8/20/2019 Curso de Vibraçao Em Máquinas Rotativas Crticas
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Eduardo Grachten - Eng. Eletricista
Observe Pense Solucione
Introdução à Manutenção
Preditiva
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
1. Corretiva: – Repara-se após a falha;
– Paradas imprevistas e alto custo de reparação;
– Aplica-se em equipamentos de baixo custo e fora de processos.
2. Preventiva:
– Repara-se antes da falha. Estatística; – Alto custo de reparação e funcionamento incerto;
– Aplica-se onde se pode utilizar a Preditiva.
3. Preditiva: – Repara-se segundo o estado da máquina;
– Otimização do funcionamento e aumento da vida útil;
– Aplica-se a todo processo contínuo , independente do tamanho.
Evolução da Manutenção
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Preditivo: A Ferramenta para Engenharia dManutenção
ENGENHARIA
ESTUDO DE FALHASMODIFICAÇÕES DE DESENHOESPECIF. DE REPARAÇÕES
PROGRAMÃÇÃO
CORRETIVOINSTRUMENTOS ADEQUADOSRESPEITAR ESPECIFICAÇÕESRELATÓRIO DAS MEDIÇÕES FINAISSUGEST
ÕES
PREDITIVO CONTROLE DE ARRANQUECONTROLE DE CONDIÇÕES
OTIMIZAR A LUBRICAÇÃODIAGNÓSTICO: MAXIMA ANTECIPAÇÃO
TEMPO MÉDIO ENTRE REPARAÇÕESOBJETIVOS
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
1970-1980: Sensores de bobina móvel, filtros manuais,osciloscópios, análise orbital.
1980-1990: Acelerômetros, domínio das altas frequência
1990-2000: Coletores de dados / analisadores digitais.
2000-2010: Normas ISO9000/2000, otimização de técnice procedimentos, diagnósticos inteligentes.
Evolução da Manutenção Preditiva pordécadas
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Vibrações absolutas e relativas
Relativas: mede-se o movimento relativo entre o eixo e o mancal: 1 e 2.
Absolutas: mede-se o movimento absoluto do mancal. Eles refletem
esforços que está submetido o rolamento: 3.
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Sensor de vibrações: Acelerômetro
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Vibrações Absolutas: parâmetros
DeslocamenX(t) =X○ (sen ωt)
Xmax = X○[ µmm]
Velocidade
V(t)= ω X○ (cos ωVmax = ω X[ mm/seg]
Aceleraçãoa(t) = - ω ² X○ (sen
Amax= ω² X[ g]
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Parâmetros: Valores Globais - Frequência
RMS
0-PICO
PICO-PICO
2V
rms
0
Magnitude
Hz1000 Hz
Pwr Spec 1
2
V
Peak
0
Magnitude
Hz1000 Hz
Pwr Spec 1
2
V
Pk-Pk
0
Magnitude
Hz1000 Hz
Pwr Spec 1
1
V
-1
Real
ms62.469480 s
Time 1
1
V
-1
Real
ms62.469480 s
Time 1
1
V
-1
Real
ms62.469480 s
Time 1
X:55 Hz Y:706.8129 mV
X:55 Hz Y:999.5843 mV
X:55 Hz Y:1.999169 V
d X: 2. 28 88 18 ms d Y:7 09 .1 97 6 m
X:2 7.0 08 06 ms Y:3 .5 79 42 7 mV
d X: 4. 51 66 02 ms d Y:9 97 .4 35 6 m
X:2 7.0 08 06 ms Y:3 .5 79 42 7 mV
d X: 9. 09 42 38 ms d Y:1 .9 94 87 1 V
X:2 2.4 30 42 ms Y:-9 93 .8 56 3 mV
FREQUÊNCIA: Indica o número de ocorrências de um evento em um determinado intervalo de tempo.Exempos: Do dia-a-dia: Frequência em que uma determinada linha de ônibus parte da rodoviária.
