Vibrômetro

As vibrações são oscilações periódicas naturalmente, aleatoriamente ou intencionalmente excitadas em torno de um ponto de repouso. Eles podem ser gerados especificamente para alcançar certos efeitos. Por outro lado, vibrações descontroladas também podem causar sérios danos. Com um vibrômetro é possível determinar os valores característicos das vibrações. Esses valores de medição permitem avaliar se é necessário tomar medidas para influenciar as vibrações..

Os fenômenos naturais, como movimentos do ar ou terremotos, mas também nós mesmo podemos causar vibrações. Por exemplo, geramos vibrações quando tocamos um diapasão, uma corda de violão ou quando caminhamos ou pulamos sobre superfícies vibrantes. Com um vibrometro adequado, vibrações podem ser medidas para várias análises. Essas medições de vibração não apenas ajudam a prever o tempo e a magnitude dos terremotos. Eles também são necessários para o desenvolvimento seguro de estruturas, máquinas, dispositivos e veículos.

As vibrações geradas intencionalmente podem ser usadas para gerar um alarme silencioso, para transportar, compactar ou separar materiais. Exemplos incluem alarmes vibratórios, transportadores vibratórios, rolos vibratórios, placas vibratórias, peneiras vibratórias e tanques de limpeza ultrassônica. Porém, seus níveis de vibração apenas alcançam o efeito desejado, e sem efeitos colaterais indesejáveis, se estiverem dentro da faixa especificadas. Por esse motivo, os fabricantes desses equipamentos controlam os valores de vibração gerados por meio de um vibrômetro durante o desenvolvimento e controle de qualidade desses equipamentos.

Dependendo do campo de aplicação, os vibrometro podem ser dividir nas seguintes categorias:

• Vibrômetro para máquinas
• Vibrômetro para construção
• Vibrômetro para pessoas
• Vibrômetro para terremotos

Um estetoscópio usado como vibrômetro, por meio do qual são amplificados os ruídos existentes na máquina, torna audíveis as irregularidades na sequência dos movimentos. Isso permite que a causa das anormalidades seja determinada e eliminada em um estágio inicial. Uma análise de vibração mais precisa é possível usando um vibrômetro que pode medir a frequência de vibração, aceleração, velocidade e deslocamento.

Alguns modelos podem determinar os valores de vibração para cada eixo individual: x, y e z. Um vibrômetro com vários sensores de vibração externos permite medição, registro e análise simultânea em vários pontos de uma estrutura, veículo ou máquina. Como resultado, a eficácia das medidas de absorção de vibração pode ser comparada e analisada diretamente em vários pontos.

Os dispositivos usados para medição de vibração incluem:

• Estetoscópio
• Estroboscópio
• Vibrômetro
• Registrador de impactos

Vibrômetros especiais foram desenvolvidos para medir vibrações em máquinas, pessoas, edifícios e na terra. Os respectivos modelos de dispositivos são projetados para a respectiva aplicação em termos de magnitude, faixa de medição, função e manuseio. Muitos tipos de vibrometro são equipados com amplas possibilidades de armazenamento e análise.

Atualmente, o controle ou supervisão de máquinas com vibrômetro é algo comum em diversos setores, sendo regulamentado por normas internacionais. Encontre as especificações e tecnologia de medição a serem usadas em implementações nacionais das normas ISO 10816 e ISO 20816.

Por exemplo, na Alemanha aplicam-se as seguintes normas:

• DIN ISO 10816 “Vibrações mecânicas” – Avaliação da vibração da máquina mediante a medição de peças não rotativas”
  Parte 3: Máquinas industriais com potência nominal superior a 15 kW e velocidade nominal entre 120 min⁻¹ e 15000 min⁻¹ para medições in situ
  Parte 6: Máquinas alternativas com potência nominal superior a 100 kW
  Parte 21: Turbinas eólicas com eixo horizontal e engrenagem
  
• ISO 10817 “Sistemas de medição de vibração para eixos rotativos”
  Parte 1: Detecção de vibrações radiais relativas e absolutas
  
• DIN ISO 20816 “Vibrações mecânicas – Medição e avaliação da vibração de máquinas”
  Parte 1: Diretrizes gerais

Na Grã-Bretanha aplicam-se as seguintes normas:

• BS ISO 10816 “Vibrações mecânicas” – Avaliação da vibração da máquinas mediante a medição de peças não rotativas”
  Parte 3: Máquinas industriais com potência nominal superior a 15 kW e velocidade nominal entre 120 min⁻¹ e 15000 min⁻¹ para medições in situ
  Parte 6: Máquinas alternativas com potência nominal superior a 100 kW
  Parte 21: Turbinas eólicas com eixo horizontal e engrenagem
  
• BS ISO 10817 “Sistemas de medição de vibração para eixos rotativos”
  Parte 1: Detecção de vibrações radiais relativas e absolutas
  
• BS ISO 20816 “Vibrações mecânicas – Medição e avaliação da vibração da máquina”
  Parte 1: Diretrizes gerais

Conteúdo da norma ISO 20816 Parte 1
A norma ISO 20816 Parte 1 regula os métodos de medição e avaliação de vibrações em máquinas. Aplicam-se a medições de vibração em componentes de máquinas não oscilantes. Também inclui as normas para medir as vibrações radiais absolutas e relativas dos eixos. Critérios de análise de deslocamento, velocidade e aceleração são definidos para a aceitação e controle operacional das máquinas. No caso de máquinas para as quais não existe norma específica, são publicados valores de referência para componentes não rotativos.

