REVISÃO BIBLIOGRÁFICA (1)

UNIVERSIDADE EDUARDO MONDLANE
FACULDADE DE ENGENHARIA
LICENCIATURA EM ENGENHARIA ELÉCTRICA
PROJECTO DO CURSO
Estudo de falhas em motores de indução trifásico utilizando método de análise de
vibração na Icro group
Discente:
Magumisse, Melosovik Tomas
Coordenador:
Eng.° Dinís Chissano
Supervisor:
Eng.° Isac Matavel
Maputo, 08 de Fevereiro de 2022
Magumisse, Melosovik Tomas
PROJECTO DO CURSO
Estudo de falhas em motores de indução trifásico utilizando método de análise de
vibração na Icro group
Trabalho apresentado para conclusão da
cadeira de projeto de curso de engenharia
elétrica na Universidade Eduardo Mondlane.
Coordenador: Eng.° Dinís Chissano
Supervisor: Eng.° Isac Matavel
Maputo, 08 de Fevereiro de 2022
FACULDADE DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELECTROTÉCNICA
CURSO: ENGENHARIA ELÉCTRICA
TERMO DE ENTREGA DE RELATÓRIO DO PROJECTO DO CURSO
Declaro que o estudante José Eduardo Santos entregou no dia 08/02/2022 as 2 cópias
do relatório do seu Projeto do Curso com referência: 2021ELPCL20.
Intitulado: Estudo de falhas em motores de indução trifásico utilizando método de análise de
vibração na Icro group
Maputo, 08 de Fevereiro de 2022
A chefe da Secretaria
___________________________
( Arlete Chiconela)
RESUMO
A maioria das máquinas industriais modernas opera a partir de motores, que
podem, com o uso, desenvolver defeitos ou falhas. Estas ocorrências podem causar
paradas das máquinas ou a diminuição do nível de eficiência do processo produtivo.
Quando uma máquina desenvolve um defeito ou falha, ela apresenta indícios de defeitos
de várias formas: mudanças nos sinais de vibrações, variação da temperatura, ruídos e
alterações no campo eletromagnético. Este trabalho apresenta a detecção de falhas em
motores elétricos por meio das técnicas de manutenção preditiva.
Um programa de manutenção preditiva deve englobar várias técnicas de
monitoramento das condições das máquinas rotativas. Dentre elas podem-se citar como
clássicas a análise de corrente elétrica e a análise de vibrações. Entretanto, existe um
grande número de dificuldades associadas com estas técnicas e, consequentemente, com
suas aplicações práticas. Isto devido à abrangência de detecção de ocorrências anormais
no seu funcionamento, tais como: defeitos ou falhas em barras rotativas do rotor e no
estator, desbalanceamento de tensão e curto-circuito entre fases e espiras.
O presente estudo se propõe a apresentar uma proposta de solução neste
contexto. Tem como objetivo desenvolver uma metodologia para a construção de um
programa de manutenção baseado em condição, visando dar suporte às atividades de
manutenção industrial e melhorar a sua confiabilidade. A metodologia proposta
apresenta conceitos de MCC - Manutenção Centrada em Confiabilidade e Técnicas de
Manutenção Preditiva.
Palavras Chave: Analise de Vibração, Manutenção, Falhas, Motor de Indução
Índice
RESUMO............................................................................................................................................ 4
CAPITULO I: INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 1
1.1.
Contextualização.................................................................................................................... 1
1.2.
Formulação do problema ....................................................................................................... 1
1.3.
Justificativa ............................................................................................................................ 2
1.4.
Objetivos ................................................................................................................................ 3
1.4.1.
Objetivo Geral ................................................................................................................ 3
1.4.2.
Objectivos Especificos ................................................................................................... 3
CAPITULO 2: METODOLOGIA ................................................................................................... 4
CAPÍTULO 3: REVISÃO BIBLIOGRÁFICA............................................................................... 5
3.1. Considerações Sobre Manutenção........................................................................................ 5
3.1.1. Conceitos e objetivos ...................................................................................................... 5
3.1.1.1. Objetivos da manutenção preditiva........................................................................... 6
3.1.1.2. Definições de manutenção preditiva ......................................................................... 7
3.2. Principais técnicas de manutenção Preditiva ......................................................................... 7
3.3. Máquinas elétricas .................................................................................................................... 8
3.3.1. Motores de corrente contínua ............................................................................................. 9
3.3.1.1. Partes constituintes e possíveis falhas ......................................................................... 9
3.3.2. Motores de corrente alternada.......................................................................................... 11
3.3.2.1. Motores síncronos ..................................................................................................... 12
3.3.2.2. Motor Assíncrono ....................................................................................................... 12
3.3.2.2.1. Características de Falhas em Maquinas Rotativas de Indução ............................ 13
3.4. Modos potenciais de falhas de motores elétricos .................................................................... 15
3.4.1. Falhas elétricas e seus espectros ........................................................................................ 16
3.4.1.1. Falha no estator............................................................................................................ 17
3.4.1.2. Rotores excêntricos ...................................................................................................... 17
3.4.1.3. Anéis de Curto e/ou Barras de Rotor trincadas ............................................................ 18
3.4.1.4. Conectores frouxos ou partidos ................................................................................... 18
3.4.1.5. Bobinas do Estator frouxas ........................................................................................... 19
3.4.2. Falhas mecânicas e seus espectros .................................................................................... 19
3.4.2.1. Desalinhamento em máquinas ................................................................................... 19
3.4.2.1.1. Causas e efeitos de desalinhamento ................................................................... 20
3.4.2.1.2. Diagnóstico de desalinhamento por análise de vibração...................................... 21
3.4.2.2. Desbalanceamento em máquinas ................................................................................. 21
3.4.2.2.1. Causas e efeitos do desbalanceamento.................................................................. 22
3.4.2.2.2. Diagnóstico do desbalanceamento por análise de vibração .................................... 22
3.4.2.3. Folgas em componentes mecânicos.............................................................................. 23
4.3.2.1. Diagnóstico de folgas mecânicas por análise de vibração ......................................... 23
3.4.2.4. Mancais de rolamento ................................................................................................... 25
3.4.2.5. Defeitos em mancais de rolamento .............................................................................. 26
3.4.2.5.1. Falhas detectadas por análise de vibração em mancais de rolamento ................... 28
3.4.2.5.1.1. Cálculo da frequência de defeito dos rolamentos ............................................. 29
3.4. Analise De Vibração ............................................................................................................... 31
3.4.1. Caracterização do fenômeno............................................................................................ 31
3.4.2. Grandezas físicas da vibração ..................................................................................... 32
3.4.3. Nível de vibração .......................................................................................................... 33
3.4.4. Parâmetros de vibração ................................................................................................ 34
3.4.5. Escolha do parâmetro de vibração ................................................................................ 35
3.4.6. Sensores de vibração ................................................................................................... 37
3.4.7. Sensor relativo (sem contato) ....................................................................................... 38
3.4.8. Pick-up de velocidade ................................................................................................... 39
3.4.9. Sensor absoluto ............................................................................................................ 40
3.4.2. Identificação de frequências ............................................................................................. 41
3.4.3. Medição da Vibração ........................................................................................................ 43
3.4.4. Medição de vibração no eixo ............................................................................................ 43
3.4.5. Medição de vibração na carcaça ...................................................................................... 44
3.4.6. Avaliações das vibrações ................................................................................................. 45
3.4.7. Curvas de tendência......................................................................................................... 45
3.4.8. Mapas Espectrais ............................................................................................................. 45
3.4.9. Critérios de avaliação de condição ................................................................................... 46
CAPÍTULO IV: MEMORIA DESCRITIVA E JUSTIFICATIVA ............................................ 46
4.1. Tecnologia utilizada no monitoramento de vibração ................................................................ 46
4.2. Especificações técnicas dos equipamentos para monitoramento de vibração ..................... 48
4.3. Calculo das frequências dos defeitos dos rolamentos do motor .............................................. 52
CAPITULO V: RESULTADOS E DISCUSSÕES ....................................................................... 53
5.1. Condição observada no motor 10 de Dezembro de 2021 ....................................................... 53
5.2. Condição observada no motor 02 do dia 29 de Novembro de 2021 ........................................ 53
CAPITULO VI: REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................. 55
ANEXO ............................................................................................................................................. 56
Índice de Figuras
Figura 1: Tipos de Manutenção (NEMÉSIO SOUSA, 2009.) ...................................................................... 6
Figura 2: Técnicas de Manutenção Preditiva (BARONI, 2002) .................................................................... 8
Figura 3: Partes Principais do Motor de Corrente Contínua (WEG, 2003) ................................................... 10
Figura 4: Partes Constituintes do Motor de Corrente (WEG, Características e Especificações de Motores de
Corrente Contínua e Conversores CA/CC. , 2003) ................................................................................... 11
Figura 5: Rotor tipo bobinado com anéis de escorregamento. (BALU, 2009) ............................................... 13
Figura 6: - Rotor tipo gaiola de esquilo ( Pacheco, 2007) .......................................................................... 14
Figura 7: Componentes de um motor trifásico de indução (WEG., 1998) .......................................... 15
Figura 8: Fontes de falhas em motores de indução ........................................................................... 15
Figura 9: : Percentuais de Falhas x Partes dos Motores (SIQUEIRA, 2005)...................................... 16
Figura 10: Espectro de Falha no estator. ................................................................................................. 17
Figura 11: Rotores excêntricos .............................................................................................................. 18
Figura 12: Problemas de Fase .......................................................................................................... 19
Figura 13: Bobinas Frouxas .............................................................................................................. 19
Figura 14: Gráficos espectrais FFT indicando falhas de desalinhamentos angulares e paralelosFonte:
(SKF, 2000) ....................................................................................................................................... 20
Figura 15: Vista explodida com os componentes de um rolamento ................................................... 26
Figura 16: Pêndulo e Onda no Tempo (LEONARD & T., 1998) ............................................................... 31
Figura 17: Demonstração de Onda no Tempo e em FFT e os Pontos de Medição (LEONARD & T., 1998) .... 32
Figura 18: Representação de uma Amplitude (LEONARD & T., 1998) ...................................................... 32
Figura 19: Representação de uma Fase (LEONARD & T., 1998) ............................................................... 33
Figura 20: Representação de Nível de Vibração (LEONARD & T., 1998) .................................................. 33
Figura 21: Representação da Defasagem dos Parâmetros de Vibração ........................................................ 35
Figura 22: Representação de Deslocamento, Velocidade e Aceleração ....................................................... 36
Figura 23: Representação do Fator de Crista ........................................................................................... 37
Figura 24: Probe, Proximitor e Cabo de Extensão .................................................................................... 38
Figura 25: Representação do Sinal do Sensor de Vibração Relativa ............................................................ 39
Figura 26: Representação do Sinal do Sensor de Vibração Absoluta ........................................................... 40
Figura 27: Espectro de Vibrações Mostrando as Frequências Correlacionadas com Cada Parte da Máquina .... 42
Figura 28: Espectro Mostrando Diversas Faixas de Frequência e Defeitos Contidos em Cada Faixa ............... 42
Figura 29: Pontos de medição de vibração na carcaça da caixa de Mancal................................................... 44
Figura 30: Fixação do pick-up com base magnética.................................................................................. 45
Figura 31: Exemplos de Mapa Espectral ................................................................................................. 46
Figura 32: Limites de Vibração Baseado na ISO 2372 .............................................................................. 46
Figura 33: Microlog GX SKF e acelerômetro piezolétrico dotado de base magnética ........................ 47
Figura 34: Acelerômetro com base magnética .................................................................................. 48
Figura 35: Fixação de base magnética, visão frontal ......................................................................... 48
Figura 36: Motor de indução Fonte: Autoria própria. ............................................................................ 49
Figura 37: Pontos de medição do motor, visão lateral ....................................................................... 50
Figura 38: Pontos de medição do motor, visão de cima .................................................................... 51
Figura 39:Interface do Software contendo os pontos de medição ..................................................... 52
Figura 40: Gráfico espectral FFT indicando problemas de desalinhamento....................................... 57
Figura 41:Gráfico espectral típico de desbalanceamento (pico em 1X RPM), também indica pequeno
desalinhamento (pequeno pico em 2X RPM) .................................................................................... 57
Figura 42: Gráficos espectrais típicos de condições de desbalanceamento ...................................... 58
Figura 43:Gráficos espectrais em folgas tipo A, B e C ....................................................................... 58
Figura 44: Observa-se os múltiplos harmônicos no gráfico espectral, associando ao problema de
folga .................................................................................................................................................. 59
Figura 45: Gráfico espectral típico de falha de rolamento em 1º estágio ........................................... 59
Figura 46: Gráfico espectral típico de falha de rolamento em 2º estágio ........................................... 59
Figura 47: Gráfico espectral típico de falha de rolamento em 3º estágio ........................................... 60
Figura 48: Gráfico espectral típico de falha de rolamento em 4º estágio ........................................... 60
Figura 49: Gráfico espectral de rolamento em 3º estágio de falha em seu anel interno ..................... 60
Figura 50: Gráfico espectral de rolamento em 3º estágio de falha em seu anel externo .................... 61
Figura 51: Gráfico espectral de rolamento em 3º estágio de falha em seu anel interno ..................... 61
Figura 52: Escolha do tipo rolamento e a montagem no veio ............................................................ 62
Figura 53: Escolha da Referencia ( Tipo) do Rolamento Instalado. ................................................... 62
Figura 54: Calculo das frequências dos Rolamentos ......................................................................... 63
Figura 55: Calculo da frequência dos Rolamento 6309 ..................................................................... 63
Figura 56: Calculo da frequência dos Rolamento 6209 ..................................................................... 64
CAPITULO I: INTRODUÇÃO
1.1. Contextualização
A manutenção é um conjunto de cuidados técnicos indispensáveis, de grande valia nas indústrias
que prezam pela constante produtividade, confiabilidade e disponibilidade de seus equipamentos.