Frequênica de vibração: Ciclos por segundo (Hz)Frequênica de vibração: Ciclos por por minuto (CPM, RPM)
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9/66 A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Sobreposição de efeitos vibratórios -Epectro
1 -DESBALANCIAMENTO
2- DESALINHAMENTO
3-FALHA DE ROLAMENTO
→
FFT
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10/66 A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Efeitos da integração
ESPECTRO DE ACELERAÇÃOSINAL VINDO DO ACELERÔMETRO
ESPECTRO DE VELOCIDADEAPÓS INTEGRAR O SINAL DO ACELERÔMETRO
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11/66 A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Parâmetros: Fase
• Fase é o ângulo entre duas ondas da mesma frequência (a) ou uma onda em relaa um impulso gerado por um ponto sobre o eixo (b).
Aplicação:
a) Análise complementar
do espectro de vibrações.
b) Método de balancamento
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12/66 A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Parâmetros: Envelope
A. Forma de onda direto do acelerômetroB. Onda filtrada
C. Onda envelope dos fenômenos cíclicos (batidas)
D. Espectro envelope, calculado sobre a onda que “envolve”, sua frequência émenor que a original.
A
B
C
D
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13/66 A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Parâmetros: Envelope
Avaliação do espectro de envelope:
Ao configurar a RPM e o número dorolamento, surgem marcas no espectroque correspondem às frequencias defalhas distintas: pista interna e externa,
elemento rolante e gaiola.
Se algumas das componentes damedição coincidirem com a marca dealguma falha, já temos condições dediagnosticar esta falha no componente.
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14/66 A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Envelope e seu espectro
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15/66 A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Análise: Metodologia
• A) Problemas de montagem: VelocidadeParâmetro base: espectro com alarmes (bandas).
Análise complementar: fase.Frequências: 1 Hz a 500 Hz
As componentes são múltiplas da RPM (harmónicas)
• B) Problemas de desgaste: AceleraçãoParâmetro base: espectro com alarmes (bandas).
Análise complementar: espectro envelope.Frequências: 500 Hz a 10.000 Hz
As componentes não são múltiplas da RPM do eixo.
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16/66 A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
• Desbalanceamento• Desalinhamento
• Excentricidade de rotores
• Problemas em correias• Eixos flexionados
• Motores elétricos
• Folga mecânica (jogo)
A) Velocidade: Falhas detectáveis
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17/66 A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
• Estas normas são aplicáveisforma rigorosa em equipamenovos e reparados.
• Para equipamentos já instala
se utiliza somente como um gO que define a parada equipamento é o esforço real mancais e o tipo de vibradetectada.
Normas de severidade: ISO 10816-3
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18/66 A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Normas de severidade: Conceito de esforç
É absolutamente negativo auma rigidez para diminuir as vibraçexceto em condições ressonância.
Ao enrijecer para diminuvibração, se aumenta
esforço no rolamento, já se enrijece a pista externamesmo, diminuindo sua útil.
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19/66 A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Desbalanceamento de força
Sua amplitude aumenta com o quadrado da velocidade.Se apresenta em fase e constante.
A 1X sempre domina no espectro, radial.Se corrige com um só peso central.
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20/66 A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Desbalanceamento de cupla
Sua amplitude aumenta com o quadrado da velocidade.Se apresenta defasado em 180º e constante.
A 1X sempre domina no espectro, radial e axial.Se corrige com dois pesos em planos separados.
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Desalinhamento angular
Se caracteriza por amplitudes axiais elevadas.No espectro, podem predominar a 1X, 2X ou 3X,dependendo do tipo de acoplamento, rigidez, etc.Leituras axiais defasadas em 180º através do acoplamento.
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Se caracteriza por amplitudes radiais (frequentemente verticais) elevadas.No espectro predomina a 1X. Para diagnosticar é necessário analisar a fase(o espectro é similar ao caso de desbalanceamento).Leituras axiais defasadas em 180º através do acoplamento e leituras desensores a 90º radiais sobre o mancal resultam em fase não correspondente
com balanceamento: 0º a 180º.
Desalinhamento paralelo
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Folga mecânica: base solta
No espectro predomina a 2X e pode aparecer a 0,5X se for crítico.É altamente direcional.Leitura defasada em 180º entre perna e base.
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Folga mecânica: entre eixo e mancal
No espectro predomina a 2X com múltiplas harmônicas epode aparecer a 0,5X e harmônicas.É altamente direcional.Leitura de fase instáveis.
