando uma economia com manutenções corretivas evitáveis Após a análise realizada para o rolamento em questão há uma mudança na indicação de substituição do rolamento a cada 26300 horas e não as 35000 planejadas anteriormente Além disso a forma de manutenir mais adequada para o caso é através de manutenções preditivas 13 5 Referências 1S RAO Singiresu Mechanical Vibrations Six Edition in SI Units 6 ed atual United Kingdom Pearson 2018 1295 p ISBN 1292178604 2ANÁLISE de Vibrações em Equipamentos Mecânicos Brasil s n 2010 Disponível em wwwblogdamecanicacombr Acesso em 17 nov 2022 3 GIRDHAR Paresh Practical Machinery Vibration Analysis and Predictive Maintenance 1 ed Netherlands Elsevier 2004 264 p ISBN 0 7506 6275 1 4 GORDO Nívia FERREIRA Joel Elementos de Máquinas 1 Módulos Especiais Mecânica Brasil s n 2014 5JUNIOR JOE LUIZ ROSSDEUTSCHER ANÁLISE DE VIBRAÇÃO EM RO LAMENTOS INDUSTRIAIS 2018 74 p TCC Bacharelado em Engenharia Mecânica CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIFACVEST Brasil 2018 6WEBER Abilio José et al Telecurso pro ssionalizante de Mecânica manu tenção Rio de Janeiro Fundação Roberto Marinho 2009 7 SALOMÃO FILHO Luis Felipe Manutenção por Análise de Vibrações Uma Va liosa Ferramenta para Gestão de Ativos UFRJ 2013 Disponível em httpmonogra aspoliufrjbrmonogra asmonopoli10005471pdf Acesso em 17 nov 2022 8NSK Bearing Doctor Diagnóstico Rápido de Ocorrências em Rolamentos Dis ponível em httpwwwnskcombrupload leB08pdf Acesso em 17 nov 2022 Vibrações Mecânicas Vibrações Mecânicas em Elementos de Máquinas Luís Felipe Pires Pereira Faculdade Multivix Serra Sumário 1 Introdução 3 2 Objetivos 4 3 Desenvolvimento 5 31 Possíveis fontes vibratórias 5 311 Desbalanceamento 5 312 Desalinhamento 6 313 Excentricidade 7 314 Peças defeituosas 7 315 Folgas mecânicas 8 32 Estudo de caso 8 4 Conclusão 12 5 Referências 13 3 1 Introdução O interesse no estudo das vibrações começou quando os primeiros intrumentos musicais fo ram criados Desde então músicos têm buscado elaborar regras e leis para a produção sonora e utilizálas para melhorar seus instrumentos conhecimento este que foi transmitido de geração a geração O lósofo grego e matemático Pitágoras é considerado o primeiro a investigar sons com um certo embasamento cientíco 1 Entre outras coisas Pitágoras realizou experimentos em cordas vibrantes com um aparato chamado monocórdio Figura 1 No instrumento as pontes de madeira 1 e 3 são xas já a ponte 2 é movimentada enquanto a tensão na corda se mantém constante pela massa suspensa Observouse que para duas cordas iguais de comprimentos distintos sujeitas à mesma tensão a corda mais curta emite uma nota mais aguda além disso se a mais curta possuir metade do comprimento da mais longa a nota emitida se encontra uma oitava acima da outra Figura 1 Monocórdio 1 Séculos depois Isaac Newton publicou sua obra mais famosa Philosophiae Naturalis Prin cipia Mathematica em 1686 descrevendo a lei da gravitação universal como bem como as três leis do movimento além de outras descobertas Através da descrição da segunda lei do movi mento Newton é rotineiramente utilizado em livros modernos sobre vibrações para derivar as equações de movimento de um corpo vibrante A solução teórica dinâmica do problema da vibração da corda descrita anteriormente foi descoberta em 1713 pelo matemático inglês Brook Taylor que também apresentou o famoso teorema de Taylor sobre séries innitas A frequência natural de vibração obtida a partir da equação de movimento derivada por Taylor concordou com os valores experimentais observados por Galileu e Mersenne O procedimento adotado por Taylor foi aperfeiçoado através da intro dução de derivadas parciais nas equações de movimento por Daniel Bernoulli Jean DAlembert e Leonard Euler 1 A maioria das atividades humanas envolve vibração de uma forma ou de outra Exemplo disso é o fato de ouvirmos porque nossos tímpanos vibram e vermos pelas ondas luminosas vibrarem Respirar é associado com a vibração dos pulmões e andar envolve movimento os cilatório periódico de pernas e mãos A fala humana requer o movimento oscilatório das laringes e línguas 1 Os primeiros estudiosos no campo da vibração concentraram seus esfor ços na compreensão os fenômenos naturais e desenvolvendo teorias matemáticas para