O setor industrial possui preocupação com a qualidade e eficiência de seu processo de produção,
com o menor custo possível. Considera-se que nenhum equipamento continuará operando com
desempenho satisfatório à medida que o tempo passa, portanto, as empresas entendem a
necessidade de aplicação de uma estratégia de manutenção confiável e segura.
Este trabalho mostra a relevância de aplicação de técnicas preditivas na manutenção e irá expor
que quanto mais técnicas se utilizar para predição de falha em um equipamento tão relevante
como o motor de indução trifásico é para a indústria, melhor será para uma intervenção assertiva
quando necessário. Além disso, sem que haja paradas de processos inesperadas que geram
transtornos para produção e custos da empresa.
As tecnologias de diagnóstico (vibrações, análise de lubrificantes, termografia, ferrografia,
análise de corrente, análise de fluxo magnético, entre outras) têm um papel importante na
identificação dos sintomas que conduzem a defeitos ou falhas, permitindo a previsão futura de
uma eventual impossibilidade de um equipamento funcionar com as especificações desejadas.
Entretanto, muitas vezes a informação que identifica os sintomas não é sempre
disponibilizada nem de fácil compreensão.
1.2. Formulação do problema
O grau de importância na deteção de defeitos em motores elétricos está relacionado a
diminuição dos custos de manutenção e consequentemente a maior disponibilidade dos
equipamentos em produção. Com isso é aplicado um dos métodos de análise a qual é dada
através das vibrações, pois o mesmo permite obter as componentes em frequência ao longo do
tempo de funcionamento do equipamento, de forma a identificar a evolução de um possível
problema.
1
Para um diagnóstico eficaz, é preciso de uma monitoração contínua, com o intuito de
minimizar os efeitos que possam degradar o motor. Contudo, para esta identificação é
necessário, possuir um sistema robusto, já que em alguns tipos de falhas a evolução dos defeitos
podem ser mascarados por ruídos e mudanças das condições de operação. Neste trabalho o
enfoque será dado na deteção de falhas utilizando o a analise de vibração. Deste modo surge a
pergunta, Quais aspecto deve se considerar para o diagnostico de falhas no motor de
indução trifásico através de Analise de Vibração?
1.3. Justificativa
A área da manutenção vem se destacando cada vez mais através de estudos e desenvolvimento de
tecnologias com objetivo de tornar a indústria mais produtiva e os gastos com maquinário cada vez
menor. Toda fábrica que visa produzir algo, tende a desenvolver programas de manutenção e,
portanto, torna-se necessário capacitar sua equipe e acompanhar as novas tecnologias presentes no
mercado, a fim de para manter seus equipamentos operando com o melhor rendimento possível.
Este trabalho visa apresentar uma forma de aplicação prática da manutenção preditiva que pode ser
utilizada pelas indústrias que possuem motores elétricos compondo uma parcela considerável de seu
parque de ativos em operação e precisam de um acompanhamento adequado e que não necessite
realizar paradas em seu processo de produção para detecção de possíveis falhas. Baseado na
necessidade existente em reduzir gastos com falhas em motores elétricos que ocasionam custos
elevados ao parque industrial, o trabalho apresenta a técnica de análise preditiva: análise de vibração.
Este estudo é fruto das exigências crescentes de padrões aceitáveis de disponibilidade,
continuidade, qualidade e segurança na manutenção e também devido à sofisticação dos
equipamentos elétricos utilizados nas indústrias – a exigência em termos de confiabilidade tem
aumentado consideravelmente.
2
1.4.Objetivos
1.4.1. Objetivo Geral
Estudar as falhas elétricas elétricas em motores de indução trifásico utilizando método de análise de
vibração na Icro Mozambique;
1.4.2. Objectivos Especificos
•
Identificar as falhas elétricas comuns em motor de indução trifásico;
•
Descrever as falhas elétricas comuns em motor de indução trifásico;
•
Descrever as formas de Coletas de dados para analise de vibração;
•
Identificar as falhas elétricas no espectro que causam vibrações.
3
CAPITULO 2: METODOLOGIA
Neste capítulo serão tratados os aspetos metodológicos utilizados para a elaboração deste
trabalho, mostrando as etapas de pesquisa realizadas.
a) Quanto a abordagem: Segundo (NASCIMENTO, 2016), Método ou abordagem quantitativa é
uma abordagem ou método que emprega medidas padronizadas e sistemáticas, reunindo respostas
pré-determinadas, facilitando a comparação e a análise de medidas estatísticas de dados. Quanto a
abordagem trata-se de uma pesquisa quantitativa, onde os dados serão analisados de forma
objectiva, e os resultados serão apresentados a partir de uma estrutura como gráficos.
b) Quanto a natureza: A pesquisa aplicada é dedicada à geração de conhecimento para solução de
problemas específicos, é dirigida à busca da verdade para determinada aplicação prática em
situação particular. (Bauer. & Gaskel, 2000). Este projeto visa gerar conhecimentos para aplicação
prática e com objetivo de mostrar a técnica de analise de vibração como método de diagnosticar
falhas elétricas em motores de indução, por isso que trata-se duma pesquisa aplicada.
c) Quanto aos objetivos: Conforme leciona (NASCIMENTO, 2016), Pesquisas explicativas
empregam o método experimental de pesquisa, e são dotadas de complexidade, servindo para
identificar atributos ou fatores que determinam a ocorrência de fenômenos. Quanto aos objetivos,
trata-se duma pesquisa explicativa, pois o projeto visa identificar os diferentes fatores que
determinam e influenciam na escolha de cada dispositivo ou equipamento a ser empregue no
projeto, bem como explicar a razão da escolha.
d) Quanto aos procedimentos técnicos: De acordo com (NASCIMENTO, 2016), estudo de caso
trata-se, como os termos indicam, do estudo de certo caso singular visando descoberta de
fenômenos em determinado contexto.. Quanto aos procedimentos técnicos este projeto pode ser
visto trata-se de uma pesquisa experimental, onde o objeto de estudo é Deteção de falhas elétricas
em motores de indução trifásicos.
4
e) Instrumentos e técnicas de recolha de dados: As técnicas ou procedimentos utilizados na recolha
de dados para o projecto são técnicas documentais. Para tal efetuou-se a recolha e análise bibliográfica,
que consistiu na busca de informações em livros e catálogos.
CAPÍTULO 3: REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Este capítulo apresenta a revisão da literatura que serve como fundamentação teórica para sustentar o
estudo. Foi estruturado com base nos aspetos abordados na pesquisa e nas práticas recomendadas pela
bibliografia para as técnicas preditivas de manutenção de máquinas elétricas rotativas, pesquisadas de
acordo com o desenvolvimento do estudo.
3.1. Considerações Sobre Manutenção
A manutenção está sempre tomando novos rumos e caminhando cada vez mais próxima da operação.
Mudanças profundas têm-se apresentado na última década nos mercados. Eles estão sendo marcados por
conceitos como: globalização, redução de custos e melhoria da qualidade de serviços. Hoje sua gestão é
integrada com as estratégias e objetivos estratégicos da empresa, tendo a produção como foco principal.
Atualmente a técnica de manutenção deve ser necessariamente desenvolvida sob a estratégia de redução dos
tempos de intervenção nos equipamentos, buscando obter o menor tempo de indisponibilidade para o
serviço. (BARONI, 2002)
3.1.1. Conceitos e objetivos
Segundo (NEMÉSIO SOUSA, 2009.)a classificação clássica da manutenção contempla dois níveis
gerais:
Manutenção Preventiva: Intervir no equipamento antes que ele pare de operar, de uma forma programada,
baseada na experiência, estatísticas ou outro tipo de avaliação, analisando a conveniência ou não de retirar o
equipamento de operação.
Manutenção Corretiva: Deixar operar até surgir uma falha que interrompa a operação do equipamento, ou
ocorrer um defeito que provoque a perda, parcial ou total, da sua função operacional e que justifique uma
intervenção.
Baseado nestes conceitos e considerados os aspectos de segurança, confiabilidade, desempenho e
disponibilidade, conclui-se que o ideal é que a manutenção intervenha na máquina apenas quando e onde se
5
fizer necessário.
De acordo com Nemésio Sousa [22], e admitindo-se apenas estes dois tipos de
manutenção todas as outras atividades que não sejam de caráter corretivo, seria
acompanhamento e/ou determinação de parâmetros para realizar intervenção preventiva antes
do aparecimento de defeitos e/ou a instalação de falhas - ver figura 1.
Figura 1: Tipos de Manutenção (NEMÉSIO SOUSA, 2009.)
O objetivo da manutenção preditiva não é eliminar os níveis de manutenção preventiva
ou corretiva, mais minimizá-los de forma prática, técnica e objetiva, por meio do
acompanhamento e/ou monitorização de parâmetros, com uso de instrumentação adequada.
(Spanner, 2009)
O objetivo da manutenção preditiva não é eliminar os níveis de manutenção preventiva ou corretiva, mais
minimizá-los de forma prática, técnica e objetiva, por meio do acompanhamento e/ou monitorização de
parâmetros, com uso de instrumentação adequada.
3.1.1.1. Objetivos da manutenção preditiva
Os principais objetivos da manutenção preditiva são: parar o equipamento no momento certo, minimizar as
intervenções, aumentar a disponibilidade, reduzir custos e determinar parâmetros preventivos.
Tendo em vista os aspectos mencionados podemos tecer alguns comentários sobre a manutenção preditiva e
refletir a cerca de suas vantagens e aplicações. (Spanner, 2009)
6
3.1.1.2. Definições de manutenção preditiva
O termo associado à manutenção preditiva é ‘predizer’. Esse é o principal objetivo da manutenção
preditiva: predizer - ou prevenir, as falhas nos equipamentos por meio do acompanhamento de diversos
parâmetros, permitindo a operação contínua pelo maior tempo possível. Ou seja, a manutenção preditiva
privilegia a disponibilidade à medida que, em princípio, não deve promover intervenções nos equipamentos
em operação. A manutenção preditiva consiste na técnica de monitoramento da tendência e modo de falha
de um equipamento, ou seu componente, pelo acompanhamento de parâmetros indicativos de sua condição.
Portanto, alguns indicadores importantes tais como: temperatura, pressão, vibração, vazão, ruídos,
vazamentos, desgastes e corrosão servem como subsídios à antecipação das falhas em equipamentos.
(NEMÉSIO SOUSA, 2009.)
3.2. Principais técnicas de manutenção Preditiva
Em termos práticos uma técnica de manutenção preditiva, em princípio, deve atender aos seguintes
requisitos:
1. Permitir a coleta de dados com o equipamento em funcionamento, com o mínimo de
interferência possível no processo de produção;
2. Permitir a coleta dos dados que possibilitem a análise de tendência.
Poderíamos classificar as técnicas de manutenção preditiva pela
a) grandeza medida:
✓
vibração, temperatura, corrente elétrica;
b) pelo defeito:
✓
vazamento, pitting, corrosão, baixa isolação;
c) pela aplicabilidade:
✓
caixas de engrenagens, sistemas hidráulicos, máquinas elétricas.
Apenas para efeito de estudo, vamos classificar as técnicas mais importantes em famílias de especialização.
7
Figura 2: Técnicas de Manutenção Preditiva (BARONI, 2002)
Radiações Ionizantes
Raios X e Gamagrafia
Energia Eletromagnética
Partículas
magnéticas
Correntes
parasíticas
Inspeção Visual
Endoscopia ou Boroscopia
Detecção de Vazamentos
Análise de óleos
lubrificantes ou isolantes
Viscosidade, Número de
neutralização (acidez ou
basicidade), Teor de água,
Insolúveis, Contagem de partículas
Metais por espectrometria por
infravermelho Cromatrografia
gasosa, Tensão interfacial,
Rigidez dielétrica, Ponto de fulgor
Ferrografia
Ferrografia
quantitativa
Ferrografia
analítica
Ensaios Elétricos
Corrente, Tensão, Isolação, Perdas
dielétricas, Rigidez dielétrica,
Espectro de
corrente ou tensão
Energia Acústica
Ultrassom e Emissão acústica
Fenômenos de Viscosidade
Líquidos penetrantes
Análise de Vibrações
Nível global, Espectro de
vibrações Pulso de choque
Análise de Temperatura – Termometria
Termometria
convencional
Indicadores de
temperatura
Pirometria de radiação
Termografia
Verificações de Geometria
Metrologia convencional
Alinhamento de máquinas
rotativas
Forças
Células de carga, Teste de pressão Teste
hidrostático, Teste de vácuo, Detecção de trincas
3.3. Máquinas elétricas
Máquinas elétricas são dispositivos que transformam a energia proveniente de uma fonte primária em
energia elétrica. As fontes primárias entregam à máquina energia mecânica ou trabalho, para que a mesma
seja transformada em energia elétrica pela máquina. (WEG, 2003)
O estudo acadêmico das máquinas elétricas envolve o estudo tanto dos geradores elétricos quanto dos
motores elétricos. Os geradores elétricos convertem energia mecânica em energia elétrica e os motores
elétricos, ao contrário, convertem energia elétrica em energia mecânica. Tanto os motores quanto os
geradores caracterizam-se pela ocorrência de movimento em seu funcionamento. Tal movimento pode ser
rotativo ou linear. (WEG, 2003)
Todas as máquinas modernas estão baseadas na Lei de Indução ou de Faraday e utilizam o fato que um
8
campo magnético variável produz força eletromotriz, ou seja, tensão elétrica. (SEMEQ., 2003.)
