Em uma máquina de papel, a condição mecânica está diretamente ligada à operabilidade, à qualidade da folha e à estabilidade geral da produção. Quando um rolo de prensagem começa a vibrar ou um ventilador do secador excita a estrutura da máquina, os primeiros efeitos costumam ser visíveis em rupturas da banda, instabilidade no estiramento, variação no perfil de umidade ou aumento das marcas no feltro e nos rolos. Esses sintomas geralmente aparecem muito antes de ocorrer uma falha mecânica, mas, a essa altura, já afetam o tempo de operação e a qualidade.
As máquinas de papel operam continuamente, com alta energia armazenada e longos tempos de reinício. Mesmo degradações relativamente pequenas na confiabilidade dos equipamentos rotativos podem, portanto, se traduzir rapidamente em toneladas perdidas e prazos de entrega não cumpridos. Do ponto de vista da confiabilidade dos ativos, isso torna o monitoramento da condição por vibração uma ferramenta prática e valiosa para manter a operação estável em toda a máquina.
Uma máquina de papel moderna combina várias seções, como formação, prensa, secador, calandra e bobinadeira, todas conectadas por meio de sistemas de acionamento e equipamentos auxiliares fortemente interligados. Os ativos típicos incluem acionamentos seccionais, sistemas de acionamento principais, motores, caixas de engrenagens, circuitos de rolos e feltros, bombas de vácuo, sopradores e grandes ventiladores de ventilação e exaustores. Muitas dessas máquinas operam em uma ampla gama de tipos de papel e velocidades, com partidas frequentes, eventos de enfiamento e mudanças de carga. Essa variabilidade operacional é exatamente o motivo pelo qual o monitoramento contínuo de vibrações e os diagnósticos agregam valor: eles permitem que as equipes de manutenção distingam o comportamento normal relacionado ao processo da degradação mecânica precoce.
O desafio: ativos acoplados, operação variável e transferência de vibração
As máquinas de papel reúnem um grande número de ativos rotativos em uma única estrutura longa e mecanicamente conectada. Isso as torna sensíveis a mecanismos comuns de degradação, como desequilíbrio de rolos, desequilíbrio de ventiladores, desalinhamento após trocas de rolos, folga nas caixas de rolamentos, problemas de lubrificação de rolamentos, desgaste de acoplamentos e danos aos dentes da caixa de engrenagens em acionamentos seccionais.
Uma complicação prática é que a vibração não permanece localizada. A excitação proveniente de uma fonte pode se propagar por carcaças, estruturas, fundações e tubulações conectadas, influenciando as medições em seções vizinhas. Sem um acompanhamento contínuo das tendências e um contexto de diagnóstico, as equipes de manutenção podem facilmente acabar reagindo aos sintomas, em vez de abordar a verdadeira causa raiz.
As condições operacionais também mudam continuamente. Rampa de velocidade durante a partida, carga dependente do declive, condicionamento do feltro, ajustes de vapor e do capô, além de alterações no nível de vácuo — tudo isso influencia os níveis de vibração e o conteúdo espectral. A questão-chave para as equipes de confiabilidade não é, portanto, se a vibração muda, mas se uma mudança reflete a variabilidade operacional normal ou indica o desenvolvimento precoce de uma falha. Responder a essa pergunta requer mais do que um único valor geral; requer indicadores estáveis e dados suficientes para apoiar o diagnóstico.
Os sistemas auxiliares frequentemente determinam se a máquina funciona de maneira estável. Sopradores, ventiladores de ajuste e ventilação, bombas de vácuo, bombas de condensado, bombas de fluxo de aproximação e motores auxiliares podem ser classificados individualmente como de criticidade média, mas falhas nesses sistemas podem provocar rupturas na tela, instabilidade de umidade, redução da capacidade de secagem ou redução forçada da velocidade. Com um grande número de ativos e muitos pontos de medição, as fábricas de papel precisam de uma abordagem escalável de monitoramento de condições que possa abranger tanto os principais sistemas de acionamento quanto os sistemas auxiliares circundantes, sem a complexidade de um sistema tradicional de vibração empresarial.
Por que o monitoramento de vibração é importante em máquinas de papel
O monitoramento de vibração é particularmente eficaz em máquinas de papel, pois muitos mecanismos de falha relevantes se desenvolvem mecanicamente muito antes de aparecerem nos dados de qualidade ou nos alarmes de processo. Desgaste de rolamentos, desalinhamento, desequilíbrio, folga e defeitos nas engrenagens produzem alterações características no comportamento da vibração que podem ser detectadas precocemente em condições reais de operação.
Para sistemas de acionamento, como acionamentos de revestidores, seções de secagem, prensas, bobinadeiras e sistemas de acionamento principais, o monitoramento de vibração auxilia na detecção precoce da degradação de rolamentos e caixas de engrenagens antes que isso afete a estabilidade da velocidade ou a distribuição de carga. Em sistemas de transmissão, incluindo motores e caixas de engrenagens, as tendências de vibração fornecem informações sobre a condição do alinhamento, o desgaste do acoplamento e danos em desenvolvimento nas engrenagens. Para sistemas de ar e vácuo, incluindo ventiladores, sopradores e bombas de vácuo, a análise de vibração detecta desequilíbrio, desgaste de rolamentos, incrustações e problemas estruturais que influenciam o fluxo de ar, a estabilidade do vácuo e a eficiência energética.