descrever a vibração de sistemas físicos Entretanto nos últimos tempos a maioria das investigações têm sido motivadas pela engenharia com aplicações de vibração como é o caso de projetos de máquinas fundações estruturas motores turbinas e sistemas de controle 4 2 Objetivos O objetivo do trabalho em questão é apresentar possíveis fontes vibratórias formas de manutenir elementos que trabalham sujeitos a vibrações e por m analisar um caso de falha por vibração mostrando qual o tipo de fratura do material e formas de se evitar que tal evento ocorra 5 3 Desenvolvimento 31 Possíveis fontes vibratórias As possíveis fontes vibratórias em elementos de máquinas podem ser divididas nos seguintes tipos Desbalanceamento Desalinhamento Excentricidade Peças defeituosas Folgas mecânicas Vibração por forças alternativas Vibração por forças hidráulicas e aerodinâmicas 311 Desbalanceamento O desbalanceamento é um problema extremamente comum que incute em vibrações nas máquinas e seus elementos Normalmente as características da vibração proveniente do desba lanceamento são 2 Amplitude proporcional à quantidade de desbalanceamento tendendo a crescer com o passar do tempo Amplitude de vibração superior nas direções radiais transversais aos eixos de rotação Leituras de fase estáveis Frequência de vibração coincidente com a rotação do elemento desbalanceado A fase altera 90 ao se deslocar o sensor em 90 Entratanto mesmo sendo sinais relevantes na consideração de elementos vibratórios por desbalanceamento esta forma não é a única causa que ocorre na frequência de rotação Outro ponto a se analisar é o desbalanceamento em rotores verticais como exemplo há as turbinas hidráulicas os compressores rotativos e as turbinas a vapor e a gás que por sua vez apresentam grandes amplitudes axiais As causas mais comuns deste desequilíbrio variam de erros em projeto a defeitos de fabrica ção que produzem falhas na performance do sistema Ainda podem se relacionar a manutenção do componente exemplo disso seria um ventilador com pás deformadas a medida que a velo cidade do rotor aumenta os efeitos vibratórios também o farão reduzindo signicativamente a vida útil dos rolamentos 6 Uma das possíveis maneiras de manutenir esta forma de vibrar é através da realização de manutenções preventivas 3 como ocorre com o balanceamento de rodas veiculares Outra forma é a manutenção corretiva que visa corrigir o problema após este ter ocorrido para o exemplo do ventilador seria a troca das pás 312 Desalinhamento Desalinhamentos são muito comuns assim como desbalanceamentos Mesmo com a aplica ção de mancais autocompensadores ou acoplamentos exíveis é extremamente difícil alinhar dois eixos com mancais de forma que não atuem forças que excitam movimentos vibratórios Há basicamente três tipos de desalinhamento angular paralelo e combinado 2 As principais características de desalinhamentos são Amplitudes proporcionais à quantidade de desalinhamento Leituras de fase instáveis Amplitudes vibratórias altas na direção axial bem como radial Sempre que houver uma amplitude vibratória axial maior que metade da amplitude vibratória radial devese considerar uma análise de desalinhamento ou empenamento A frequência de vibração normalmente se dá por 1x RPM para desalinhamentos severos pode passar a ser de 2 ou 3x RPM Desalinhamento angular Em sua forma angular Figura 2 o desalinhamento submete o eixo a vibração axial na frequência de 1x RPM Figura 2 Desalinhamento angular 2 Desalinhamento paralelo Em sua forma paralela Figura 3 o desalinhamento submete o eixo a vibração radial na frequência de 2x RPM já na Figura 3 Desalinhamento paralelo 2 7 Desalinhamento combinado Em sua forma angular Figura 2 o desalinhamento submete o eixo a vibração axial na frequência de 1x RPM e de 2x RPM na direção radial Figura 4 Desalinhamento combinado 2 Para o caso da manutenção nos desalinhamentos é difícil realizar uma previsão adequada de quando esta irá ocorrer no entanto uma grande observação seria em termos de uma análise profunda do projeto outra forma seria durante a instalação Aplicações de acoplamentos exíveis e mancais autocompensadores são formas de se reduzir os efeitos do desalinhamento mesmo que citado anteriormente o fato da diculdade de alinhamento se manter 313 Excentricidade