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Vibração: quais as consequências para equipamentos industriais? Como evitar?

vibração em máquinas e equipamentos industriais

Vibração, ou oscilação, é qualquer movimento regular ou irregular, repetitivo em dado um intervalo de tempo. A vibração em equipamentos industrias pode ser sinal de uma fonte de problemas. Por isso, o profissional de manutenção deve saber distinguir quando a vibração é algo normal ou que requer uma ação para evitar um problema maior.

Por exemplo, em alguns equipamentos a vibração é essencial para o seu funcionamento como na peneira vibratória, rolo ou alimentador vibratório.

Mas, ao considerarmos equipamentos que não possuem a vibração como parte do processo, ela se transforma em uma fonte de inúmeros problemas.

É justamente isso que queremos abordar neste artigo. Entender a vibração de máquinas e equipamentos e suas consequências.

Como funciona a vibração das máquinas e equipamentos?

Toda máquina emite alguma vibração. A frequência e amplitude é o que pode determinar se é algo prejudicial. Quando uma máquina ou componente começa a ter algum tipo de deterioração, ocorre uma mudança na distribuição de energia vibratória. Se a vibração ultrapassar os limites aceitáveis, certamente vai provocar uma falha.

Alguns conceitos importantes:

  • Frequência de vibração (f): é a quantidade de vezes que ocorre a vibração completa dado um intervalo de tempo de 1 segundo. A unidade vai ser dada por Hertz (Hz).
  • Período de vibração (T): é quanto tempo leva para ocorrer uma vibração completa. A unidade vai ser dada em tempo, como segundos ou minutos.

Fórmula de frequência e período

Então, quando a vibração é um problema?

A vibração é um problema quando as frequências de oscilação afetam o comportamento de funcionamento dos componentes em uma máquina. Ou seja, quando elas interferem na performance ou vida útil dos elementos de um sistema. Por exemplo:

  • Motores elétricos,
  • Rotores e ventiladores,
  • Bombas e compressores,
  • Eixos e mancais,
  • Rolamentos,
  • Entre tantos outros.

Principais causas de vibrações em máquinas e equipamentos

A vibração em máquinas e equipamentos pode ser resultado de uma condição individual ou condições combinadas. Da mesma forma, a origem pode estar em equipamentos ou componentes auxiliares.

As principais causas da vibração em máquinas e equipamentos são:

  • Desbalanceamentos
  • Desalinhamentos
  • Eixos Empenados
  • Engrenagens gastas, desalinhadas ou excêntricas
  • Mancais defeituosos
  • Forças Eletromagnéticas
  • Forças Hidráulicas e Aerodinâmicas

Desequilíbrio e desbalanceamento

O desbalanceamento num componente ocorre quando um força centrífuga desequilibra seu centro de gravidade.

A causa desse desequilíbrio pode ser defeitos de fabricação ou erros no projeto que produzem falhas no desempenho do sistema. Ainda, pode ter relação com a manutenção do componente, por exemplo, um ventilador com pás deformadas. Como resultado, à medida que a velocidade aumenta, os efeitos do desequilíbrio também. A vibração é um desses efeitos.

Neste exemplo do ventilador, a vibração vai reduzir significativamente a vida útil dos rolamentos.

Desalinhamento de eixos ou montagem

A causa da vibração pode estar no desalinhamento dos eixos rotativos da máquina. Pode ser um desalinhamento angular, paralelo ou combinado.

desalinhamento de eixos

No exemplo acima, você pode ver os três tipos de desalinhamento entre um motor e bomba, por exemplo.

O desalinhamento pode ocorrer durante a montagem incorreta na manutenção ou aparecer com o tempo em função da dilatação térmica e deslocamento de algum componente.

Mais à frente mostraremos como eliminar vibrações em máquinas e equipamentos provocadas por desalinhamento de eixos. Seja um problema radial ou axial, ou ambos.

Desgaste de componentes

Componentes como rolamentos, correias de transmissão ou engrenagens desgastam com o tempo de uso. E isso causa vibração.

Quando os elementos rolantes de um rolamento danificam, por exemplo, eles causam vibração e danifica a pista do rolamento. Aparecem marcas conhecidas como endentação.

edentação em rolamentos por vibração excessiva

A vibração no equipamento também ocorre quando o dente de uma engrenagem se quebra ou gasta, ou quando uma correia de transmissão está próxima de quebrar.

Excesso de folga

O excesso de folga também causa vibração. Sobretudo em polias, mancais e rolamentos. Por isso é importante usar a classe de folga correta durante a montagem de componentes rotativos.