Podemos classificar as máquinas rotativas nos seguintes tipos: máquinas de corrente contínua e máquinas
de corrente alternada (máquinas síncronas e assíncronas). (SEMEQ., 2003.)
3.3.1. Motores de corrente contínua
Primeiramente a fim de revisar as fundamentações teóricas que levam ao desenvolvimento das técnicas
de análise de motores, faz-se uma descrição sucinta das partes constituintes do mesmo, com foco
voltado às suas possíveis falhas e características de manutenção. (WEG, 2003)
3.3.1.1. Partes constituintes e possíveis falhas
Segundo (WEG, 2003), Basicamente o Motor de Corrente Contínua (Mcc) é constituído por:
Rotor – parte girante da máquina, montada sobre o eixo central, construído de um material ferromagnético
envolto em um enrolamento chamado enrolamento de armadura, o qual suporta alta corrente, e o anel
comutador. Suas partes constituintes são:
Rotor com enrolamento: centrado no interior da carcaça, é constituído por um pacote de chapas de aço
silício laminadas, com ranhuras axiais na periferia para acomodar o enrolamento da armadura. Este
enrolamento está em contato elétrico com lâminas do comutador. Quando esses enrolamentos apresentam
curto-circuito ou são interrompidos o motor tende a falhar na sua partida ou sobreaquecer.
Comutador: é o conversor mecânico que transfere a energia ao enrolamento do rotor. O comutador é
constituído de lâminas de cobre isoladas uma das outras por meio de lâminas de substância isolante (mica).
Falhas no comutador, como a sua ovalização, presença de sujeira e montagem mecânica errônea, levam ao
faiscamento (centelhamento) das escovas.
Eixo: é o elemento que transmite a potência mecânica desenvolvida pelo motor.
A figura 3 mostra as partes principais do motor de corrente contínua.
9
a) Rotor
b) Estator
Figura 3: Partes Principais do Motor de Corrente Contínua (WEG, 2003)
Estator – Parte estática da máquina, montada em volta do rotor, de forma que este possa girar
internamente. É constituído de material ferromagnético envolto em um enrolamento de baixa potência,
chamado de enrolamento de campo, que tem a função de produzir um campo magnético fixo, para interagir
com o campo de armadura. O estator é formado por:
Carcaça: é a estrutura suporte do conjunto. Tem também a finalidade de conduzir o fluxo magnético.
Pólos de excitação: têm a finalidade de gerar o fluxo magnético. São constituídos de condutores enrolados
sobre núcleos de chapas de aço laminadas, cujas extremidades possuem um formato que se ajusta a
armadura e são chamadas de sapatas polares. Caso o seu circuito esteja interrompido o motor poderá não
realizar sua partida, poderá rodar acelerado e/ou oscilar na presença de carga. Um curto-circuito provocará
um sobreaquecimento no motor.
Pólos de comutação (interpolo): são colocados na região interpolar e são percorridos pela corrente da
armadura. Sua finalidade é compensar o efeito da reação da armadura na região de comutação, evitando o
deslocamento da linha neutra da carga, reduzindo a possibilidade de faiscamento.
Enrolamento de compensação: é um enrolamento distribuído na periferia da sapata polar e percorrido pela
corrente da armadura. Sua finalidade é também compensar a reação da armadura, mas agora em toda a
periferia do rotor, e não somente na região transversal. Evita o aparecimento de faíscas provocadas por
10
uma diferença de potencial entre as espiras, devido à distribuição não uniforme da indução no entreferro.
Conjunto porta-escovas e escovas: o porta-escovas permite alojar as escovas e está montado de tal modo
que possa ser girado para o ajuste da zona neutra. As escovas são compostas de material condutor e
deslizam sobre o comutador quando este gira, pressionado por uma mola, proporcionando a ligação elétrica
entre a armadura e o estator. Caso não estejam na zona neutra, podemos ter dificuldade para partir o motor.
A figura 3 mostra o desenho de um motor de corrente contínua completo:
Legenda:
1. Coroa
2. Pólo de excitação com enrolamento
3. Pólo de comutação com
enrolamento
4. Porta escovas
5. Eixo
6. Pacote de chapas do rotor
com enrolamento
7. Comutador
8. Rolamentos
9. Mancal
10. Caixa de ligações
Figura 4: Partes Constituintes do Motor de Corrente (WEG, Características e Especificações de
Motores de Corrente Contínua e Conversores CA/CC. , 2003)
3.3.2. Motores de corrente alternada
Compõem-se de duas partes principais: estator e rotor. São assim denominados em função de sua tensão de
11
alimentação ser alternada e possui ampla utilização na indústria. (WEG., 1998)
Estes motores podem ser divididos em motor síncrono, de indução com anéis e de indução em gaiola. Os
motores de indução também são conhecidos por motores assíncronos. (WEG., 1998)
3.3.2.1. Motores síncronos
São assim denominados porque o rotor gira com a mesma frequência da rede, ou seja, com velocidade fixa.
Possuem maior rendimento em baixas rotações se comparado com um motor assíncrono e ampla faixa de
velocidades (80 a 3.600 RPM). Sua aplicação só é viável para potências acima de 15.000 CV devido ao seu
alto custo para potências mais baixas. (ALMEIDA, 1994)
Suas aplicações são: na correção de fator de potência de instalações, serviços que exigem altos torques,
como britadores, na mineração, na siderurgia (laminação), bombas, misturadores e processos de alta
eficiência. (ALMEIDA, 1994)
3.3.2.2. Motor Assíncrono
No motor Assicrono também chamado de indução a corrente alternada é fornecida diretamente ao estator,
ao passo que o rotor recebe a corrente por indução, como em um transformador, a partir do estator.
Quando a excitação é realizada por uma fonte trifásica equilibrada, um campo magnético é produzido no
entreferro girando na velocidade síncrona. Essa velocidade é determinada pelo número de polos do estator
e pela frequência ( f0 ) aplicada ao estator (Fitzgerald., Kingsley, & Umans, 2008)
O rotor de uma máquina rotativa de indução trifásica pode ser de dois tipos: (i) motor de indução tipo
gaiola de esquilo ou squirrel cage, no qual o rotor é composto de barras de material condutor, que se
localizam em volta do conjunto de chapas do rotor, curto-circuitadas por anéis metálicos nas
extremidades. Nesse tipo de motor a impedância rotórica é muito baixa. Característica boa durante o
funcionamento do motor, regime permanente, mas péssima durante à partida, regime transitório. Nesse
momento o escorregamento é de 100%, quando o eixo da máquina ainda está parado, a frequência no rotor
é igual a da rede de alimentação do motor e o efeito indutivo é muito grande. Por esta razão, a corrente de
partida fica muito elevada e defasada em relação a tensão, não produz potência ativa suficiente e por isso
não produz torque capaz de partir à carga. (ii) motor de indução tipo rotor bobinado com anéis de
escorregamento, no qual o rotor compreende um conjunto de bobinas que são terminadas em anéis de
escorregamento (slip rings), onde uma impedância externa pode ser conectada. Mudando-se o valor da
impedância conectada ao circuito do rotor, altera- se a curva velocidade versus corrente e a curva
12
velocidade versus torque. Este motor é utilizado primáriamente para partir com altas cargas ou altos
torques, com velocidade máxima ( (Fitzgerald., Kingsley, & Umans, 2008)).
A aplicação de tensão alternada nos enrolamentos do estator irá produzir um campo magnético variante
no tempo, que devido à distribuição uniforme no enrolamento do estator irá gerar um campo magnético
resultante girante, na velocidade síncrona ( ns ) à frequência da rede trifásica de alimentação ( f0 ) do
motor. (Fitzgerald., Kingsley, & Umans, 2008)
A velocidade síncrona do motor ( ns ) está relacionada com a frequência da rede de alimentação do motor
( f0 ), através do número de polos do motor ( p ), conforme indicado na equação (1). Nesta equação a
constante 120 é usada para expressar a velocidade síncrona do motor ( ns ) em rotações por minuto
(RPM):
𝑁𝑠 = 𝑓𝑜 ∗
120
𝑝
Equação 1: Velocidade Sincrona
O fluxo magnético girante no estator atravessará o entreferro e por ser variante no tempo induzirá tensão
alternada no enrolamento trifásico do rotor. Como os enrolamentos do rotor estão curto-circuitados, essa
tensão induzida fará com que circule uma corrente pelo enrolamento do rotor, que por consequência
produzirá um fluxo magnético no rotor, que tentará se alinhar com o campo girante do estator, produzindo
desta forma um movimento de rotação no eixo do motor (Fitzgerald., Kingsley, & Umans, 2008)
A Figura 5 apresenta uma foto de um rotor tipo bobinado com anéis de escoregamento (slip ring).
Figura 5: Rotor tipo bobinado com anéis de escorregamento. (BALU, 2009)
3.3.2.2.1. Características de Falhas em Maquinas Rotativas de Indução
As máquinas rotativas de indução são robustas e consideradas tolerantes a falhas. O seu principal
13
representante é o motor elétrico trifásico de indução, rotor tipo gaiola de esquilo, que é basicamente
composto de um estator, de um rotor e um eixo. A Figura 5 apresenta a foto de um rotor de indução
tipo gaiola de esquilo ou squirrel cage. O estator é composto de chapas finas de aço magnéticas
tratadas térmicamente para reduzir ao mínimo as perdas por correntes parasitas e histerese. Estas
chapas têm o formato de um anel com ranhuras internas de
tal maneira que possam ser alojados os enrolamentos, que por sua vez, quando em operação deverão
criar um campo magnético no estator.
Figura 6: - Rotor tipo gaiola de esquilo ( Pacheco, 2007)
O rotor também é constituído por um núcleo de chapas de aço silício, isolados entre sí, sobre o qual
são colocados condutores, dispostos paralelamente entre si e unidos nas suas extremidades por dois
anéis que curto-circuitam os condutores. A Figura 6 ilustra os componentes de um motor trifásico de
indução. Para potências de até 500 CV o rotor mais usado é o do tipo gaiola de esquilo ou squirrel
cage no qual não existe contato elétrico entre o rotor e o exterior. Embora os motores de indução
sejam bem construídos e robustos, a possibilidade de falhas é inerente. As falhas em motores de
indução podem ser divididas em falhas mecânicas e falhas elétricas. As origens dessas falhas podem
ser internas, externas ou conforme o ambiente de operação do motor. Segundo [KAZZAZ et al, 2003]
as fontes de falhas em motores de indução e suas principais origens podem ser classificadas, conforme
mostra a Figura 7.
14
Figura 7: Componentes de um motor trifásico de indução (WEG., 1998)
Figura 8: Fontes de falhas em motores de indução
3.4. Modos potenciais de falhas de motores elétricos
De origem elétrica, em motores CA, os modos potenciais de falha são: desbalanceamentos entre
fases, curto entre fases, baixa isolação, barras quebradas – rotor/estator, sobrecarga, mau contato
das conexões da caixa de ligação e passagem de corrente elétrica pelos mancais.
De origem elétrica, em motores CC, os modos potenciais de falha são: problemas com inversor de
frequência, problemas nas escovas, centelhamento das escovas, problemas em anéis, curto entre
fases, baixa isolação, sobrecarga, tiristor aberto, passagem de corrente elétrica pelos mancais e
problemas com inversor de frequência. (Spanner, 2009)
De origem mecânica, tanto em motores CC quanto CA, os modos potenciais de falha são:
15
rolamentos, lubrificação, folgas na tampa, desalinhamentos das tampas, eixos empenados ou
trincados, desbalanceamentos mecânicos, base, pá quebrada ventilador e folga da chaveta.
(Spanner, 2009)
Figura 9: : Percentuais de Falhas x Partes dos Motores (SIQUEIRA, 2005)
3.4.1. Falhas elétricas e seus espectros
Freqüência de alimentação – (Fal) – É a freqüência elétrica – 50 Hz
Freqüência de rotação – (Frt) – É a freqüência real com que o motor está girando, depende da carga
que está aplicada.
Freqüência do campo magnético (Fcm) – É a freqüência de alimentação dividida pelo numero de
pólos do motor
Fcm =
Fal
n º polos
Freqüência de escorregamento (Fes) – O rotor do motor não gira com velocidade síncrona, mas
escorrega para trás no campo girante. A freqüência de escorregamento é a diferença entre velocidade
síncrona e a velocidade do rotor.