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Rotor excêntrico
Maiores vibrações a 1X do componente excêntricoLeituras ortogonais em fase ou oposta
Amplitude predominante em direção aos centrosNão se corrige com balanceamento
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Eixo curvado
Predomina a 1X se está curvado para o centro, tende a 2X se está curvado paraas junções.
Leituras axiais defasadas em 180º em cada componente.Maiores amplitudes na direção axial.
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Forças hidráulicas: passo de palhetas
Observa-se no espectro a componente do passo de palhetasPode se apresentar a 2X de FPA (Frequência de passo depalhetas)Causas: obstruções na tubulação, difusores danificados,
lâminas com ângulos distintos.
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Motor elétrico: excentricidade do estator
O espectro apresenta uma componente importante em 2Xda frequência de linha.Predomina a direção radial.Não se pode confundir com a 2X de um motor de 2 polos.
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Motor elétrico: problemas do rotor
Fp FpFp FpFp FpFpFp Fp FpFs = Ns – RPM do rotor
Fp = Nº de polos x Fs
Fs – frequência de deslizamento
Fp – frequência de passo de polos
No espectro de baixa frequência observa-se BandasLaterais (BL) ao redor de 1X e suas harônicas (Fp).Na alta frequência predomina a FPB (Frequência de passo
de barras do núcleo) rodeada de BL com frequência = 2FL.Maiores amplitudes na direção radial.
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Diagnóstico: barras cortadas motor CA
Espectro de vibração em escala line
Espectro de corrente em escalalogarítmica e diagnóstico automático.
O diagnóstico é baseado na diferençaentre amplitude de corrente da
frequência de linha e as bandas lateraisda frequência de passo dos polos, Fp.
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Tabela para diagnóstico de motores elétriccom análise de corrente
FL/FP Evolução da condição do motor Ação corretiva recomendada
≥ 60dB
Excelente. Nenhuma.
54-60
dB
Bom. Nenhuma.
48-54
dB
Moderado. Continuar monitorando a
tendência.
42-48
dB
Pode estar se desenvolvendo
rachaduras nas barras do rotor ou
nas juntas de alta resistência.
Reduzir tempo entre verificações.
36-42
dB
duas barras provavelmenterachado ou quebrado, problemas
com juntas de alta resistência.
Realizar testes de vibração paraconfirmar a fonte e gravidade do
problema.
30-36
dB
Múltiplas barras e anéis de
extremidade quebrados ou
rachados. Também problemas de
anéis de extremidade e juntas
quebradas.
Reparar motor.
≤ 32
dB
Provavelmente problema grave debarra quebrada e anéis de
extremidade, estendido a todo o
rotor.
Reparar ou substituir o motor.
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
• Desgaste de rolamentos: – 5000 – 10000 Hz: falha de lubrificação;
– 2000 – 5000 Hz: falha inicial de rolamento;
– 0 – 2000 Hz: falha severa de rolamento. Confirmação com função envelope.
• Baixa RPM: Espectro de alta resolução, envelope e 0-pico.
• Desgaste de engrenagens: harmônicas da frequência dengrenagem e bandas laterais.
• Cavitação: Bombas centrífugas. Amplificação no corpo da bomba.
Aceleração: falhas detectáveis
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Avaliação da falha de rolamento
Direção de agravamento de falha de rolamentos
Zona CFalhas de rolamento
As componentes de
falhas internas dorolamento:PI, PE, ER, J e suasharmônicas crescem,evidenciando adeterioração.
Zona BFalha inicial
Pequenos defeitos
excitam as partes dorelamento em suasfrequências naturais.
Zona AFalha da película lubrificante
As componentes são geradas pelas
fricção metal com metal.
500 Hz 2 kHz 5 kHz 10 kHz
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
• Localizado em altas frequências > 5kHz.
• Não apresenta componentes de frequência bem definidos.
• Pode ser visto no espectro da esquerda, antes (em vermelho) e depois de engraxar (em
azul).
Zona A: falhas de lubrificação
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Influência da lubrificação nas batidasinternas do rolamento
Espectro com falha Espectro após lubrificação
Batida interna dorolamento
Falha de lubrificação
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Comparativo antes/depois da lubrificação
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Zona B: falha inicial de rolamentos
As frequências naturais internas do rolamento se localizam entre 2 e 5kHz. As batidas só excitam as partes internas e vibram na sua frequência natural que é alta.Já que: K=rigidez, dureza -> alta.M=massa -> baixa.