Excentricidades ocorrem quando o centro de rotação difere do centro geométrico mesmo quando há o balanceamento na peça Figura 5 Figura 5 Excentricidade 2 As consequências das excentricidades são relativamente próximas as do desbalanceamento em certos casos balancear a peça ameniza o problema da excentricidade entretanto em geral a correção de fato só se dá através da montagem adequada dos elementos ou até troca destes 3 314 Peças defeituosas Peças defeituosas podem gerar altos níveis vibratórios problemas comuns são folgas exces sivas podendo ser provenientes de processos de fabricação inadequados ou até mesmo desgaste gerados por ataque químico partes soltas ou problemas de lubricações A manutenção das peças defeituosas se dá através de qualquer um dos três tipos de manu tenção preditiva preventiva ou corretiva Normalmente há a troca do componente defeituoso 8 seja por outro novo seja por outro a m de evitar o mesmo tipo de problema dependendo da criticidade 315 Folgas mecânicas Elementos mecânicos com folgas mecânicas produzem vibrações em frequências que nor malmente se dão pelo dobro ou por múltiplos inteiros da velocidade de rotação do eixo em sí Num geral elementos se soltam em virtude da vibração excitada por outras fontes como por exemplo desalinhamentos ou desbalanceamentos acabando por agravar a situação Figura 6 Folgas mecânicas 2 Tal defeito pode ser identicado pelo analisador de vibração 4 que por sua vez permite identicar a folga e a intensidade da vibração do rolamento por exemplo A manutenção neste caso é relativamente simples caso o problema não tenha levado tempo o suciente para danicar a peça com folga e se dá com aplicação de trava roscas arruelas auto travantes ou de pressão utilização de arames de freno como ocorre em porcas de roda de carros de corrida por regulamento 32 Estudo de caso O estudo de caso em si se dará na falha de um rolamento devido a efeitos vibracionais 4 Para Weber 5 Geralmente os defeitos em rolamentos evoluem com certa lentidão e emitem sinais com bastante antecedência da falha nal que pode ocorrer por travamento ou ruptura dos componentesSendo que a emissão de tais sinais consistem no objeto de estudo da análise vibratória que se insere dentro da manutenção preditiva O próprio autor destaca que são considerados defeitos típicos que evoluem desta forma riscos nos roletes ou esferes nas pistas pitting corrosão erosão trincas e contaminação 5 Sendo o fenômeno de pitting constituído por uma forma de corrosão extremamente destrutiva que por sua vez afeta as estruturas me tálicas Para a captação da vibração pode ser utilizado segundo Siqueira 7 transdutores de vibra ção mecânica Figura 7 anteriormente chamados de analisadores de vibração que por sua vez consistem em sensores sendo o acelerômetro o mais utilizado devido a sua enorme versati lizdade enquanto que outros sensores se resumem a aplicações mais especícas De acordo com Weber 5 os equipamentos de registro medem a aplitude das vibrações permitindo a avaliação por consequência de sua magnitude além disso também medem a frequência possibilitando identicar a fonte causadora Por m tais equipamentos podem ser analógicos ou digitais 9 Figura 7 Defeito alterando assinatura de vibração de equipamento 8 Realizando a análise de um rolamento que opera 24 horas por dia e segundo o próprio fabricante possui vida útil de 40000 horas contando com um plano de manutenção de 35000 horas tendo uma inspeção visual a cada 17500 horas iniciouse com a tendência apresentada pela Figura 8 a qual indica uma evolução dos níveis de aceleração e envelope do mancal de entrada do redutor do maquinário em que tal rolamento se encontra instalado o que indica características de desgaste Figura 8 Tendência indicando característica de desgaste 5 No espectro de aceleração na entrada do redutor Figura 9 há um indício da quebra de lme lubricante em faixas de 4 a 7 kHz indicando desgaste no rolamento devido à presença de picos denidos e intervalo periódico na faixa de 1 a 25 kHz Figura 9 Espectro de aceleração indicando quebra do lme lubricante 5 10 Por se conhecer as frequências de falha dos componentes do rolamento é possível cadastrá las no software de análise OMNITRENDPRUFTECHNIK e sobrepor os marcadores de frequên cia sobre o espectro