A Fes é calculada multiplicando a freqüência de alimentação pelo escorregamento do motor, que é
calculado por:
S =
Ns − Nm
Ns
16
3.4.1.1. Falha no estator
Problemas no estator geram vibração alta em 2X a frequência da linha (2FL=120Hz).Problemas
no estator produzem um espaço vazio estacionário desigual entre o Rotor e o Estator, o que
produz uma alta vibração bem definida em frequência. O Air Gap Diferencial (Entre-ferro) não
deve exceder 5% para motores de indução e 10% para motores síncronos. Pés amortecidos ou
basesisoladas podem acarretar a excentricidade do estator.
O ferro solto é devido à fragilidade ou a folga do suporte do estator. Lâminas do estator
curto- circuitadas podem causar aquecimentolocalizado irregular, o que pode fazer curvar o
eixo do motor,produzindo vibração induzida termicamenteque pode crescer significativa
mente aolongo do tempo de operação.
Figura 10: Espectro de Falha no estator.
3.4.1.2. Rotores excêntricos
Rotores excêntricos produzem um Air Gap (entre-ferro) entre o rotor e o estator que induz à
vibração pulsante (normalmenteentre 2 FL e o harmônico da velocidade de operação mais
próximo). Muitasvezes exige um "zoom"do espectro paraseparar
2FL
e harmônicos
da velocidade de operação.
Rotores excêntricos geram 2 FL cercado debandas laterais de Passagem de Polo (FP), bem como
bandas laterais emvolta da velocidade de operação. A própria FP aparece em frequência baixa
(Freqüência de Passagem de Polo = Freqüência de Escorregamento X No.de Pólos). Valores comuns
de FP vão deaproximadamente 20 a 120 CPM (.30 a 2.0Hz).
17
Figura 11: Rotores excêntricos
3.4.1.3. Anéis de Curto e/ou Barras de Rotor trincadas
Anéis de Curto e/ou Barras de Rotor trincadasou quebradas, Soldas ruins entre Barras eAnéis
em curto, ou Laminas do Rotor Curto- circuitadas, produzirãoalta vibração na velocidade de
operação 1X com bandas laterais iguais à Frequência de Passagem de Pólo (FP) ou 2X
Frequência de Sincronismo. Além disso, Barras de Rotor quebradas
gerarão muitas vezes
bandas laterais (FP ou 2Fs) em volta do terceiro, quarto equinto harmônicos davelocidade de
operação. Barras do rotor frouxassão indicadas por bandaslaterais de espaçamento igual à 2x
Frequência da Linha (2FL) em torno da Frequência de Passagemde Barras do Rotor (RBPF)
e/ou seus Harmônicos (RBPF =Número de Barras x RPM). Muitas vezes causará níveis
altos em 2X RBPF, (com apenas uma pequena amplitude em 1X RBPF).
3.4.1.4. Conectores frouxos ou partidos
Problemas de Fase devidos a conectores frouxos ou partidos podem causar uma
vibração
excessiva em 2X da Frequência da Linha (2 FL), a qual terá bandas laterais em sua volta
em 1/3 da
Frequência da Linha
polegada/segundo se oproblema
(1/3 FL). Níveis em 2FL
poderão ultrapassar 1.0
não for corrigido. Isto será particularmente problemático
18
se o conector defeituoso o fechar e abrir contato periodicamente.
Figura 12: Problemas de Fase
3.4.1.5. Bobinas do Estator frouxas
Bobinas do Estator frouxas, em motores síncronos, gerarão nitidamente altavibração na
Frequência de Passagem daBobina (CPF), que é igual ao Número deBobinas do Estator x
RPM (No. Bobinas do Estator = No. Pólos x No. Bobinas/Pólo). A Frequência de Passagem
da Bobina terá em sua voltabandas laterais de 1X RPM.
Figura 13: Bobinas Frouxas
3.4.2. Falhas mecânicas e seus espectros
Nesse tópico, serão apresentados conceitos das principais falhas mecânicas e suas
respectivas detecções em gráficos espectrais FFT, serão abordadas:
•
Falhas por desalinhamento.
•
Falhas por desbalanceamento.
•
Falhas por folgas mecânicas.
•
Falhas em mancais de rolamento.
3.4.2.1. Desalinhamento em máquinas
Segundo (MAIS, 2002), o desalinhamento pode ser definido como sendo a não
coincidência entre o eixo de simetria de dois eixos colineares, sendo gerado quando
eixos, acoplamentos ou rolamentos não são devidamente alinhados ao longo de suas
linhas de centro geométricas. Os tipos de desalinhamento são: angulares, paralelos ou a
19
combinaçãode ambos.
Desalinhamentos angulares em acoplamentos ocorrem quando os eixos acoplados
formam um ângulo, de modo que induza forças de flexão. Já desalinhamentos paralelos
ocorrem quando as linhas de centro geométricas dos eixos são paralelas, porém
deslocadas entre si. Na maioria dos casos, ocorrem a combinação de ambos os tipos
(MAIS, 2002).
Os desalinhamentos em acoplamentos estão representados a partir das figura 14.
Figura 14: Gráficos espectrais FFT indicando falhas de desalinhamentos angulares e paralelos Fonte: (SKF, 2000)
3.4.2.1.1. Causas e efeitos de desalinhamento
•
Instalação incorreta: montagem inadequada dos componentes da máquina, podendo
causar desalinhamentos.
•
Alinhamento impreciso: procedimento de alinhamento impreciso.
•
Forças transmitidas: desalinhamento gerado por forças transmitidas por tubulações
ou suportes.
•
Fundação e base da máquina: irregularidades da fundação da máquina ou pé
manco.
•
Vibrações: o desalinhamento causa vibrações radiais e axiais excessivas (MAIS,
2002).
•
Rigidez: afrouxamento dos parafusos da fundação, afrouxamento ou quebra dos
parafusos do acoplamento (BLOG DA MECÂNICA, 2010).
20
•
Eixo: eixos quebram ou trincam na região, ou próximo, dos mancais e acoplamentos
(BLOG DA MECÂNICA, 2010).
•
Rolamento: o desalinhamento dos eixos faz com que o rolamento suporte uma carga
maior do que o especificado em projeto, podendo causar uma falha precoce desse
elemento (MAIS, 2002). Além disso, usualmente os rolamentos utilizados nas
máquinas são osrígidos de esferas, que não são projetados para suportar cargas axiais.
•
•
Acoplamento: o desalinhamento pode causar superaquecimento nos acoplamentos, o que pode
levar ao ressecamento das partes de borracha que são utilizadas nesses elementos para
amortecer esforços. Portanto, pode ocorrer um alto número de falhas oudesgaste nesse
elemento pelo calor excessivo por fricção.
Motores elétricos: o desalinhamento dificulta a partida de motores elétricos, pois
exige maior consumo de energia elétrica. Portanto, essa condição pode causar
problemas no dimensionamento dos dispositivos de proteção. Além disso, um motor
elétrico com o eixo desalinhado consome mais energia para transferir a mesma
potência na condição nominal de funcionamento. O correto alinhamento pode reduzir
o consumo de energia em até 15%.
3.4.2.1.2. Diagnóstico de desalinhamento por análise de vibração
Em análise de vibração, os diagnósticos de problemas associados aos
desalinhamentos geram características próprias e vão depender do tipo, angular ou paralelo,
que está ocorrendo na máquina. Desalinhamentos são falhas mecânicas que ocasionam
vibrações em baixa frequência, isto é, frequências próximas da rotação da máquina. São
detectados nos gráfico espectrais de velocidade em 1xRPM (SKF, 2000).
A figura 40 representa o gráfico espectral FFT típico de problemas associados à
desalinhamentos
3.4.2.2. Desbalanceamento em máquinas
O desbalanceamento ocorre quando há concentração de massa em um
determinado ponto em torno do eixo de rotação de um corpo rígido. Essa concentração
de massa altera o centro de gravidade do corpo rígido, afastando o eixo principal de
inércia do eixo de rotação (SILVA, 2012).
Desbalanceamento é a condição na qual o centro de massa não coincide com o
centrode rotação (MAIS, 2002).
21
Quando em rotação, um conjunto desbalanceado gera forças centrífugas,
vibrações eruídos, que se intensificam com o aumento da rotação ( (SYSTEMS, 2000)
Existem três tipos principais de desbalanceamento: estático, acoplado e dinâmico
(SYSTEMS, 2000)):
3.4.2.2.1. Causas e efeitos do desbalanceamento
O desbalanceamento acaba reduzindo a vida útil dos componentes das máquinas,
como os mancais, rolamentos, eixos, carcaças e fundações. Além disso, estão envolvidos
aspectos de segurança, onde pode ocorrer o afrouxamento ou soltura de parafusos de uma
máquina. No geral, o desbalanceamento pode reduzir significativamente a segurança
operacional de uma máquina. Estudos mostram que pelo menos 50% dos problemas de
vibrações detectados em máquinas são causados pelo desbalanceamento (ROISIN, 2007).
Segundo Roisin (2007), a condição de desbalanceamento pode provocar fraturas por
fadiga nas peças girantes da máquina, especialmente se a mesma passa por frequências
ressonantes. Alguns elementos de máquinas como parafusos, pinos e chavetas podem ir se
soltando aos poucos em função da vibração excessiva, podendo acarretar em componentes
trabalhando com folga ou até mesmo comprometer a segurança e ocasionar quebras
catastróficas.
3.4.2.2.2. Diagnóstico do desbalanceamento por análise de vibração
Em análise de vibração, os problemas associados à desbalanceamentos geram
características próprias dependendo do tipo, estático ou acoplado, que está ocorrendo na
máquina. Desbalanceamentos causam vibrações em baixa frequência, isto é, frequências
próximas da rotação do equipamento. São detectados nos gráfico espectrais FFT do
parâmetrode velocidade (SYSTEMS, 2000)
Os desbalanceamentos estáticos causam grandes vibrações na direção radial (em fase
ao longo do eixo), com elevadas amplitudes próximas da frequência de rotação da máquina
(1X RPM) (SYSTEMS, 2000)
Os desbalanceamentos acoplados geram vibrações similares aos estáticos, porém,
ocorrem tanto na direção radial como axial (com 180º fora de fase ao longo do eixo). Nesse
caso, existirá uma diferença de fase de aproximadamente 180º nos mancais, tanto na
direção horizontal como vertical (SYSTEMS, 2000)
22
Para desbalanceamento de rotores em balanço, a vibração ocorre tanto na direção
radial como axial, sendo que as leituras axiais tendem a estar em fase, enquanto que as
radiais podemestar instáveis ao longo do eixo (SYSTEMS, 2000).
De acordo com SKF (SYSTEMS, 2000) para ambos os tipos de desbalanceamento, ao
aumentar a velocidade da máquina, aumenta-se também a amplitude de vibração de forma
quadrática
De acordo com (MAIS, 2002)), os gráficos relacionados à condição de
desbalanceamento puros não severos não apresentam picos de amplitude nos harmônicos da
frequência de rotação (2X RPM ou mais), o que pode diferenciar essa falha de outras, como
desalinhamento.
As figuras 41 e 42 representam os gráficos espectrais FFT típicos de problemas
associados aos desbalanceamentos.
3.4.2.3. Folgas em componentes mecânicos
As folgas mecânicas indesejadas, encaixes impróprios, falta de rigidez entre os
componentes de uma máquina podem surgir de sua fabricação ou pela montagem,
desgastes, deformações, forças a que são submetidas em operação. Essa condição é
responsável por causarvibrações características que são detectadas em análise de vibração
mecânica (MAIS, 2002).
4.3.2.1. Diagnóstico de folgas mecânicas por análise de vibração
Em análise de vibração, os problemas associados às folgas mecânicas tem
características próprias e dependem do tipo de espectro, isto é, A, B ou C, que está
ocorrendo na máquina (SKF, 2000).
As folgas mecânicas são caracterizados por serem falhas mecânicas de baixa
frequência, pois normalmente geram vibrações em frequências próximas da rotação da
máquina. São detectadas nos gráficos espectrais FFT do parâmetro velocidade (SYSTEMS,
2000).
De acordo com (SYSTEMS, 2000), as folga estão associadas três tipos distintos:
•
Tipo A: caracterizada por falta de rigidez por folgas estruturais, causada por
fragilidade estrutural nos pés, base ou fundação da máquina, também pela deterioração do
apoio ao solo, folga de parafusos que sustentam a base e distorções da armação ou base da
23
máquina (pé frouxo por exemplo).
•
Tipo B: caracterizada por falha de fixação, geralmente causado por parafuso
de fixação solto, folgas em chumbadores, trincas no pé, mancal ou em uma das bases.
Usualmentechamado de pé manco.
•
Tipo C: causada por ajuste impróprio entre componentes para forças
dinâmicas do rotor. Provoca o truncamento da forma de onda no tempo. Geralmente, ocorre
por ajuste impróprio entre o anel externo do rolamento e caixa do mancal ou anel interno e
eixo, tambémpor folga excessiva em buchas ou rotor solto com folga em relação ao eixo.
As folgas do tipo A causam grandes vibrações na direção radial com elevadas
amplitudes próximas da frequência de rotação (1X RPM). Haverá inversão de fase de 180º
entre as medições verticais do pé e base metálica em comparação com as medições da base
de concreto (SYSTEMS, 2000).
