Sensores para medições de vibrações mecânicas - acelerómetros

Sensores para mediçþes de Vibraçþes Mecânicas – Acelerómetros

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Nos Ăşltimos anos, tĂŞm surgido algumas

FOR - Ventilador 1 VENTIL 1 -3H Ventilador, Ponto 3 Horizontal

empresas a desenvolver a prestação de

0.6

serviços nesta årea, com sistemas disponíveis capazes de efetuar anålises de

0.5

RMS Aceleração em G-s

a condição dos equipamentos.

0.4

0.3

SENSORES DE VIBRAĂ‡ĂƒO Para a captação de vibraçþes, sĂŁo uti-

0.2

lizados sensores a que se då o nome de transdutores de vibração mecâni-

0.1

ca. Existem vårios tipos de sensores, Clåudia Sequeira Eng.ª Mecânica

ARTIGO CIENTĂ?FICO

tendĂŞncia, executar cĂĄlculos e reportar

sendo o acelerĂłmetro o mais utilizado

0 0

200

400

600

800

1000

FrequĂŞncia em HZ

devido Ă sua enorme versatilidade, enquanto outros sensores se resumem a

Figura 1. Espectro de frequências em aceleração.

4

O sensor de deslocamento aplica-se no

RESUMO

ção prematura de avarias, atravÊs

caso de ser uma instalação permanen-

O presente artigo tem como principal

da observação da evolução do nível

te, enquanto o sensor de velocidade ĂŠ

objetivo salientar a importância do ele-

global de vibraçþes e de uma anålise

de aplicação mais restrita devido ao seu

mento sensor, na cadeia de medição da

das respetivas frequĂŞncias, na anĂĄlise

peso e fragilidade de componentes in-

anålise de vibraçþes. Sendo esta uma

espectral.

ternos. Apesar de sĂł possibilitar a recolha de frequĂŞncias entre 10 e 1000 Hz,

ferramenta indispensåvel na Manutenção Condicionada, pois atravÊs dela Ê

As vibraçþes originam um processo de

apresenta como grande vantagem o

possĂ­vel adquirir o conhecimento do

deterioração de vårios componentes

facto de ser auto-gerador, o que permi-

estado de condição de vårios equipa-

das måquinas. Essa deterioração cara-

te enviar o sinal elĂŠtrico a grandes dis-

mentos, permitindo assim mantĂŞ-los

-

tâncias por cabo, permitindo trabalhar

no seu desempenho mĂĄximo e por sua

ção de energia vibratória.

a altas temperaturas.

Algumas vibraçþes podem ser dese-

Antes de se efetuar qualquer anĂĄlise,

jadas, outras podem perturbar o nor-

a vibração tem de ser convertida num

mal funcionamento ou atĂŠ destruir

sinal elĂŠtrico, sendo essa tarefa de-

A ANà LISE DE VIBRAÇÕES

equipamentos. A anålise de vibraçþes

sempenhada pelos transdutores. Es-

A anålise de vibraçþes mecânicas Ê

ĂŠ um dos indicadores mais precisos do

tes convertem uma forma de energia

um mĂŠtodo indispensĂĄvel na dete-

estado de funcionamento da mĂĄquina,

(sinal vibratório mecânico existente

-

na superfĂ­cie da mĂĄquina), noutra for-

badora.

ma de energia, normalmente em sinais elÊtricos caraterísticos da vibração do

Figura 2. AcelerĂłmetro.

Estas tĂŠcnicas provaram ser extrema-

equipamento, cuja forma de onda estĂĄ

relacionada com o movimento mecâ-

deteção de avarias. No entanto, por ve-

nico. A relação entre a forma de onda

zes não têm tanta aplicação como seria

mecânica e a forma da onda elÊtrica,

de esperar, devido ao elevado custo de

depende do tipo de transdutor utiliza-

investimento inicial e por necessitar de

do na transformação de sinal e no tipo

pessoal especializado na ĂĄrea.

de tratamento dado a esse sinal pelo

›

›

›

FĂĄceis de instalar e no geral sĂŁo

espaço; vertical, horizontal e axial,

mais pequenos e leves do que os

anteriores;

pontos de leitura.