O que pode parecer uma simples folga pode vir a se tornar um problema maior com o tempo de funcionamento. Além do desgaste prematuro das peças, a vibração pode fazer a peça se soltar e causar um acidente de trabalho. Deixará o equipamento fora das normas de segurança para máquinas e equipamentos NR12.

Consequências das vibrações mecânicas em máquinas e equipamentos rotativos.

Muitas vezes a vibração é um problema pouco observado nas empresas. E isso ocorre porque não se identifica os sinais de vibração em seus estágios iniciais.

Vibrações mecânicas são difíceis de serem detectadas sem as ferramentas adequadas. E, quando o problema não é visto logo no início, as consequências trazem sérios danos para os equipamentos.

Como resultado, aumentam as interrupções no processo produtivo e manutenções corretivas não programadas.

Em suma, as consequências que a vibração em máquinas e equipamentos trazem são:

  • Desalinhamento dos eixos: aumentando a carga dinâmica nos mancais, por exemplo.
  • Desgaste prematuro de peças: redução significativa na vida útil do equipamento.
  • Quebras inesperadas: excesso de paradas no processo e aumento dos custos de manutenção e de produção.
  • Afrouxamento de parafusos,
  • Aumento de ruídos,
  • Aumento da temperatura em rolamentos e acoplamentos,
  • Falhas nas vedações e vazamento de lubrificantes;

No entanto, o problema será muito maior para sua empresa se as consequências da vibração em uma máquina ou equipamento afetar um colaborador. Ele pode sofrer um estresse operacional, causar lesões por esforço repetitivo, e até mesmo correr um risco de acidente com a quebra ou soltura da peça. Da mesma forma para um mecânico de manutenção durante seu trabalho na máquina.

O que fazer para evitar os problemas causados pelas vibrações?

A melhor maneira de impedir que a vibração cause um problema em seus equipamentos é monitorando seus ativos. Para isso, sua empresa deve usar um método de manutenção que identifique a vibração em seus estágios iniciais.

Você sabe qual? A manutenção preditiva.

Ela é o tipo de manutenção que permite acompanhar constantemente as condições de trabalho dos componentes em uma máquina. E isso ocorre por meio de sensores que coletam dados de parâmetros que permitirão uma análise em tempo real do funcionamento da máquina.

Não somente vibração mecânica, é possível monitorar a temperatura de trabalho dos componentes e, também, as condições dos lubrificantes.

análise de vibração, temperatura, velocidade e aceleração

Além disso, tem uma vantagem sobre os outros métodos de manutenção, não precisa interromper a produção. Por exemplo, com sensores instalados em rolamentos é possível analisar a vibração sem a intervenção humana.

Tudo pode ser acompanhado de forma remota diretamente de uma sala de gestão de ativos. Para as empresas que já adotam tecnologia da indústria 4.0, como uso de Big data e IoT, a manutenção preditiva traz muito mais eficiência no controle e monitoramento de máquinas e equipamentos.

Com tudo, deve-se usar as ferramentas certas para medir e coletar os dados da vibração. Assim, os técnicos podem identificar qual componente é a origem da trepidação, pois cada um emite uma frequência específica durante seu funcionamento.

loja de ferramentas manuais para manutenção preditiva

Ferramentas para a análise de vibração

Como dito anteriormente, deve-se usar as ferramentas certas para monitorar a vibração nas máquinas. E para isso é necessário instalar sensores nos componentes.

Por exemplo, esteiras transportadoras de minério podem ter sensores instalados estrategicamente em mancais e rolamentos para medir os níveis de vibração.

Assim, eles irão coletar os sinais elétricos e enviar para os aparelhos de registro ou diretamente para softwares de análise. Dessa forma o técnico poderá identificar as alterações na frequência.

Vamos destacar três tipos de sensores de vibração mais utilizados na indústria.

  1. Analisador de frequência: alternativa para o monitoramento fora do alcance do medidor. Ele converte as vibrações em sinais periódicos, transitórios ou randômicos.
  2. Medidor de vibrações de nível global sem filtro: para medir a frequência global, ou seja, vibrações de todas as partes da máquina.
  3. Medidor de vibrações com análise de frequência com filtro: permite delimitar a inspeção a determinados componentes.

Uma vez que se sabe é possível identificar a origem da vibração, fica mais fácil para o setor de manutenção agir. Não só corretivamente, mas preventivamente também.

Pode avaliar a possibilidade de instalar componentes que absorvam parte das vibrações, como acoplamentos flexíveis, por exemplo. Ou até mesmo, solicitar para o departamento de engenharia uma análise no projeto.

Sua empresa precisa de soluções para impedir que as vibrações em componentes rotativos parem seus equipamentos? Fale com um de nossos especialistas.

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