As folgas do tipo B causam grandes vibrações na direção radial com elevadas
amplitudes próximas da frequência de rotação (1X RPM) e tipicamente no segundo (2X
RPM) e terceiro harmônico (3X RPM) da rotação, aparecendo também os sub-harmônicos
(0.5X RPM) e (1.5X RPM) da rotação, sendo a maior amplitude normalmente no segundo
harmônico (SYSTEMS, 2000).
Folgas do tipo C são tipicamente identificadas como grandes vibrações na direção
radial com elevadas amplitudes próximas da frequência de rotação (1X RPM) e em
múltiplos harmônicos da rotação, como (2X RPM), (3X RPM), (4X RPM), (5X RPM), (6X
RPM), (7X RPM) e (8X RPM) por exemplo. Também originam múltiplos sub-harmônicos
em 1/2 ou 1/3 da rotação, como (0.5X RPM), (1.5X RPM) e (2.5X RPM). Além disso, a
medição de fase é geralmente instável e pode variar bastante de uma medição para
outra, sendo altamente direcional e com grande diferença de leitura se comparados os
níveis com acréscimo de 30º na direção radial ao redor da caixa de mancal (SYSTEMS,
2000).
Comumente, em folgas do tipo C verifica-se a maior amplitude na frequência de (2X
RPM) e tende a decair conforme aumenta-se a frequência, ou seja, maiores harmônicos da
rotação (1X RPM) apresentam menores amplitudes (MAIS, 2002).
A figura 43 representa os gráficos espectrais FFT típicos de problemas associados às
folgas do tipo A, B e C.
Na figura 44, observa-se um gráfico espectral FFT contendo elevadas amplitudes em
múltiplos harmônicos, portanto, é possível associá-lo com folgas mecânicas.
24
3.4.2.4. Mancais de rolamento
Segundo (NORTON, 2013)
Os rolos são conhecidos desde tempos ancestrais como meio de mover
objetos pesados, e há evidências do uso de mancais de esferas no
século I a.C.; mas foi somente no século 20 que materiais melhores e
tecnologia de manufatura permitiram que fossem feitos mancais precisos
de elementos rolantes.
De acordo com Norton (2013), o desenvolvimento de turbinas a gás para aviões
influenciaram na evolução da tecnologia dos rolamentos, uma vez que exigia tecnologia
para fabricação de mancais para velocidades mais altas, com resistência a temperaturas
maiselevadas e baixo atrito.
A definição do termo mancal, segundo (NORTON, 2013), se aplica quando “duas
partes têm movimento relativo, elas constituem um mancal por definição, sem levar em
conta sua forma ou configuração”. O autor afirma que esses componentes podem rolar,
escorregar, ou realizar ambos simultaneamente, além de normalmente necessitar de
lubrificação para reduzir o atrito e remover o calor.
Os mancais de rolamento possuem elementos rolantes, normalmente esferas de aço
endurecidas ou rolos mantidos entre pistas de aço endurecido, sendo utilizado para permitir
atrito muito baixo. Mancais de elementos rolantes são tipicamente selecionados através de
catálogos de fabricantes para diferentes aplicações de acordo com a carga, velocidade e a
vida especificada. Com relação às direções dos esforços, esses mancais podem resistir a
cargas radiais, axiais ou a uma combinação de ambas (NORTON, 2013).
No geral, os mancais de rolamento podem ser agrupados em dois diferentes grupos de
acordo com o elemento rolante, mancais de esferas e rolos, ambos com muitas variações
dentrodessas divisões (NORTON, 2013).
Mancais com elementos rolantes de esferas são mais adequados para aplicações
pequenas e de alta velocidade. Em contrapartida, em sistemas grandes sob cargas pesadas,
mancais de rolos têm a preferência (NORTON, 2013).
Dentre outras aplicações, se há risco de desalinhamento entre eixo e alojamento,
rolamentos auto compensadores são necessários e recomendados. Rolamentos de rolos
cônicos podem ser empregados para lidar com cargas pesadas nas direções radiais e axiais
25
em velocidades moderadas. Para situações com grandes cargas radiais e axiais em alta
velocidade,rolamentos de esferas de pista profunda são os melhores (NORTON, 2013).
Nos mancais de rolamento, os elementos rolantes mais empregados são esferas, rolos,
cones, agulhas. São geralmente fabricados de uma liga de aço cromado especial de alta
pureza, também são utilizados materiais especiais como cerâmica e plásticos (NSK
MOTION & CONTROL, 2017).
Os elementos rolantes rolam entre as pistas (externa e interna) de rolamento,
formadas por anéis ou discos e são mantidos separados e guiados pela gaiola. A gaiola, por
sua vez, é responsável por manter os elementos rolantes equidistantes e guiá-los, sendo os
materiais mais utilizados para sua confecção aço, latão e plástico (NSK MOTION &
CONTROL, 2017).
A figura 15 ilustra a vista explodida de um rolamento de esferas, sendo os seus
componentes: proteção, pista interna, esferas, gaiola e pista externa.
Figura 15: Vista explodida com os componentes de um rolamento
3.4.2.5. Defeitos em mancais de rolamento
Muitas vezes, falhas em mancais de rolamento é resultado de falhas secundárias em
outros componentes da máquina ou lubrificação, que acaba danificando os rolamentos.
Portanto, assim que detectadas as falhas nos rolamentos, deve-se automaticamente procurar
por outras falhas (secundárias) como um desalinhamento ou desbalanceamento que pode ter
sido o gatilho para a falha do rolamento (MAIS, 2002).
26
Segundo (MAIS, 2002), as falhas de rolamentos podem ter sua origem na lubrificação
contaminada ou inefetiva, sobrecargas, montagem ou operação incorreta do equipamento,
idade avançada (fadiga subsuperficial), passagem de corrente indevida, falso brinelamento
porvibrações de máquinas adjacentes ou transporte incorreto.
De acordo com (NORTON, 2013), se a lubrificação for eficiente e limpa, a falha nos
rolamentos será causada por fadiga superficial. O autor afirma que a falha está próxima de
ocorrer quando a pista ou elementos rolantes exibirem a primeira vala.
Normalmente, a pista é o primeiro componente a falhar e, a partir daí, o mancal emite
um aviso audível através de vibração e ruído. Mesmo a partir da falha, o rolamento pode
continuar operando, porém, a superfície continuará a se deteriorar e o barulho e vibração
aumentarão, resultando, mais cedo ou mais tarde, em fragmentação ou fratura do elemento
rolante (NORTON, 2013).
Em análise de vibração, a técnica utilizada para detectar as falhas de rolamento em
estágio inicial é o parâmetro chamado de envelope de aceleração. Isso possibilita tempo
suficiente para corrigir a causa do problema no rolamento e possivelmente estender sua vida
ou mesmo temposuficiente para planejar a troca do rolamento (MAIS, 2002).
Entretanto, os parâmetros de velocidade e aceleração também detectam as falhas de
rolamento, porém já em estágio avançado, normalmente quando resta menos de 10% da
vida residual do rolamento (MAIS, 2002).
A identificação antecipada de condições desfavoráveis como lubrificação inadequada
ou desalinhamentos são de extrema importância, pois permite ao analista aplicar ações
corretivas e prolongar vida em serviço do rolamento (SKF CONDITION MONITORING,
2000).
O início da deterioração normalmente acontece muito cedo, quando as pistas
começam a se desgastar e desenvolver microcavidades na zona de carga do rolamento. As
microcavidades, por sua vez, usualmente não reduzem a vida operacional, porém, são boas
indicações de que a progressão para o estágio 1 de falha de rolamento é iminente (SKF
CONDITION MONITORING, 2000).
O rolamento no primeiro (1º) estágio de falha ainda é um “bom” rolamento. Porém, ao passar
do tempo nesse estágio, as microcavidades resultam na degeneração do rolamento até o ponto
onde se desenvolvem cavidades muito pequenas nas pistas. A partir dessa condição, esses
pequenos defeitos nem sempre geram impactos com força suficiente para gerar sinais de
vibração mensuráveis para tecnologias comuns (SKF CONDITION MONITORING, 2000). O
27
rolamento no segundo (2º) estágio de falha já se encontra com algum dano, porém, ainda
não necessidade da troca nesse estágio. De forma geral, se retirados nesse estágio de falha, o
único dano aparente seriam diminutas descamações nas pistas. Em termos de análise de
vibração, na medida que os harmônicos se desenvolvem e aumentam de amplitude, é
recomendado o aumento da frequência de coleta de dados de vibração (SKF CONDITION
MONITORING, 2000).
O rolamento no terceiro (3º) estágio de falha já está chegando em seu estado terminal,
sendo recomendada a sua troca o mais cedo possível. Em análise de vibração, os gráficos
espectrais FFT mostram que a frequência fundamental de defeito e seus harmônicos
começam a apresentar bandas laterais na velocidade de rotação do eixo (SKF CONDITION
MONITORING, [200-?]).
Já quando os rolamentos entram no quarto (4º) de falha suas vidas residuais são
extremamente curtas e requer ação corretiva imediata (SKF CONDITION MONITORING,
2000).
3.4.2.5.1. Falhas detectadas por análise de vibração em mancais de rolamento
Dada a natureza das frequências de defeito em rolamentos, elas ocorrem em
frequências muito mais altas e amplitudes muito mais baixas em relação a outras falhas
mecânicas como desbalanceamento ou folgas. Para rolamentos, é de extrema importância
avaliar os gráficos espectrais FFT e relacioná-los às frequências de defeito dos rolamentos
(MAIS, 2002).
Rolamentos com defeito geram séries de choques que se repetem de forma periódica.
Por exemplo, vamos considerar que um rolamento possui um pequeno defeito em sua pista
externa. Cada vez que o elemento rolante passa sobre o defeito, têm-se um choque entre a
superfície defeituosa e a superfície do elemento rolante. Caso um rolamento possua 8 esferas,
cada rotação gera 8 choques sobre o defeito. Admitindo que o espaçamento entre os
elementos rolantes são iguais, esses choques são repetidos periodicamente. Os choques são
de curtíssima duração e repetem-se em baixa frequência, excitando frequências de
ressonância (alta frequência) do mancal ou da estrutura onde o rolamento está montado
(SKF SERVICE, 2000).
Esse fenômeno se aplica a todos os componentes do rolamento, isto é, pista externa e
interna, gaiola e esferas, sendo que cada componente defeituoso produzirá tais choques em
frequências características (SKF SERVICE, 2000).
28
Essas frequências podem ser calculadas em função das características geométricas do
rolamento, através das equações expressas abaixo (MAIS, 2002):
3.4.2.5.1.1. Cálculo da frequência de defeito dos rolamentos
As frequências supracitadas relacionam-se com as frequências de defeito de
rolamento através das relações expressas a seguir (MAIS, 2002):
Frequências de defeito nos rolamentos
Dos termos representados na imagem acima, BPFO indica defeitos no anel externo,
BPFI indica defeitos no anel interno, BSF indica defeitos no elemento rolante e FTF indica
defeitos na gaiola do rolamento (SYSTEMS, 2000)
Desse modo, pode-se diagnosticar os defeitos de um rolamento comparando a
medição de vibração com as frequências de defeito do mesmo (BPFI, BPFO, FTF e BSF)
(SYSTEMS, 2000)
29
Rolamentos em primeiro (1º) estágio de falha apresentam frequências ultrassônicas
na faixa aproximada de 20.000 à 80.000 Hz, sendo detectadas apenas por tecnologias como
Spike Energy (gSE), HFD e Shock Pulse (dB). Pode-se observar a presença de picos de
baixa amplitude na frequência de rotação (1X RPM) e em seu segundo (2X RPM) e terceiro
harmônico (3X RPM) no espectro (SYSTEMS, 2000).
Na figura 43 pode-se observar, esquematicamente, o gráfico espectral FFT indicando
falha de rolamento em 1º estágio.
No segundo (2º) estágio de falha, surgem pequenos defeitos nos rolamentos que
excitamas frequências naturais (Fn) dos componentes do rolamento, em uma faixa de
frequência entre 30.000 e 120.000 RPM, onde frequências de bandas laterais aparecem
acima e abaixo do picode frequência natural ao fim desse estágio (SKF SERVICE, 2000).
Na figura 45 pode-se observar, esquematicamente, o gráfico espectral FFT indicando
falha de rolamento em 2º estágio.
No terceiro (3º) estágio de falha, é possível visualizar no espectro as frequências de defeitos
de rolamentos (BPFI, BPFO, FTF e BSF) e seus harmônicos. À medida que o desgaste do
rolamento aumenta, aparecem mais harmônicos da frequência de defeito do rolamento e
também crescem o número de bandas laterais em torno dessas frequências e também em
torno das frequências naturais dos componentes (Fn) do rolamento. Nesse estágio, o desgaste
do rolamento é visível e pode se estender pela periferia do mesmo, sendo recomendada sua
(SYSTEMS, 2000) Na figura 46 pode-se observar, esquematicamente, o gráfico espectral
FFT indicandofalha de rolamento em 3º estágio.
No quarto (4º) estágio de falha, que é próximo ao final da vida do rolamento,
aparecem no espectro elevadas amplitudes na frequências de rotação e harmônicos. Além
disso, as frequência de defeito de rolamentos e seus harmônicos, bem como as frequências
naturais dos componentes (Fn), desaparecem e surge um sinal aleatório ou randômico em
frequências altasde banda larga (SYSTEMS, 2000).