Ao monitorar continuamente a vibração nesses grupos de ativos, as usinas obtêm uma visão objetiva das condições das máquinas que complementa as medições de processo e apoia a manutenção baseada nas condições e a manutenção preditiva.
Abordagem de monitoramento de condições com o VibSys®
O VibSys® é um sistema compacto para monitoramento contínuo das condições de vibração e diagnóstico em equipamentos rotativos. Em máquinas de papel, ele é normalmente aplicado a acionamentos seccionais e principais, caixas de engrenagens, caixas de rolamentos relacionadas a rolos e equipamentos auxiliares críticos, como ventiladores, sopradores, bombas de vácuo e bombas de processo. O objetivo é fornecer indicadores estáveis e comparáveis das condições da máquina, além de dados de diagnóstico que as equipes de confiabilidade possam usar para análise de tendências, detecção precoce de falhas e planejamento de manutenção.
O VibSys® adquire dados de vibração de alta qualidade e processa indicadores-chave localmente na máquina. Isso é particularmente importante em máquinas de papel, onde a velocidade e a carga não são constantes e onde são necessárias tendências confiáveis em mudanças de tipo de papel e condições de partida. Ao extrair características relevantes próximas à fonte, o VibSys® permite o monitoramento consistente das condições dos rolamentos, folga, desalinhamento e defeitos emergentes nas engrenagens, ao mesmo tempo em que possibilita diagnósticos mais aprofundados quando surgem tendências anormais.
Para máquinas de grande porte com muitos pontos de medição, a escalabilidade é essencial. O VibSys® foi projetado para instalação junto à máquina, mantendo a fiação e a infraestrutura práticas nas seções de prensa e secador. Interfaces de dados abertas permitem que indicadores de vibração e, quando necessário, dados completos de sinais temporais sejam integrados a sistemas de manutenção, historiadores ou plataformas analíticas existentes. O VibSys® é utilizado estritamente para monitoramento de condições e diagnósticos, a fim de apoiar a tomada de decisões de manutenção, e não se destina a funções de proteção ou desligamento.
- Monitoramento contínuo das condições de vibração em rolos, rolamentos e sistemas de acionamento
- Detecção precoce de falhas relacionadas ao desgaste de rolamentos, desalinhamento, desequilíbrio e folga
- Indicadores de condição estável sob condições variáveis de produção e operação
- Instalação distribuída no lado da máquina com requisitos mínimos de fiação
- Adequado para ambientes exigentes de fabricação de papel e aplicações em alta temperatura
- Integração aberta com plataformas de PLC, MES, historiador e manutenção preditiva
- Arquitetura de monitoramento escalável para linhas de produção longas e complexas de máquinas de papel
Impacto no tempo de atividade, na qualidade e no planejamento de manutenção
A aplicação do monitoramento de condições de vibração com o VibSys® em uma máquina de papel apoia a transição da manutenção reativa para a manutenção baseada em condições e preditiva. Em vez de descobrir problemas durante paradas ou após reclamações de qualidade, as equipes de confiabilidade obtêm visibilidade antecipada dos padrões de degradação e podem planejar intervenções levando em conta as restrições de produção.
O monitoramento contínuo das condições da máquina ajuda a priorizar ações como a substituição de rolamentos antes que as caixas de rolamentos sejam danificadas, a correção de desalinhamentos após a troca de rolos antes que a vibração se torne recorrente ou a correção do desequilíbrio de ventiladores e bombas antes que cargas excessivas sejam transmitidas à estrutura da máquina. Isso reduz paradas não planejadas, evita danos secundários e contribui para um planejamento mais previsível das paradas de operação e das peças de reposição.
Ao monitorar o comportamento das vibrações tanto nos sistemas de acionamento críticos quanto no conjunto mais amplo de equipamentos auxiliares, as fábricas reforçam a confiabilidade dos equipamentos rotativos e o controle de longo prazo das condições das máquinas. O resultado é uma redução no número de rupturas de tela causadas por instabilidade mecânica, janelas operacionais mais estáveis e maior consistência na qualidade, além de operação energeticamente eficiente em toda a máquina de papel.
Treinamento online gratuito sobre vibração
Se sua equipe é responsável pela manutenção e confiabilidade de equipamentos rotativos na indústria de celulose e papel, o conhecimento básico sobre vibração facilita a tomada de medidas com base nos resultados do monitoramento de condições. A Istec oferece um treinamento on-line gratuito sobre Vibração Categoria 1 por meio da Istec Academy para profissionais que desejam uma introdução prática aos fundamentos da vibração e aos padrões típicos de falhas em máquinas.
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