Vibrações excessivas em equipamentos rotativos, como bombas, caixas de engrenagens, turbinas e compressores, são um sinal claro de que o equipamento não está funcionando corretamente. Equipamentos que apresentam vibrações excessivas provavelmente não atingirão a vida útil esperada e podem ser a causa de paradas não programadas ou situações perigosas. Portanto, é importante identificar a causa raiz das vibrações por meio da medição e análise dos sinais de vibração. As causas comuns de vibrações são discutidas a seguir.
Problemas de alinhamento
Quando duas ou mais máquinas rotativas estão conectadas, o alinhamento correto é crucial.
Erros típicos de alinhamento são:
- Desalinhamento paralelo:
As linhas centrais dos eixos são paralelas, mas não estão alinhadas. Isso pode ocorrer tanto na horizontal quanto na vertical. O desalinhamento paralelo também é conhecido como desalinhamento por 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 por folga. - Desalinhamento paralelo-angular combinado:
Uma combinação de desalinhamento paralelo e angular. O desalinhamento paralelo-angular combinado é o tipo de 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, isso pode causar danos à própria máquina, à fundação, aos tubos etc. Existem três tipos de desequilíbrio: desequilíbrio estático, desequilíbrio acoplado e desequilíbrio 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 de maior massa e o centro de gravidade estão no mesmo plano. O desequilíbrio estático pode ser resultado de um deslocamento paralelo do eixo principal de massa em relação à linha central do eixo e pode ser causado por distribuição assimétrica de massa ou deformação. Em teoria, o desequilíbrio estático pode ser detectado colocando-se o objeto com um ponto de rotação em cada extremidade. Quando há desequilíbrio estático e o atrito é zero, a gravidade fará com que o lado mais pesado fique voltado para baixo.
Desequilíbrio acoplado
O desequilíbrio acoplado ocorre quando um objeto rotativo possui duas ou mais massas desequilibradas em planos diferentes, que se compensam mutuamente na posição de repouso. O eixo principal da massa não está mais 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 desequilíbrio dinâmico é o tipo mais comum de desequilíbrio e resulta do desequilíbrio estático e do desequilíbrio acoplado. O eixo principal de massa está deslocado e não é paralelo à linha central do eixo.
Ressonância
Toda máquina possui 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 impacto significativo.
Partes avulsas
Rolamentos soltos, parafusos e corrosão podem causar vibração excessiva na máquina. Devido às forças mecânicas na máquina, peças soltas podem causar danos rapidamente.
O desbalanceamento dinâmico é o tipo mais comum de desbalanceamento e resulta do desbalanceamento estático e acoplado. O eixo principal de massa está deslocado e não é paralelo à linha central do eixo.
Danos nos rolamentos
Em máquinas rotativas, encontramos dois tipos principais de rolamentos: rolamentos de rolos e rolamentos de deslizamento.
Um rolamento de rolos pode ser danificado de várias maneiras, cada uma com sua própria “impressão digital” de vibração:
- Danos no anel interno
- Danos no anel externo
- Danos à gaiola
- Danos aos elementos rolantes (por exemplo, cilindros, cones e agulhas)
Cada parte de um rolamento de rolos possui sua própria frequência. Ao calcular essas frequências, é possível utilizar a análise de vibração para determinar se as vibrações são resultado de danos no rolamento.
Ao contrário dos rolamentos de rolos, os mancais de deslizamento não utilizam um elemento rolante, mas sim 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 de óleo ou redemoinho de óleo. Além disso, esse tipo de mancal é mais sensível a influências externas na posição do eixo, pois sua posição no mancal não é fixa.
Engrenagens danificadas ou desgastadas
As vibrações da caixa de engrenagens são frequentemente causadas por dentes de engrenagem danificados ou desgastados. Quando o engate dos dentes de engrenagem envolve um dente danificado, a força não pode ser transferida da mesma forma que nos outros engates. Se um dente de engrenagem estiver quebrado, menos força pode ser transferida nesse ponto do ciclo. Como resultado, ocorrem vibrações.