Na figura 47 pode-se observar, esquematicamente, o gráfico espectral FFT indicando
falha de rolamento em 4º estágio.
As figuras 48 a 50 representam falhas de rolamentos em 3º estágio, observa-se
elevadasamplitudes nas frequências de defeito de rolamento e harmônicos.
30
3.4. Analise De Vibração
Vibração é a oscilação de um corpo sobre um ponto de referência decorrente de uma
determinada força. Existem alguns conceitos fundamentais sobre vibrações que devem ser
entendidos de maneira clara, evitando interpretações e afirmações que não correspondem à
realidade. (LEONARD & T., 1998)
Dentre os movimentos vibratórios pode-se citar o movimento dos pêndulos, das cordas
de instrumentos musicais, corpos em movimentos e, inclusive os átomos que constituem os
sólidos e que vibram em torno de posições fixas na rede cristalina. Na indústria as vibrações
ocorrem em máquinas girantes e alternativas, acoplamentos, redutores, estruturas etc.
(LEONARD & T., 1998)
3.4.1. Caracterização do fenômeno
Vibração mecânica é o fenômeno observado quando uma partícula executa
movimentos em torno de uma posição de equilíbrio. Existem várias maneiras de definir
movimento vibratório através de expressões matemáticas que podem ser bastante simples,
assim como de alta complexidade.
Fisicamente, o fenômeno de vibração é o resultado da troca de energia entre dois
depósitos de um mesmo sistema. Quando há troca de energia cinética em energia potencial e
vice-versa, aparece a vibração. (LEONARD & T., 1998)
Figura 16: Pêndulo e Onda no Tempo (LEONARD & T., 1998)
31
A equação fundamental da vibração é: Vibração = f (excitação, mobilidade)
Daí, podemos inferir:
•
Excitação: movimento normal (rotativo, alternativo), desbalanceamentos e choques.
•
Mobilidade: folgas e rigidez. (LEONARD & T., 1998)
3.4.2. Grandezas físicas da vibração
As grandezas físicas da vibração são: frequência, amplitude e fase.
•
Frequência é o número de ciclos que um evento acontece em um determinado período,
medidos na unidade Hz - Hertz. (LEONARD & T., 1998)
A investigação dos sinais através da frequência é a técnica fundamental no diagnóstico
de vibrações. A análise da frequência facilita o trabalho para detecção de fontes de vibrações.
(LEONARD & T., 1998)
Figura 17: Demonstração de Onda no Tempo e em FFT e os Pontos de Medição (LEONARD & T.,
1998)
A análise de frequência é representada com o parâmetro escolhido para a medição em
função da frequência conforme figura 9. (LEONARD & T., 1998)
•
Amplitude é a intensidade que acontece um determinado evento mostrando a
criticidade e a destrutividade dos eventos presentes. É plotado no eixo Y cartesiano.
(LEONARD & T., 1998)
Figura 18: Representação de uma Amplitude (LEONARD & T., 1998)
32
•
Fase: Informa o ângulo em que o sinal se apresenta através da reação física da
máquina ou componente. Em máquinas rotativas tem-se o seguinte evento: em um
ponto de referência da máquina existe a atuação da força num determinado instante “t
e para toda ação existe uma reação igual e contrária. A força de ação é em movimento e quando
ocorrer à reação, o ponto forçante não estará no ponto de referência. (LEONARD & T., 1998)
Figura 19: Representação de uma Fase (LEONARD & T., 1998)
3.4.3. Nível de vibração
O nível de vibração de um espectro, em função do tempo, pode ser medido em valor
Pico a Pico, valor de Pico e valor RMS - Root Mean Square.
Figura 20: Representação de Nível de Vibração (LEONARD & T., 1998)
O valor Pico a Pico indica o percurso máximo da onda, é o maior ciclo, usado para
identificar a falha no estágio prematuro e também para seu estágio avançado, não leva em
consideração o histórico no tempo da onda. (LEONARD & T., 1998)
O valor de Pico é utilizado para identificar choques de curta duração, porém, indica
somente a ocorrência do pico, não levando em consideração o histórico no tempo da onda.
(LEONARD & T., 1998)
33
O valor RMS é a medida de nível mais relevante, porque leva em consideração o
histórico da onda no tempo e registra a severidade da energia contida no sinal, e, portanto, à
capacidade destrutiva da vibração.
•
Pico a Pico = 20; Pico = 10 e RMS = 1,5
•
Pico a Pico = 20; Pico = 10 e RMS = 7
•
Pico a Pico = 40; Pico = 25 e RMS = 1,3
3.4.4. Parâmetros de vibração
Os parâmetros para medir os níveis de vibração são: deslocamento, velocidade ou
aceleração. Observando a vibração de um componente simples, como uma lâmina fina,
considera-se a amplitude da onda, como sendo o deslocamento físico da extremidade da
lâmina, para ambos os lados da posição de repouso.
(BARONI,
2002)
34
Todas as três representam ‘o quanto’ o equipamento está vibrando. A frequência é a
outra variável de importância, que ajuda a identificar a origem da vibração, ou seja, o que está
causando a vibração e, finalmente a fase indica onde o ponto pesado se encontra em relação
ao sensor de vibração. (BARONI, 2002)
Qualquer que seja o parâmetro considerado, deslocamento, velocidade ou aceleração,
a forma e o período de vibração permanecem similares. A divergência principal é que existe
uma diferença de fase entre os três parâmetros. (BARONI, 2002)
Figura 21: Representação da Defasagem dos Parâmetros de Vibração
Os parâmetros de vibração são universalmente medidos em unidades métricas de
acordo com as recomendações da ISO, sendo:
Deslocamento: m, mm, µm.
Velocidade: m/s, mm/s.
Aceleração: m/s², km/s².
3.4.5. Escolha do parâmetro de vibração
O sensor de vibração utilizado numa medição de vibração é o que transforma o sinal
de vibração mecânica em sinal elétrico, para interpretá-lo através do equipamento de medição
ou software.
35
(BARONI, 2002)
Os equipamentos medidores de análise de vibração estão equipados para medir todos
os três parâmetros, convertendo (através de integradores eletrônicos) o sinal medido pelo
sensor, no parâmetro escolhido pelo usuário. Assim somente precisa decidir qual parâmetro
utilizar numa medição de vibração. (BARONI, 2002)
Cada parâmetro tem um comportamento característico em função da frequência,
conforme mostra a figura 27.
Figura 22: Representação de Deslocamento, Velocidade e Aceleração
Segundo (BARONI, 2002), o deslocamento evidencia as energias de vibrações que
ocorrem em baixa frequência (até 10 Hz, ou seja, 600 RPM). O deslocamento é utilizado para
a identificação de desbalanceamento em partes de máquinas rotativas com amplitudes
elevadas na frequência de rotação de um eixo. Devido a isto, o balanceamento de campo
apresenta bom desempenho até 20 Hz (1.200 RPM) e eventualmente até 30 Hz (1.800 RPM),
dependendo da rigidez do sistema.
Segundo (BARONI, 2002) , a velocidade de vibração é o parâmetro menos
influenciado por ruídos de baixa ou alta frequência, se mostrando num espectro a mais
aplainada das curvas, sendo, por isso, o parâmetro normalmente escolhido para avaliação da
severidade de vibração entre 10 Hz e
1.00 Hz dos seguintes problemas:
•
Falta de rigidez mecânica.
•
Desbalanceamento.
36
•
Desalinhamento paralelo e angular.
•
Empenamento.
•
Folgas.
•
Desgastes em acoplamentos.
•
Passagem de pás.
•
Problemas elétricos (ex: escorregamento).
Segundo (BARONI, 2002), a aceleração de vibração é o parâmetro que representa
melhor os componentes de alta frequência, ou seja, é a rapidez que a velocidade de um corpo
varia. Como a própria velocidade é uma rapidez, pode-se dizer que é velocidade da
velocidade. Sua aplicação é recomendada na monitoração de frequências entre 1.000 Hz e
10.000 Hz para identificar os seguintes problemas:
•
Engrenamento.
•
Falhas de rolamento.
•
Cavitação.
•
Problemas elétricos (ex: frequências de ranhuras).
Fator de Crista – um procedimento típico de avaliar a condição de deterioração de
rolamento é verificar a curva de tendência por fator de crista. O fator de crista é definido
como sendo a relação entre o valor de pico e o seu correspondente valor RMS. (BARONI,
2002)
Figura 23: Representação do Fator de Crista
3.4.6. Sensores de vibração
Os sensores de vibração são dispositivos que fazem a codificação de um sinal
mecânico em um sinal elétrico representativo. Existem basicamente dois tipos de sensores:
37
absoluto e relativo.
(BARONI, 2002)
3.4.7. Sensor relativo (sem contato)
O sensor relativo chamado de probe de deslocamento sem contato é o sensor de maior
aceitação para monitoração contínua de máquinas rotativas. O sistema consiste de um probe,
um cabo de extensão e um oscilador-demulador conhecido no Brasil como ‘proximitor’. Esse
sensor consiste de uma bobina montada em plástico ou cerâmica não condutora que, por sua
vez, fica alojada num corpo roscado. (BARONI, 2002)
O probe é excitado por uma frequência de 1,5 MHz gerada pelo oscilador
demodulador (proximitor) e transmitida através do cabo de extensão. Esta excitação produz
um campo magnético, que se irradia da ponta do probe. Quando a ponta do probe fica
próxima a uma superfície condutora, correntes parasitas são induzidas na superfície do
material, extraindo energia da excitação do probe e reduzindo sua amplitude. Como a
distância entre a ponta do probe e o material condutor, normalmente o eixo da máquina, é
variada, uma tensão DC correspondente é gerada na saída do proximitor, que irá variar
proporcionalmente à variação da distância entre a ponta do probe e o eixo. (BARONI, 2002)
Figura 24: Probe, Proximitor e Cabo de Extensão
O parâmetro-chave do qual esta medição de vibração depende é a capacitância do
espaço. A tecnologia de medição capacitiva é independente do campo magnético, das
irregularidades da superfície do alvo e das propriedades metalúrgicas do alvo.
As vantagens do uso do sensor relativo são: tamanho reduzido, não sofre efeitos de
óleo e gases, suportar temperatura de até 120ºC, multiaplicação (vibração, deslocamento
axial, fase, rotação) e faixa de resposta de frequência ampla (0 a 5 kHz) e as desvantagens
são: suscetível a variações na superfície do eixo (arranhões, mossas, recuperação com
38
materiais de condutividade diferente), requer fonte externa para gerar sinal e não pode ser
submerso em água.
Figura 25: Representação do Sinal do Sensor de Vibração Relativa
3.4.8. Pick-up de velocidade
O pick-up de velocidade típico está mostrando na figura 31. Consiste de uma carcaça,
normalmente de alumínio, dentro da qual estão alojados uma bobina, um imã permanente e
duas molas. O imã fica suportado pelas duas molas, uma em cada extremidade, e esse conjunto
é colocado no interior da bobina. (LEONARD & T., 1998)
Quando o pick-up é encostado a uma superfície que apresenta vibração, ocorre um
movimento relativo entre o imã e a bobina. Esse movimento corta as linhas de fluxo
magnético, induzindo uma voltagem proporcional à velocidade de vibração. O sinal produzido,
que é gerado apenas pelo movimento, é de baixa impedância podendo ser usado diretamente
para a análise ou monitoração. A faixa de utilização desse tipo de sensor se situa entre 10 e
1.500 Hz. (LEONARD & T., 1998)
Entretanto, como esse sensor tem um sistema eletromecânico com partes móveis,
estando sujeitos a falhas, seu uso tem sido gradativamente descontinuado em favor de outros
tipos de sensores. Sua grande aplicação é a utilização em aparelhos de medição e análise de
vibração portátil.
As vantagens do uso do pick up são: sinal forte, geração do seu próprio sinal (voltagem)
e pode ser montado em qualquer direção e razoável precisão até 300.000 RPM e as
desvantagens são: grande e pesado, preço elevado e limitação de utilização abaixo de 10 cps.
39
3.4.9. Sensor absoluto
O sensor absoluto chamado de “acelerômetros piezoelétrico” tem-se tornado,
recentemente o mais utilizado para medida de vibração de máquinas por apresentarem uma
curva de resposta em frequência muito superior do que os pick ups de velocidade combinadas
com dimensões razoavelmente reduzidas. Além disso, esses sensores apresentam uma maior
durabilidade (não possuem partes móveis), que os torna indicado para o rigor do trabalho
diário de coleta de dados. Como muita situação de monitoração torna-se necessárias medições
de frequências bem acima de 1.000 Hz, combinadas com amplitudes de vibração extremamente
elevadas, o acelerômetro piezoelétrico é a única escolha.
Com uma instrumentação baseada no uso de acelerômetros, o usuário fica livre para
escolher entre aceleração, velocidade ou deslocamento, como parâmetros de medida, bastando
para isso que o medidor de vibração possua circuitos integradores, que transformam sinais
proporcionais à aceleração do movimento vibratório em sinais proporcionais a velocidade e ao
deslocamento.