de envelope da aceleração Figura 10 Com isso fora possível vericar existência de desgaste na pista interna e no elemento girante onde devido a amplitude arma se a existência de desgastes severos em algum dos componentes Figura 10 Espectro de envelope 5 Devido aos elevados níveis vibratórios somado a evolução de tendência através das ca racterísticas de falha dos componentes do rolamento recomendase a substituição deste em aproximadamente 26300 horas operacionais visto que após a substituição os níveis retorna ram à normalidade operativa 5 Para a análise de falha do rolamento utilizouse o catálogo NSK Bearing Doctor de di agnóstico rápido de ocorrência em rolamentos O rolamento estudado fora um axial de rolos cônicos da NSK De acordo com o catálogo as formas de falha do material nas condições apli cadas são Pitting Descascamento Escamamento e Fraturas apresentadas respectivamente nas guras 11 12 13 e 14 Figura 11 Características de pitting de acordo com NSK Bearing Doctor 8 Figura 12 Características de descascamento de acordo com NSK Bearing Doctor 8 11 Figura 13 Características de escamamento de acordo com NSK Bearing Doctor 8 Figura 14 Características de fraturas de acordo com NSK Bearing Doctor 8 Após a análise dos pontos brevemente abordados no estudo em questão notouse a e im portância do emprego das técnicas de manutenção preditiva em especial a análise de vibração A aplicação desta técnica implica na identicação de defeitos ocultos e caso esteja em uma fase inicial implica ainda na possibilidade de realização de uma intervenção necessária para se prolongar a vida útil do rolamento que conseguentemente prolonga do equipamento 12 4 Conclusão Hodiernamente o cenário de competitividade proveniente do constante crescimento indus trial faz com que as indústrias procurem cada vez mais uma redução nos custos de foram geral Para isso uma das primeiras áreas em que os esforços devem ser concentrados é a manutenção dos equipamentos e de seus elementos visto que tal ação faz com que os equipamentos se man tenham em funcionamento dentro das condições de projeto ou seja recomendadas Isso traz inúmeros benefícios tanto para os próprios equipamentos quanto para a produção e principal mente para a equipe de manutenção Portanto com o desenvolvimento mesmo que de forma simplória o estudo em questão permitiu dentre as diversas abordagens de manutenção um destaque para a manutenção pre ditiva Tal abordagem consiste em uma periodicidade no acompanhamento das condições reais de operação dos equipamentos e componentes evitando assim quedas na eciência do próprio equipamento e consequentemente do processoe substituições desnecessárias além disso há uma eliminação das quebras o que estende a vida útil dos elementos de máquina ou do sistema como um todo gerando uma economia com manutenções corretivas evitáveis Após a análise realizada para o rolamento em questão há uma mudança na indicação de substituição do rolamento a cada 26300 horas e não as 35000 planejadas anteriormente Além disso a forma de manutenir mais adequada para o caso é através de manutenções preditivas 13 5 Referências 1 S RAO Singiresu Mechanical Vibrations Six Edition in SI Units 6 ed atual United Kingdom Pearson 2018 1295 p ISBN 1292178604 2 ANÁLISE de Vibrações em Equipamentos Mecânicos Brasil s n 2010 Disponível em wwwblogdamecanicacombr Acesso em 17 nov 2022 3 GIRDHAR Paresh Practical Machinery Vibration Analysis and Predictive Maintenance 1 ed Netherlands Elsevier 2004 264 p ISBN 0 7506 6275 1 4 GORDO Nívia FERREIRA Joel Elementos de Máquinas 1 Módulos Especiais Mecânica Brasil s n 2014 5 JUNIOR JOE LUIZ ROSSDEUTSCHER ANÁLISE DE VIBRAÇÃO EM RO LAMENTOS INDUSTRIAIS 2018 74 p TCC Bacharelado em Engenharia Mecânica CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIFACVEST Brasil 2018 6 WEBER Abilio José et al Telecurso prossionalizante de Mecânica manu tenção Rio de Janeiro Fundação Roberto Marinho 2009 7 SALOMÃO FILHO Luis Felipe Manutenção por Análise de Vibrações Uma Va liosa Ferramenta para Gestão de Ativos UFRJ 2013 Disponível em httpmonogra aspoliufrjbrmonograasmonopoli10005471pdf Acesso em 17 nov 2022 8 NSK Bearing Doctor Diagnóstico Rápido de Ocorrências em Rolamentos Dis ponível em httpwwwnskcombruploadleB08pdf Acesso em 17 nov 2022