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Cálculo das frequências de falha derolamento
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Cálculo das frequências de falha derolamento
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Espectro de aceleração
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Espectro de envelope
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Falha severa de rolamento
Espectro de aceleração Espectro de enve
Espectro de velocidade
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Espectro de aceleração: falha severa
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Espectro de espectro: falha severa
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Espectro de velocidade: falha severa
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Medição de vibração: Pontos
A ) B)
A) Na medição deaceleração, o espaçoentre o sensor e orolamento deve sersólido e contínuo.
B) O acelerômetro semímã só mede até 1 kHz.
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
A) B) C)
Montagem: conceitos
A) Se a bomba vibra, é conveniente isolar do tubos;B) Esta seria a montagem ideal, porém deve-se considerar:- O bastidor onde se apoia o equipamento deve ser RIGIDO;- É conveniente prever acrescentar massa para manter a vibraçãodentro dos limites permitidos, é o mais "saudável" a fazer;C) Verificar que só um dos rolamentos está fixado em mancal. O outro está montado com
manguito (adpatador cônico para fixação), SEMPRE É necessário verificar se o rolamentestá trancado, logo após o ajuste da porca.
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Controle de Vibrações: requisitos mínimo
• 100% ESPECTROS (MÍN 800 LINHAS)
• VELOCIDADE
• ACELERAÇÃO
• ENVOLVENTE COM FALHAS CALCULADAS DO ROLAMENTO
• ALARMES SELECIONÁVEIS POR FREQUÊNCIA
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Monitoramento on line: Valores Globais
1V
-1
Real
ms62.469480 s
Time 1
1
V
-1
Real
ms62.469480 s
Time 1
d X:2 .2 8 88 1 8 ms d Y:7 09 .1 97 6 m
X:2 7.0 08 06 ms Y:3 .5 79 42 7 mV
d X:4 .5 1 66 0 2 ms d Y:9 97 .4 35 6 m
X:2 7.0 08 06 ms Y:3 .5 79 42 7 mV
-0,08
-0,06
-0,04
-0,02
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14Equipo BANBURY ENT 3V F-ONDA-A 26/07/2012
G
seg1,22 1,46 1,7 1,95
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Falha de rolamento: Versão Inst. Charlotte, USAwww.technicalassociates.net
Critérios comuns: fenômeno físicode deterioramento do rolamento.
1) Os primeiros sintomas excitam as partesinternas em suas frequências naturais.
2) Surgem componentes na frequência de falhadas partes internas.
3) Ao aumentar a batida, surgem harmônicasnas frequências de falha.
4) No final, surgem bandas laterais, (1X) aoredor das frequências de falha e aumenta 1X.
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Falha de rolamento: Versão Austráliawww.ilearninteractive.com
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Comparação de critérios dos métodos
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Evolução da falha de rolamentoCritério Latinoamericano
Direção de agravamento de falha de rolamentos
Zona CFalhas de rolamento
As componentes defalhas internas dorolamento:PI, PE, ER, J e suasharmônicas crescem,evidenciando adeterioração.
Zona BFalha inicial
Pequenos defeitosexcitam as partes dorelamento em suasfrequências naturais.
Zona AFalha da película lubrificante
As componentes são geradas pelasfricção metal com metal.
500 Hz 2 kHz 5 kHz 10 kHz
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Vantagens do modelo Latinoamericano
1. Medição com um só tipo de sensor, podendo avaliar os problemas de montagem, falhasrolamentos e lubrificação: PRÁTICO!
2. Avaliação instantânea de lubrificação e estado dos rolamentos ao ter definido setores fixosespectro independente da RPM: problemas visíveis e quantificáveis facilmente: SIMPLES!
3. Várias ferramentas para verificação de falhas em rolamentos: SEGURO! -Espectro de aceleração com bandas de alarme em falha de lubrificação, inicial e severa.
-Envelope com alarmes e indicador de falhas: PI, PE, ER e G.
-Densidade espectral nas zonas de falha: lubrificação e falha de rolamento.
-Evolução do estado das partes internas.
-Energia de batida do elemento interno danificado.
-Também de dispõe de espectro de velocidade.