Figura 26: Representação do Sinal do Sensor de Vibração Absoluta
O acelerômetro, quando fixo a uma superfície vibrante, produz em seus terminais de
saída uma tensão ou descarga que é proporcional à aceleração no qual está submetido, ou seja,
seu princípio de funcionamento está na utilização de discos cerâmicos piezoelétricos, que por
sua vez, possuem a propriedade física de gerar descargas elétricas quando solicitados a
esforços.
40
O transdutor transforma um sinal de vibração mecânica em um sinal elétrico que é
transmitido ao instrumento de medição, através do cabo que liga o transdutor ao instrumento.
O cabo para uso com acelerômetro não deve ficar tracionado ou flexionado, para evitar ruído
tribo-elétrico (eletrização por atrito). Não há problema com o cabo arrumado linearmente e
bem apoiado.
Apesar de o acelerômetro piezoelétrico gerar o seu próprio sinal, este tem uma
impedância muito alta, não sendo compatível com os instrumentos de indicação em painéis,
instrumentos de análise e monitoração. Para resolver esse problema são utilizados
equipamentos eletrônicos para converter de alta para baixa impedância.
As vantagens de uso do acelerômetro são: ampla faixa de resposta em frequência, peso
e dimensões reduzidas, boa resistência a temperaturas (pode atingir altas temperaturas sob
encomenda) e preços relativamente módicos e as desvantagens são: peça sensível (exige
cuidados na montagem) e ressonância pode ser excitada no sensor frequentemente exigindo
instalação de filtro passa-baixa.
3.4.2. Identificação de frequências
O primeiro passo em identificar a fonte de vibração em uma máquina é calcular as
frequências esperadas de vibração quando a máquina estiver operando numa determinada
rotação.
A análise espectral revela as frequências nas quais os níveis de vibração variam
significativamente. Estas frequências são correlacionadas com fenômenos mecânicos
característicos,
tais
como:
rotação
de
eixos
(desbalanceamento,
desalinhamento),
engrenamento, correias, ressonâncias etc. Ver figura 33.
41
Figura 27: Espectro de Vibrações Mostrando as Frequências Correlacionadas com Cada Parte da
Máquina
Depois de colhidas as informações das máquinas, o analista deverá acompanhar os
níveis de vibração nos diversos componentes de frequência. Geralmente, os defeitos
aparecerão em determinadas faixas dentro do espectro a ser analisado. Ver figura 34,
mostrando de uma maneira geral as faixas e os respectivos defeitos. (FUPAI, 2002)
Figura 28: Espectro Mostrando Diversas Faixas de Frequência e Defeitos Contidos em Cada Faixa
42
3.4.3. Medição da Vibração
Algumas considerações básicas devem estar presentes no momento em que se decide
fazer a medição de vibração em uma máquina ou numa estrutura. Cada equipamento ou
estrutura tem suas particularidades que devem ser levadas em consideração, de modo que as
medições sejam adequadas para fornecer resultados confiáveis. (FUPAI, 2002)
Em primeiro lugar alguns aspectos devem ser levados em consideração: qual é o tipo de
máquina? Como é sua construção? Qual o propósito da medição? O que queremos “ver”? Qual
a faixa de frequência? (FUPAI, 2002)
Estas perguntas permitirão, primeiramente, que façamos a escolha correta do sensor a
ser utilizado. O tipo de máquina e/ou como é sua construção particular são muito importantes
para a definição de como medir. (FUPAI, 2002)
Máquinas rotativas com conjunto rotativo leve e carcaças robustas e pesadas têm a
maioria das forças geradas pelo rotor, como o movimento relativo entre o eixo e o mancal. Em
outras palavras, a carcaça da máquina funciona como um grande amortecimento, e desse
modo a medição de vibração na carcaça não é adequada. Deve-se fazer medição, diretamente
no eixo, com probes sem contato. Este é o caso típico de compressores centrífugos de alta
pressão onde a relação de pesos entre a carcaça e o rotor é de 30:1 ou maior. (FUPAI, 2002)
3.4.4. Medição de vibração no eixo
Usualmente os fabricantes desses sistemas fornecem a monitoração completa
consistindo de:
•
Medição de vibração por intermédio de probes instalados radialmente;
•
Medição de deslocamento axial por intermédio de probes instalados axialmente, no
disco de escora e/ou na ponta do eixo;
•
Medição da fase e rotação através de um probe radial que ‘vê’ um rasgo praticado no
eixo;
•
Monitoração de temperatura dos mancais – radiais e de escora – através de RTDs;
•
Proximitors – osciladores – demoduladores, que cada probe instalado;
•
Cabos específicos para ligação probe-proximitor;
43
•
Painel composto de fonte, indicador de vibração radial para cada mancal, indicador de
deslocamento axial do eixo, rotação e temperatura de mancais.
3.4.5. Medição de vibração na carcaça
A medição de vibração na carcaça utiliza pick-ups de velocidade ou acelerômetros.
Independente de o sensor estar conectado a um vibrômetro, a um analisador ou um coletor de
dados, é importante observar o seguinte:
•
As medições efetuadas na carcaça devem, sempre, ser feitas sobre um mesmo ponto de
modo que haja compatibilidade entre os dados colhidos. A colocação do sensor em
locais diferentes pode fornecer medidas desiguais.
•
Os pontos recomendados para verificação da vibração são as caixas de mancais ou
locais mais próximos possíveis destes. Escolher locais rígidos, de modo que a medição
não seja influenciada pela vibração do elemento onde está se apoiando o sensor. Evite
tampas com pequena espessura, parafusos e porcas.
•
A fixação de pick-up pode ser feita como a recomendada para acelerômetros, ou seja,
através do parafuso-estojo roscado na carcaça, ou por intermédio de base magnética,
como mostrada na figura 36.
•
Os acelerômetros devem ser fixados em furos de acordo com a recomendação do
fabricante.
Figura 29: Pontos de medição de vibração na carcaça da caixa de Mancal
44
Figura 30: Fixação do pick-up com base magnética
3.4.6. Avaliações das vibrações
A avaliação das vibrações pode ser feita em dois níveis:
•
Medição de nível global: determinação do estado geral de um equipamento. É a
somatória do modo de vibração de todos os componentes, a partir dos valores de crista,
pico a pico, eficaz e médio.
•
Análise de Espectros: cada componente da máquina possui seu próprio trem de
frequências. A estratificação das frequências elementares que compõem todo o sinal
complexo permite a identificação de cada componente. Esta estratificação é
normalmente feita por meio de tratamentos matemáticos. Os instrumentos atuais
executam este trabalho automaticamente utilizando a Transformada Rápida de Fourier
(FFT – Fast Fourier Transform).
3.4.7. Curvas de tendência
Como já visto, nível global de vibração é a somatória de todas as frequências de um
determinado intervalo definido pelo usuário e assim, podem-se registrar estes valores ao longo
do tempo através da curva de tendência (FUPAI, 2002).
A curva de tendência é utilizada para observação da evolução do nível global de
vibração. Assim é possível verificar o comportamento vibratório da máquina ao longo das
diversas inspeções. (FUPAI)
3.4.8. Mapas Espectrais
O espectro de frequências é uma das técnicas mais comuns para a deteção e
diagnósticos das avarias mais frequentes. (FUPAI, 2002)
Os mapas espectrais são a conjugação de um conjunto de espectros que permitem
verificar qual tem sido o comportamento do ponto em análise, ao longo das sucessivas
inspeções e em condições idênticas de velocidade e rotação e carga. (FUPAI, 2002)
45
Figura 31: Exemplos de Mapa Espectral
3.4.9. Critérios de avaliação de condição
Para todos os pontos de medição, é registrado o nível global, que representa a
composição de várias fontes de vibração. Estes níveis avaliados devem permanecer dentro de
faixas admissíveis. A partir de uma tendência de evolução desses níveis de vibração, é feita
uma análise de frequência para identificação da origem do problema.
(FUPAI, 2002) O
principal critério da avaliação de máquina rotativa em velocidade RMS é a norma ISO 2372 de
1974, que especificam limites que dependem somente da potência da máquina e do tipo de
fundação. Indicações confiáveis das condições de uma máquina são baseadas na alteração das
medidas relativas. (FUPAI, 2002)
Figura 32: Limites de Vibração Baseado na ISO 2372
CAPÍTULO IV: MEMORIA DESCRITIVA E JUSTIFICATIVA
4.1. Tecnologia utilizada no monitoramento de vibração
A empresa responsável pela coleta e análise de vibração utiliza como tecnologia o
aparelho Microlog GX da SKF, junto com um acelerômetro piezolétrico dotado de base
magnética para fixação nos pontos de medição.
O Software utilizado pela empresa de coleta e análise de dados de vibração é o
Aptitude Analyst da SKF.
46
Na figura, observa-se a tecnologia utilizada no monitoramente de vibração. O conjunto
utilizado é da SKF, composto pelo aparelho Microlog GX, cabo espiral, acelerômetro
piezoelétrico e base magnética.
Figura 33: Microlog GX SKF e acelerômetro piezolétrico dotado de base magnética
47
Figura 34: Acelerômetro com base magnética
Figura 35: Fixação de base magnética, visão frontal
4.2. Especificações técnicas dos equipamentos para monitoramento de vibração
Nesse tópico será tratado o estudo de caso de um motor de indução que aciona uma
bomba centrifugada. Nele, serão expostos as informações do conjunto mecânico, pontos de
48
coletade dados de vibração e parâmetros gerados na análise de vibração.
. Seguem as principais informações sobre o motor (Fonte: autoria própria em consenso
com a empresa):
Máquina motora: motor de indução trifásico.
•
Potência: 22 kW (30cv).
•
Rotação: 1490 RPM.
•
Tensão de alimentação: 440V.
•
Frequência: 50Hz.
•
Rolamentos:
✓ Lado oposto ao acoplamento (LOA ou lado oposto ao acoplamento):
6209
✓ Lado acoplado (LA ou lado acoplado): 6309
Figura 36: Motor de indução Fonte:
Autoria própria.
Os pontos de coleta de vibração são determinados de acordo com os mancais de
rolamento. Motores de indução trifásico convencionais, como o presente estudo de caso,
possuem dois mancais. Portanto, as medições são efetuadas em 2 pontos do equipamento
(motor ).
A numeração dos pontos de medição são feitas em ordem crescente da máquina
motora para a máquina movida, sendo 1 e 2 referente ao motor (mancal LOA e LA. (SKF
SERVICE, 200).
49
Para cada ponto, as medições de vibração são realizadas em diferentes direções, de
acordocom a Tabela 1.
Máquina
Motor
Posição
LOA
Ponto
1
Horizontal
Sim
Motor
LA
2
Sim
Vertical
Axial
Não
Não
Sim
Sim
Em termos técnicos e de acordo com a tabela 1, os pontos e direções são designados
da seguinte forma (SKF, 2000)
•
1H: Ponto 1 na direção horizontal.
•
2H: Ponto 2 na direção horizontal.
•
2V: Ponto 2 na direção vertical.
•
2A: Ponto 2 na direção axial.
Nas figuras de 37 a 39, estão representados os pontos e direções de coleta de vibração nos
equipamentos do estudo de caso.
Figura 37: Pontos de medição do motor, visão lateral
50
Figura 38: Pontos de medição do motor, visão de cima
para cada ponto e direção, existem os parâmetros físicos de vibração os quais são gerados os
gráficos e analisados, sendo eles: velocidade [mm/s], aceleração [g] e envelope de aceleração
[gE] (SKF SERVICE, 200).
Para motores elétricos e bombas centrífugas convencionais, como o presente estudo de
caso, as direções de medição (horizontal, vertical e axial) estão relacionadas com os
parâmetros(velocidade, aceleração e envelope de aceleração) de acordo com a tabela 2.
Tabela 2 - Parâmetros gerados nas direções de medição
Direção
Velocidade
[mm/s]
Aceleração [g]
Envelope
de
aceleração [gE]
Horizontal
Sim
Sim
Sim
Vertical
Sim
Nao
Não
Axial
Sim
Não
Não
Fonte: Autoria própria.
Portanto, na direção horizontal são utilizados os 3 parâmetros, em contrapartida, as
direções vertical e axial é utilizada apenas a velocidade. Em termos técnicos e de acordo com
a tabela acima, os pontos, direções e parâmetros são designados da seguinte maneira para o
estudode caso (SKF SERVICE, [200-?]).
51
•
1HA: Ponto 1, horizontal, aceleração.
•
1HE3: Ponto 1, horizontal, envelope de aceleração.
•
1HV: Ponto 1, horizontal, velocidade.
•
2HA: Ponto 2, horizontal, aceleração.
•
2HE3: Ponto 2, horizontal, envelope de aceleração.
•
2HV: Ponto 2, horizontal, velocidade.
•
2VV: Ponto 2, vertical, velocidade.
•
2AV: Ponto 2, axial, velocidade.
É possível visualizar as designações citadas acima na interface do Software Aptitude
Analyst (SKF) utilizado pela empresa de coleta e análise de vibração.
Figura 39:Interface do Software contendo os pontos de medição
4.3. Calculo das frequências dos defeitos dos rolamentos do motor
Os cálculos das frequências de funcionamento tanto como o do rolamento serão calculadas na página
Web da SKF.