Conteúdo da norma ISO 10816 Parte 3. A parte 3 da norma ISO 10816 define os valores limite de vibração para as zonas de avaliação especificadas A, B, C y D. Esses valores limites levam em consideração os diferentes desempenhos das máquinas e as condições de instalação. A unidade relevante para medições de vibração de acordo com esta norma é o valor efetivo da velocidade em mm/s. A norma também especifica os requisitos para a tecnologia de vibrômetro utilizada, de modo que as medições levem a resultados comparáveis.

Os rolamentos em peças rotativas estão entre os componentes de máquinas altamente estressados. Os danos não detectados nos rolamentos podem provocar graves reduções na eficiência e na qualidade. Portanto, a inspeção periódica dos rolamentos é uma das tarefas importantes da manutenção preventiva programada. A medição de vibração é um dos métodos mais comuns para detecção precoce de danos em rolamentos. Se o vibrômetro usado puder determinar e localizar as vibrações em detalhes, a causa da falha pode ser determinada e localizada a partir da curva de vibrações.

Os seguintes valores fornecem rapidamente indicações de danos nos rolamentos:

O valor efetivo (RMS – root mean square)
O valor efetivo da aceleração aumenta com um rolamento danificado. A comparação entre os valores nominais e reais é fácil.

Fator de pico: A relação entre o valor de pico e o valor efetivo é denominado fator de pico. Um aumento neste fator indica danos nos rolamentos em um estágio inicial.

Um registrador de impactos é usado para medir e armazenar a aceleração com o qual se move. Geralmente é um dispositivo pequeno e leve, de modo que seu próprio peso não influencia significativamente as vibrações. Este tipo de vibrômetro geralmente não integra um display para medir os valores de medição diretamente, mas os dados são transferidos para um computador.

Quando mercadorias de alto valor estão sendo transportadas, os valores armazenados pelo registrador de impactos podem ser usados pera demonstrar se e quando as mercadorias foram movimentadas de forma inadequada. Permite esclarecer as causas e evitar que se repitam em transportes posteriores. Quando ocorrem danos, os valores de medição registrados fornecem informações valiosas.

O registrador de impactos também pode ser usado como um vibrômetro em máquinas, edifícios, em instalações de teste e em áreas sísmicas. Dependendo da tarefa, pode ser selecionar um modelo ou outro. Coisas importantes a considerar são o tamanho da memória, opções de configuração, interface e recursos adicionais.

A precisão do vibrômetro precisa ser verificada periodicamente, de acordo com os procedimentos estabelecidos. Essas verificações são chamadas de calibração. Para realizar uma calibração profissional, dois padrões foram definidos. De acordo com estes, distingue-se entre uma calibração ISO, de acordo com os requisitos indicados na norma EN ISO 9001, e uma calibração ENAC, mais exigente, de acordo com a norma EN ISO 17025. As normas diferem, entre outras coisas, no número de pontos de medição e nas exigências das condições de medição.

Quando a calibração for realizada em laboratório terceirizado, observe se os valores nominais de frequência, aceleração, velocidade e deslocamento testados correspondem à medição para a qual o vibrometro é usado. Para cada calibração realizada de acordo com a norma, é emitido um certificado no qual são registrados todos os dados importantes sobre o procedimento e os resultados. Caso o vibrômetro calibrado não atinja a precisão indicada, existe a possibilidade de resetar o dispositivo e recalibrá-lo.

Se a calibração for realizada em um laboratório externo, o vibrômetro geralmente não está disponível para medições por várias semanas. Portanto, planeje a data da calibração e organize os diferentes trabalhos com antecedência. Outra possibilidade, é que você mesmo pode calibrar o vibrometro em sua própria empresa usando um calibrador de vibrações adequado. Para fazer isso, conecte o sensor do vibrômetro à superfície de contato do calibrador e expô-lo a vibrações definidas. Os valores nominais definidos são então comparados com os valores medidos reais.

Ao selecionar um calibrador de vibração, o critério mais importante a considerar são os valores de vibração que ele pode gerar. Alguns calibradores são os valores de vibração que ele pode gerar. Alguns calibradores geram apenas um valor fixo para frequência, aceleração, velocidade e deslocamento, enquanto outros modelos permitem que diferentes frequências e amplitudes de vibração sejam definidas. Um calibrador que pode gerar frequências de vibração entre 16 e 1280 Hz e uma aceleração entre 1 e 20 m/s² é também adequado para calibrar um vibrometro em vários pontos para vibrações de baixa ou alta frequência.