4. Amplificação natural das falhas da película lubrificante, com detecção precoce, aumentando a útil dos equipamentos. CUSTOS!
5. A simplicidade do método o faz mais seguro ante as falhas humanas e com muitas vantagens paimplementação de sistemas inteligentes. COM FUTURO!
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Analisador Remoto de Vibração 6 canais de acelerômetro 4 canais AC 2 canais DC Rotação 6 saídas digitais
AV2000
Nova tecnologia: Monitoramento on line despectros
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Dispondo de 6 canais para acelerômetros, o Analisador Remoto de Vibraç AV2000 permite medir e registrar a vibração de máquinas à distância. Por meio suas saídas a relé (duas), o equipamento pode alarmar e interromper funcionamento das máquinas sob supervisão. O AV2000 monitora vibraçãtemperatura, aceleração, velocidade, deslocamento e envelope.
Um poderoso DSP realiza o processamento matemático por FFT. supervisão remota se dá por software gráfico comunicando pela WEB. Os dados sarmazenados pelo equipamento e transmitidos ao software de análise e monitoraçdas máquinas controladas.
AV2000 - Apresentação
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
AV2000 – Ferramentas de diagnóstico
CONTROLE POR INTERVALOS CONFIGURÁVEIS:
• ACELERAÇÃO, VELOCIDADE, DESLOCAMENTO E ENVELOPE
• FORMA DE ONDA, ESPECTROS, ORBITAS, RPM
• BASE DE DADOS DAS FALHAS DE ROLAMENTO
• LUBRIFICAÇÃO E FALHA DE ROLAMENTOS
• DIAGNÓSTICO AUTOMÁTICO.
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
AV2000 – Características Técnicas
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
Um corpo é dito estar vibrando quando ele descreve um movimento de oscilação em
de uma posição de referência.
Causas:
Dentre as diversas fontes de vibração, aquelasmais comuns e que portanto, podem serresponsabilizadas pela quase totalidade das
vibrações mecânicas indesejáveis são:• Desbalanceamento;• Desalinhamento ( Eixos/Correias/Correntes );• Folgas Generalizadas;• Dentes de Engrenagens;• Rolamentos;• Corrente Elétrica;• Campo Elétrico Desequilibrado;• Outros.
Efeitos:
Os efeitos em consequência de equipamento vibrando poderão ser:• Altos Riscos de Acidentes;• Desgaste Prematuro de Componentes• Quebras Inesperadas (EDT);• Aumento de Custos de Manutenção;• Outros.
AV2000 – Análise de Vibração
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
• Versatilidade: Os canais
podem ser transformadoscanais de acelerômetro aplicações específicas (2A2CC).
• Saídas à transistor, configuvia software.
• Opções de comunicaçãethernet, wi-fi, serial RS232, 3
• Opções de gabinete / instvariados.
• Software de fácil configuraçã
AV2000 – Aplicação
http://www.seara.ufc.br/tintim/tecnologia/acelerometro/acelerometro01.htm
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
•Sistema ampliável.
•Sistema de monitoração preditivo, antevendo situações.
•Monitoração 24/7 confiável e sem intervenção.
•Fácil realocação e reinstalação do conjunto.
•Conexão fácil por WI-FI e rede cabeada.
•Fácil instalação em máquinas que se movimentam.
•Implementação e posta em marcha rápidas, reduzindo custos de instalação. Hardware esoftware adaptáveis a sistemas de controle de produção de máquinas.
AV2000 – Vantagens
HISTÓRIA M it t l t d
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
HISTÓRIA: Monitoramento com coletores ddados
70• SOMENTE EQUIPAMENTOS CRÍTICOS
80/90 • EQUIPAMENTOS CRÍTICOS E SEMICRÍTICO
00/10• TOTALIDADE DOS EQUIPAMENTOS
EVOLUÇÃO EM DÉCADAS
PREVISÃO M it t li d
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A medição de vibração e a evolução da manutenção preditiva
PREVISÃO: Monitoramento on line deespectros
10• SOMENTE EQUIPAMENTOS CRÍTICOS
20 • EQUIPAMENTOS CRÍTICOS E SEMICRÍTICO
30• TOTALIDADE DOS EQUIPAMENTOS
EVOLUÇÃO EM DÉCADAS
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