Antes de efetuar os cálculos das frequências especificas é necessário conhecer o tipo do rolamento e
conhecer a referencia dos rolamentos instalados no Motor ( Dianteiro e traseiro), sendo assim deve se
consultar o catalogo do fabricante ou na chapa característica do motor em estudo. Nas figuras 52 a 56
estão representadas os tipos de rolamentos disponível e o escolhido que esta montado nos motores em
estudo, bem como a referencia. É necessário conhecer a velocidade de rotação do motor para os devidos
cálculos.
52
CAPITULO V: RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1. Condição observada no motor 10 de Dezembro de 2021:
O rolamento dianteiro do motor apresenta altos níveis de vibração em envelope de aceleração. Temos a
elevação da carpete característico do atrito. Nível saiu de 1.3 g para 2.5 g na medição atual.
Gráfico de tendência que ilustra a evolução dos níveis de vibração
Curva de tendência
ascendente.
Espectro de envelope da aceleração ilustrando elevação da carpete
Espectro de envelope da
aceleração. Gráfico referente a
medição atual, mostrando
elevação da carpete gerado pelo
atrito.
Ação a ser tomada:
Lubrificar os rolamentos do motor.
5.2. Condição observada no motor 02 do dia 29 de Novembro de 2021:
O motor apresenta condições anormais de vibração em aceleração de envelope. Temos destaque a
elevação do carpete característico de falha de lubrificação. Nivel global de 5,5 gE na medição atual.
53
Gráfico de tendência que ilustra a evolução dos níveis de vibração
Curva de tendência
ascendente.
Espectro de envelope da aceleração ilustrando característica de elevação do carpete
Espectro de envelope da
aceleração. Gráfico referente a
medição atual e destacando
característica de elevação do
carpete referente a falha de
lubrificação
Ação a ser tomada:
Realizar a lubrificação do motor com urgência.
Na coleta de dados de vibração deve se verificar se as maquinas estão devidamente aterrada, pois
uma coleta feita em uma maquina não aterrada causara defeitos em rolamentos e o próprio
sensor.
54
CAPITULO VI: REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AL KAZZAZ, S. A., & SINGH, G. K. (2003). Experimental Investigations on Induction Machine
Condition Monitoring and Fault Diagnosis Using Digital Signal Processing Techniques. New
York.
ALMEIDA, M. T. (1994). Apostila do Curso de Vibrações em Motores. Itajuba.
Andrade, A. F. (2004). Técnicas de análise de vibrações l . Salvador: SENAI BR.
BALU, S. (2009). Slip Ring Induction Motors Basic, Electrical Engineering Articles. Retrieved from
http:// www.brighthub.com/engineering/electrical/articles/43725.aspx.
BARONI, T. e. (2002). Gestão Estratégica e Técnicas Preditivas. Rio de Janeiro: Editora Qualitytmark.
Bauer., M., & Gaskel, G. (2000). Pesquisa Qualitativa com texto, imagem e som: um manual pratico.
Sao Paulo.
CONTROL., N. M. (2017). O que é um rolamento?
Fitzgerald., A. E., Kingsley, C., & Umans, S. D. (2008). Maquinas Electricas. McGraw-Hill.
FUPAI. (2002). Análise de Vibrações I – Medidas e Diagnósticos.
FUPAI. (n.d.). Análise de Vibrações I – Medidas e Diagnósticos. 2002.
LEONARD, R. A., & T., T. W. (1998). Vibration and Stray Flux Monitoring for Unbalance Supply and
Inter-turn Winding Fault Diagnosis in Induction Motors.
MAIS, J. (2002). Spectrum analysis: the key features of analyzing spectra. EUA: SKF Reliability
Systems. EUA.
NASCIMENTO, F. P. (2016). Metodologia da Pesquisa Científica: teoria e prática: como elaborar
TCC. Brasilia.
NBR 5462, A. B. (1998). Confiabilidade e Mentabilidade. Rio de Janeiro.
NEMÉSIO SOUSA, J. ( 2009.). Técnicas Preditivas de Manutenção Elétrica - 22º Engeman. Apostila
da disciplina de Manutenção de Equipamentos e Instalações Elétricas. Rio de Janeiro.
NORTON, R. L. (2013). Projeto de máquinas: uma abordagem integrada. São Paulo: 4. ed.
BOOKMAN.
SEMEQ., S. d. (2003.). Apostila de Análise de Vibração em Motores Elétricos.
SIQUEIRA, I. (2005). Manutenção Centrada na Confiabilidade: manual de implementação. Rio de
janeiro: Qualitymark.
SKF, C. M. (2000). Identificando estágios de falhas em rolamentos.
Spanner, F. (2009). TECNICAS PREDITIVAS DE MANUTENCAO DE MAQUINAS ROTATIVAS. Rio
de Janeiro.
55
SYSTEMS, S. R. (2000). Vibration diagnostic guide. EUA.
WEG. (2003). Manual de Instalação e Manutenção – Motores de Corrente Contínua. . Jaraguá do Sul.
WEG. (2003). Características e Especificações de Motores de Corrente Contínua e Conversores
CA/CC. . Jaraguá do Su.
WEG. (1998). Catálogo Geral de Motores Elétricos.
ANEXO
56
Figura 40: Gráfico espectral FFT indicando problemas de desalinhamento
Figura 41:Gráfico espectral típico de desbalanceamento (pico em 1X RPM), também indica pequeno desalinhamento
(pequeno pico em 2X RPM)
57
Figura 27 -
Fonte: SKF Service, ([200-?]).
Figura 42: Gráficos espectrais típicos de condições de desbalanceamento
Figura 43:Gráficos espectrais em folgas tipo A, B e C
58
Figura 44: Observa-se os múltiplos harmônicos no gráfico espectral, associando ao problema de folga
Figura 45: Gráfico espectral típico de falha de rolamento em 1º estágio
Figura 46: Gráfico espectral típico de falha de rolamento em 2º estágio
59
Figura 47: Gráfico espectral típico de falha de rolamento em 3º estágio
Figura 48: Gráfico espectral típico de falha de rolamento em 4º estágio
Figura 49: Gráfico espectral de rolamento em 3º estágio de falha em seu anel interno
60
Figura 50: Gráfico espectral de rolamento em 3º estágio de falha em seu anel externo
Figura 51: Gráfico espectral de rolamento em 3º estágio de falha em seu anel interno
61
Escolha do tipo e a
forma de Montagem
Figura 52: Escolha do tipo rolamento e a montagem no veio
Escolha da
Referencia ( Tipo) do
Rolamento Instalado.
Figura 53: Escolha da Referencia ( Tipo) do Rolamento Instalado.
62
Inserir o valor da
velocidade de
Rotação
Figura 54: Calculo das frequências dos Rolamentos
Figura 55: Calculo da frequência dos Rolamento 6309
63
Figura 56: Calculo da frequência dos Rolamento 6209
64
ACTA
Realizou-se no dia 11 de Novembro de 2021, ás 11:00 horas, na Faculdade de Engenharia, a
apresentação do tema e o termo de atribuição ao Supervisor e com intuito de desenvolver o projeto com
o auxilio do supervisor, como requisito para aprovação na disciplina de Projecto do
curso....................................................................................................................A reunião foi composta
por me, Melosovik Magumisse e pelo meu Supervisor, Eng° Isac Matavel
......................................................................................................................................................
Realizou-se no dia 1 de Dezembro de 2021, ás 9:00 horas, na Faculdade de Engenharia, a Correção do
Tema, as diretrizes para elaboração de um projecto de pesquisa( Estudo de caso) e o fornecimento de
Referencias
bibliográficas
Metodológicas
e
Técnicas
que
serviram
para
o
desenvolvimento...................................................................................................................................... A
reunião foi composta por me, Melosovik Magumisse e pelo meu Supervisor,
Eng° Isac Matavel
…………………………………………………………………
Realizou-se no dia 7 de Dezembro de 2021, ás 13:00 horas, na Faculdade de Engenharia, a correção de
alguns capítulos que o trabalho
contém……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………… A reunião foi composta por me, Melosovik
Magumisse e pelo meu Supervisor, Eng° Isac Matavel
..................................................................................................................................................................
Realizou-se no dia 8 de Fevereiro de 2022, ás 13:00 horas, na Faculdade de Engenharia, a entrega do
Projecto finalizado…………………………………….. A reunião foi composta por me, Melosovik
Magumisse e pelo meu Supervisor, Eng° Isac Matavel
…………………………………………………………………..
E para constar do processo respectivo, Eu elaborei a presente ata, que vai assinada por me, Melosovik
Magumisse e pelo meu Supervisor, Eng° Isac Matavel
O Supervisor
…………...…………..………………………
Eng° Isac Matavel
65
GUIA DE AVALIAÇÃO DO RELATÓRIO ESCRITO
FACULDADE DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELECTROTÉCNICA
F1 - GUIA DE AVALIAÇÃO DO RELATÓRIO ESCRITO
Nome do estudante: Melosovik Tomas Magumisse
Referência do tema: 2021ELPC20 Data:15 /02/ 2022
Titulo do tema: Estudo de falhas em motores de indução trifásico utilizando método de análise de vibração
na Icro group
1. Resumo
1.1. Apresentação dos pontos chaves no resumo
1
2
3
4
5
(clareza, organização, correlação com o apresentado)
Secção 1 subtotal (max: 5)
2. Organização (estrutura) e explanação
2.1. Objectivos
2.2. Introdução, antecedentes e pesquisa bibliográfica
2.3. Metodologias
2.4. Resultados, sua análise e discussão
2.5. Conclusões e aplicação dos resultados (recomendações)
Secção 2 subtotal(max: 45)
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
4
4
4
4
4
5
5
5
5
5
3. Argumentação
3. 1.Criatividade e originalidade
3.2.Rigor
3.3.Análise crítica, evidência e lógica
3.4.Relação objectivos/ métodos/ resultados/conclusões
3.5.Relevância
Secção 3 subtotal(max: 30)
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
4
4
4
4
4
4. Apresentação e estilo da escrita
4.1. Legibilidade e organização
4.2. Ilustração e qualidade das figuras e tabelas
4.3. Estilo da escrita (fluência do texto, uso da língua e gramática)
4.4.Fontes bibliográficas (citação correcta, referências, etc)
Secção 4 subtotal(max: 20)
Total de pontos (max: 100)
6
6
6
6
7
7
7
7
8
8
8
8
9
9
9
9
10
10
10
10
5
5
5
5
5
6
7
8
9
10
1
1
1
1
2
2
2
2
3
3
3
3
4
4
4
4
5
5
5
5
Nota (=Total*0,2)
Nota: Quando exista a componente gráfica (desenhos técnicos), a nota acima é multiplicada por 0,8 cabendo os restantes 20% do
peso à referida parte gráfica.
O supervisor
Maputo, 15 de Fevereiro de 2022
66
GUIA DE AVALIAÇÃO DA APRESENTAÇÃO ORAL E DEFESA (PELO JÚRI)
FACULDADE DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELECTROTÉCNICA
F2 – GUIA DE AVALIAÇÃO DA APRESENTAÇÃO ORAL E DEFESA
Nome do estudante: Melosovik Tomas Magumisse
Referência do tema: 2021ELPC20 Data:15 /02/ 2022
Titulo do tema: Estudo de falhas em motores de indução trifásico utilizando método de análise de vibração
na Icro group
1. Introdução
1.1.Apresentação dos pontos chaves na introdução
(Contexto e importância do trabalho)
Secção 1 subtotal(max: 10)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2. Organização e explanação
2.1. Objectivos
2.3. Metodologia
2.4. Resultados, sua análise e discussão
2.5. Conclusões e aplicação dos resultados (recomendações)
Secção 2 subtotal(max: 25)
1
1
1
1
2
2
2
2
3
3
3
3
4
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
9
10
3. Estilo da apresentação
3. 1. Uso efectivo do tempo
3.2. Clareza, tom, vivacidade e entusiasmo
3.3. Uso e qualidade dos audio-visuais
Secção 3 subtotal(max: 15)
1
1
1
2
2
2
3
3
3
4
4
4
5
5
5
4. Defesa
4.1. Exactidão nas respostas
4.2. Domínio dos conceitos
4.3. Confiança e domínio do trabalho realizado
4.4. Domínio do significado e aplicação dos resultados
4.5. Segurança nas intervenções
Secção 3 subtotal(max: 50)
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
4
4
4
4
4
5
5
5
5
5
6
6
6
6
6
7
7
7
7
7
8
8
8
8
8
9
9
9
9
9
10
10
10
10
10
Total de pontos (max: 100)
Nota (=Total*0,2)
67
ANEXO 13.
FICHA DE AVALIAÇÃO GLOBAL
FACULDADE DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELECTROTÉCNICA
F3 - FICHA DE AVALIAÇÃO GLOBAL
Nome do estudante: Melosovik Tomas Magumisse
Referência do tema: 2021ELPC20 Data:15 /02/ 2022
Titulo do tema: Estudo de falhas em motores de indução trifásico utilizando método de análise de vibração
na Icro group
AVALIADOR
Relatório escrito (F1)
Apresentação e defesa do trabalho (F2)
NOTA OBTIDA
N1=
N2=
PESO(%)
A= 60
B= 40
CLASSIFICAÇÃO FINAL =(N1*A+N2*B)/100
OS MEMBROS DO JURI:
ASSINATURAS
Membro 1 (O Presidente)
Membro 2
Membro 3
Maputo, 23 de Fevereiro de 2022
68