Vibrações excessivas em equipamentos rotativos, como bombas, caixas de engrenagens, turbinas e compressores, são um sinal claro de que o equipamento não está funcionando adequadamente. Os equipamentos que apresentam vibrações excessivas provavelmente não atingirão a vida útil esperada e podem ser a fonte de tempo de inatividade não programado ou de situações perigosas. Portanto, é importante encontrar a causa raiz das vibrações medindo e analisando os sinais de vibração. As causas comuns de vibrações são discutidas a seguir.
Problemas de alinhamento
Quando duas ou mais máquinas rotativas são conectadas, o alinhamento correto é crucial.
Os erros de alinhamento típicos são:
- Desalinhamento paralelo:
As linhas centrais do eixo são paralelas, mas não estão alinhadas. Isso pode ocorrer tanto na horizontal quanto na vertical. O desalinhamento paralelo também é conhecido como desalinhamento de deslocamento. - Desalinhamento angular:
Os eixos se encontram em um ponto, mas não são paralelos. Isso pode ocorrer tanto no eixo horizontal quanto no vertical. O desalinhamento angular também é conhecido como desalinhamento de folga. - Desalinhamento paralelo-angular combinado:
Uma combinação de desalinhamento paralelo e angular. O desalinhamento paralelo-angular combinado é o desalinhamento mais comum.
Desequilíbrio
Quando o centro de gravidade de um objeto rotativo não está exatamente na linha central, isso causa desequilíbrio na máquina, resultando em vibração. Quando uma máquina está desequilibrada, ela pode causar danos à própria máquina, à fundação, aos tubos etc. Há três tipos de desbalanceamento: desbalanceamento estático, desbalanceamento acoplado e desbalanceamento dinâmico.
Desequilíbrio estático
O desequilíbrio estático ocorre quando o eixo do centro de gravidade (eixo de inércia) não está alinhado com o centro de rotação (linha central do eixo), e o ponto pesado e o centro de gravidade estão no mesmo plano. O desequilíbrio estático pode ser o resultado de um deslocamento paralelo do eixo da massa principal em relação à linha central do eixo e pode ser causado por distribuição ou deformação não simétrica da massa. Em teoria, o desequilíbrio estático pode ser detectado colocando-se o objeto com um ponto de rotação em cada extremidade. Quando houver desequilíbrio estático e o atrito for zero, a gravidade fará com que o lado mais pesado gire para baixo.
Desequilíbrio acoplado
O desequilíbrio acoplado aparece quando um objeto rotativo tem duas ou mais massas desequilibradas em planos diferentes, que se igualam na posição de repouso. O eixo da massa principal não está mais em paralelo ao centro de gravidade, mas cruza o eixo do centro de gravidade. Quando o sistema começa a girar, essas massas são influenciadas por forças centrífugas, resultando em vibração.
Desequilíbrio dinâmico
O desbalanceamento dinâmico é o tipo mais comum de desbalanceamento e o resultado do desbalanceamento estático e acoplado. O eixo da massa principal é deslocado e não é paralelo à linha central do eixo.
Ressonância
Toda máquina tem uma ou mais frequências de ressonância (frequência natural). Quando uma frequência de rotação coincide com a frequência de ressonância da máquina, ocorre a ressonância. A ressonância pode ter um grande impacto.
Peças soltas
Rolamentos soltos, parafusos soltos e corrosão podem fazer com que a máquina vibre excessivamente. Devido às forças mecânicas na máquina, as peças soltas podem causar danos rapidamente.
O desbalanceamento dinâmico é o tipo mais comum de desbalanceamento e o resultado do desbalanceamento estático e acoplado. O eixo da massa principal é deslocado e não é paralelo à linha central do eixo.
Danos ao rolamento
Em máquinas rotativas, encontramos dois tipos principais de rolamentos: rolamentos de rolos e rolamentos de bucha.
Um rolamento de rolos pode ser danificado de várias maneiras, cada uma com sua própria impressão digital de vibração:
- Danos ao anel interno
- Danos ao anel externo
- Danos à gaiola
- Danos aos elementos rolantes (por exemplo, cilindros, cones e agulhas)
Cada parte de um rolamento de rolos tem sua própria frequência. Ao calcular essas frequências, é possível usar a análise de vibração para determinar se as vibrações são resultado de danos ao rolamento.
Ao contrário dos rolamentos de rolos, os rolamentos de bucha não usam um elemento rolante, mas usam uma película de fluido (óleo) para reduzir o atrito. As vibrações podem ser causadas por imprecisões na película de fluido; se não for possível formar uma película de óleo estável, ela pode se romper, resultando em um chicote ou redemoinho de óleo. Além disso, esse tipo de rolamento é mais sensível a influências externas sobre a posição do eixo, pois sua posição no rolamento não é fixa.
Engrenagens danificadas ou desgastadas
As vibrações da caixa de engrenagens geralmente são causadas por dentes de engrenagem danificados ou desgastados. Quando o engate do dente da engrenagem envolve um dente danificado, a força não pode ser transferida como nos outros engates do dente da engrenagem. Se um dente da engrenagem estiver quebrado, menos força poderá ser transferida nesse ponto do ciclo. Como resultado, ocorrem vibrações.