SĂŁo muito robustos e estanques, pelo que se tornam especialmente

Existem vĂĄrios tipos de montagem, tais

apropriados para trabalhar em lo-

como:

cais fabris;

›

Fixação aparafusada;

Resistem ao choque, quedas, humi-

›

Fixação por colagem com discos

sividades ambientais e de manuse-

›

Fixação por base magnÊtica;

Fixação do acelerómetro, recorrendo

amento;

›

Utilização de ponteira.

à utilização de ponteira. A pressão de

prĂłprios;

dade, poeiras, Ăłleo e outras agres-

›

Figura 7. Fixação com base magnÊtica.

Pouco sensíveis a vibraçþes late-

contacto ĂŠ totalmente manual. Este

rais, transversais e a campos mag-

A instalação do acelerómetro aparafu-

mĂŠtodo ĂŠ conveniente para algumas

nĂŠticos. SĂŁo, por isso, bons na apli-

sado Ê a melhor solução, mas nem sem-

aplicaçþes, mas apresenta algumas li-

cação a grandes motores elÊtricos.

pre Ê possível este tipo de colocação

mitaçþes. A frequência måxima admis-

sĂ­vel ĂŠ de 1 kHz (Figura 8).

pontos de leitura (Figura 5).

SELEĂ‡ĂƒO E UTILIZAĂ‡ĂƒO DE SENSORES DE MEDIĂ‡ĂƒO O principal objetivo na seleção do sen-

ARTIGO CIENTĂ?FICO

sor Ê assegurar antecipadamente que o sinal da vibração estå dentro de vårios constrangimentos.

este ligado a um cabo especial jĂĄ fora

CONCLUSĂ•ES

da zona de elevadas temperaturas.

Mostrou-se a importância dos sensoPara a seleção dos transdutores Ê ne-

6

Figura 8. Fixação com ponteira.

Os sensores para altas temperaturas

Figura 5. Fixação roscada.

cessĂĄrio conhecer:

res na cadeia de medição. Cada transdutor Ê utilizado para um conjunto de

›

Gama de utilização;

›

Sensibilidade;

nhum deles ĂŠ utilizado para o mesmo

›

FrequĂŞncia (ou tempo de resposta);

-

" # -

›

Compatibilidade com o meio am-

te tipo de montagem consiste nos

demos apontar o princĂ­pio de funcio-

biente;

aumentos de temperatura excessivos

namento, a grandeza medida, ou seja

›

PrecisĂŁo;

!

o deslocamento, aceleração e veloci-

›

CaraterĂ­sticas elĂŠtricas;

(Figura 6).

dade, a gama de frequĂŞncias e o tipo

›

Condiçþes de aplicação e robustez.

måquinas e aplicaçþes diferentes. Ne-

de aplicação pretendida. O transdutor mais utilizado Ê o acelerómetro, pois este abarca um maior campo de aplica-

SELEĂ‡ĂƒO DOS PONTOS DE COLOCAĂ‡ĂƒO

çþes, enquanto os outros tipos de sen-

A escolha dos pontos de leitura para a

$

sores utilizam-se para aplicaçþes mais

recolha dos sinais vibratĂłrios deve ser cuidadosamente estudada, tendo em conta a sua acessibilidade e caraterĂ­sti-

REFERĂŠNCIAS

-

›

tarem possĂ­veis erros de leitura, como

Vibraçþes como Ferramenta no Diagnós-

por exemplo descontinuidades do material entre o ponto de leitura e a fonte

Sequeira, ClĂĄudia D.(2005) “A AnĂĄlise de

tico de Avarias em Måquinas Rotativas�. Figura 6. Fixação por base colada.

das vibraçþes.

Lisboa : Tese de Mestrado – FCT; ›

Wowk, Victor. (1991): “Machinery Vibration, Measure and analysis “. Mc-Graw Hill;

Para a anålise da condição de funcio-

Base magnĂŠtica ĂŠ muito utilizada

namento de qualquer equipamento,

quando se pretende uma boa mon-

devem ser medidas e registadas as

tagem e hĂĄ necessidade de retirar o

vibraçþes em cada uma das extremi-

acelerĂłmetro de maneira esporĂĄdica

dades ou apoios. Nas três direçþes do

(Figura 7).

›

Taylor, James I. (2000): “The Vibration Analysis Handbook�. First Edition, Vibration Consultants, inc;

›

Broch, Jens T. (1984): “Mechanical Vibration an Shock Measurements�. Bruel & Kjaer.

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