A análise de vibração é amplamente utilizada na indústria há muitos anos como uma forma de monitorar a condição de equipamentos rotativos. O surgimento dos analisadores digitais portáteis no final da década de 1980 e o rápido aumento de sua performance e velocidade no início da década de 1990 mudaram para sempre a forma como a manutenção era realizada. No final do século XX, a manutenção preditiva baseada em medições de vibração já era uma prática consolidada e uma abordagem comum na maioria das grandes instalações industriais.
De fato, a análise de vibração proporcionou uma forma confiável de detectar uma ampla variedade de falhas mecânicas e, em menor escala, elétricas, demonstrando claramente seu valor agregado. No entanto, ainda havia algum ceticismo e, em determinados casos, com razão. Problemas de lubrificação em rolamentos muitas vezes não eram detectados até que a aplicação de graxa já não pudesse proporcionar grandes melhorias. O monitoramento da condição de rolamentos em aplicações de baixa rotação também se mostrou um desafio específico.
É nesse contexto que entra o ultrassom, uma boa alternativa às medições de vibração nesses casos. Ao acompanhar a evolução dos valores medidos em decibéis (dB) e “escutar” os sinais após sua transformação em um sinal audível, o ultrassom de alta frequência oferece uma forma confiável e eficiente de monitorar a lubrificação. Ele também pode fornecer informações valiosas sobre a condição de rolamentos em aplicações de baixa rotação.
Por que o ultrassom frequentemente apresentava melhores resultados nesses dois casos em comparação com a análise de vibração? A explicação não é difícil de encontrar.
Os sensores ultrassônicos medem sinais em uma faixa de frequência entre 20 kHz e 40 kHz. Problemas de lubrificação em rolamentos geram maior atrito e, consequentemente, muita energia nessa faixa de alta frequência. Em aplicações de baixa rotação, o monitoramento de defeitos em rolamentos depende principalmente da detecção de “ondas de tensão”, que também geram predominantemente sinais de frequência muito alta.
Por outro lado, a análise de vibração baseia-se principalmente na análise da forma de onda e do espectro. O espectro FFT permite ao analista relacionar frequências específicas de defeitos em rolamentos à assinatura de vibração. No entanto, a faixa de frequência utilizada nesses espectros FFT padrão raramente ultrapassa 5 kHz, uma faixa na qual rolamentos danificados em aplicações de baixa rotação geram pouquíssima energia. Da mesma forma, problemas de lubrificação fornecem poucas informações nessa faixa até que já seja tarde demais. É verdade que os espectros FFT com técnicas de envelope oferecem uma forma mais eficaz de analisar sinais de alta frequência. No entanto, a digitalização do sinal de envelope analógico, conforme ilustrado na Figura 1, ainda dificultava a detecção adequada de sinais de frequência muito alta. A Figura 1 mostra a incapacidade do processo de amostragem de detectar os envelopes de curta duração gerados quando os elementos rolantes produzem ondas de tensão ao passar por um defeito em um rolamento de baixa rotação.
Figura 1. Digitalização “clássica” do sinal de envelope analógico.
As técnicas de amostragem de alta velocidade, originalmente disponíveis com a tecnologia PeakVue da Emerson e, mais recentemente, em sistemas de monitoramento de diversos fabricantes, como o I-DNA da I-care, o SPM HD e o SKF, ampliaram significativamente as ferramentas disponíveis para os analistas. Frequências de amostragem de 100 kHz ou mais expandem a faixa de frequência monitorada para até 40 kHz, permitindo detectar as altas frequências geradas pelo atrito decorrente de uma lubrificação inadequada ou associadas às ondas de tensão produzidas por defeitos em rolamentos de baixa rotação.
Essa técnica é ilustrada na Figura 2, que mostra a detecção de impactos de duração muito curta por meio da amostragem de alta frequência, mantendo a mesma quantidade de amostras na forma de onda digitalizada que nas técnicas convencionais de envelope.
Figura 2. Digitalização do sinal analógico utilizando amostragem de alta frequência
Portanto, diante da questão sobre se a análise de vibração é tão eficaz quanto o ultrassom na detecção de problemas de lubrificação e no monitoramento de defeitos em rolamentos de baixa rotação, a resposta é claramente sim, desde que a análise de vibração inclua uma das técnicas de amostragem de alta frequência.
Para responder à segunda questão, se o ultrassom e a análise de vibração ainda podem ser técnicas complementares, a resposta também é sim. O ultrassom não detecta modos de falha em equipamentos rotativos que não possam ser identificados por técnicas de análise de vibração de alta frequência. Portanto, do ponto de vista tecnológico, ele não fornece ao analista de equipamentos rotativos informações que não possam ser obtidas por meio da análise de vibração. No entanto, o ultrassom continua sendo uma forma rápida e eficiente de realizar uma triagem inicial da condição dos rolamentos e da lubrificação, podendo assim ser um complemento valioso para um programa de monitoramento de condição.
Ainda tem dúvidas ou quer saber mais sobre as técnicas de análise de vibração e ultrassom? Fale conosco hoje mesmo e converse com Kris Deckers ou com um de nossos especialistas em manutenção preditiva.
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