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Análise de Vibração – Indústria 4.0 (Nova Geração da Análise de Vibração)

Postado em 29 de abril de 2019 por

Análise de Vibração – Indústria 4.0 (Nova Geração da Análise de Vibração)

A indústria em geral vem tomando cada vez mais medidas para melhorar o sistema de manutenção fazendo com que haja aumento de disponibilidade dos equipamentos e diminuição de paradas não planejadas.

A análise de vibração é uma técnica que a muito tempo vem ajudando neste sentido. Com os resultados da análise de vibração é possível prever diversos tipos de falha (ex. desbalanceamentos, desalinhamentos, falha em rolamentos, entre outros), fazendo com que a fábrica tenha tempo para planejar a correção ou substituição de componentes de maneira assertiva.

A imagem abaixo mostra um espectro de análise de vibração, destacando a presença de harmônicos característico de folga.

Figura 1 – Espectro de harmônicos em um rolamento característico de folga.

Como funciona a análise de vibração convencional?

A análise de vibração convencional é realizada através de um coletor de dados portátil, onde o analista de vibração é responsável por coletar diversos pontos pré-determinados e posteriormente analisá-los para diagnosticar as possíveis falhas nos equipamentos.

Figura 2 – Análise de vibração realizada por coletor convencional.

Existem alguns pontos importantes a serem destacados nesse tipo de análise:

  • A periodicidade da coleta de vibração é na maioria dos casos semanalmente, quinzenalmente ou mensalmente dependendo da criticidade do equipamento;
  • As medições são realizadas ponto a ponto – dessa maneira a coleta de vibração em todos os equipamentos de uma fábrica demandam uma grande quantidade de tempo;
  • O diagnóstico de vibração depende totalmente da capacidade técnica e atenção do analista, ou seja, qualquer distração ou erro faz com que o diagnóstico possa ser errado;
  • A análise de vibração está limitada a acessibilidade do analista, ou seja, locais de difícil acesso (ex. redutor de torre de resfriamento) não podem ser medidos;

Quais os principais defeitos presentes em equipamentos?

Todos os equipamentos mecânicos estão sujeitos a falha, e elas causam uma enorme dor de cabeça a todos envolvidos no processo de manutenção. Aqui estão alguns dos principais defeitos que podem ser diagnosticados com a análise de vibração:

  • Desbalanceamento
  • Desalinhamento
  • Batimento
  • Ressonância
  • Vibração em correias
  • Vibração em engrenagens
  • Rolamentos
  • Vibrações hidrodinâmicas
  • Mancais de deslizamento

O que é a indústria 4.0?

Como todos sabem, já se passaram três revoluções industriais, e com elas vieram a produção em massa e linhas de produção, a eletricidade e tecnologia da informação, no entanto é chegada uma nova era industrial, chamada de quarta revolução industrial, ou indústria 4.0. É dito por estudiosos que essa será a com impacto mais profundo, pois com um conjunto de tecnologias possibilita a fusão do mundo físico, digital e biológico.

Quais são as tecnologias que permitem essa fusão?

As principais tecnologias que permitem a fusão desses mundos são:

Manufatura aditiva – adição de material com o intuito de fabricar objetos (Ex: impressão 3D);

Inteligência artificial – visa dar a softwares e robôs a capacidade humana de raciocinar e consequentemente automatizar processos;

Internet das coisas – possibilidade de objetos físicos conectarem-se a internet e executar uma ação de forma coordenada;

Biologia sintética – projetos de partes biológicas como enzimas, células e circuitos genéticos através de novos desenvolvimentos tecnológicos;

Sistemas ciber-físicos – fusão entre o mundo físico e digital, ou seja, todos os processos que ocorram em função de um objeto são digitalizados;

Simulações computacionais – construção de modelos em CAD e simulações das condições operacionais, obtendo resultados muito próximos do real;

Figura 3 – Pilares da indústria 4.0.

O que é a nova geração da análise de vibração?

A nova geração da análise de vibração está relacionada a redução dos custos dos sensores combinada a evolução de softwares e aplicativos que possibilitam a interligação dos dados dos sensores com o usuário.

De modo geral, a nova geração da análise de vibração consiste na ideia de que todas as máquinas vão possuir os seus próprios sensores de vibração, e o monitoramento será contínuo.

Aliando esse fator aos temas introduzidos mais acima, vemos que essa nova geração de análise, vem de maneira a facilitar ainda mais a manutenção de máquinas e equipamentos, pois cada dado recebido é visto quase que instantaneamente por algum responsável, dizendo a ele exatamente como a máquina está se comportando, se algum defeito está acontecendo e qual defeito é esse.

Nesse caso a periodicidade da coleta de dados para a análise de vibração para de ser mensal, quinzenal e semanal, e pode ser a cada 12 horas, uma hora, ou até menos, dependendo somente da programação do tempo entre as coletas. Outro fator também extremamente importante, é que se perde a necessidade de que alguém sempre pare o que está fazendo para fazer a coleta desses dados já que os sensores estão sempre nos pontos de medição e estão mandando o sinal nos momentos programados.

No entanto não são só benefícios – atualmente os acelerômetros utilizados para esta finalidade são do tipo MEMS (Sistemas Micro-Eletro-Mecânicos) e em sua grande maioria de modelos podem apresentar dificuldades no diagnóstico de algumas falhas pelos fatores listados abaixo:

  • Frequências de Amostragem – a grande maioria dos modelos de acelerômetros MEMS possuem amostragem inferior a 2kHz, não sendo capazes de diagnosticar defeitos iniciais em rolamentos através da técnica de envelope;
  • Resistência a Temperatura – por serem circuitos eletrônicos, os acelerômetros podem se danificar com temperaturas geralmente acima de 85ºC;
  • Ruído – a grande maioria dos modelos apresentam níveis de ruídos que atrapalham o processamento de sinal e dificultam o diagnóstico de falhas que possuem pouca energia no sistema (ex. falha em rolamentos);

De qualquer maneira, os fabricantes desses sensores estão investindo cada vez mais para melhorar a qualidade dos acelerômetros, aumentando a frequência de amostragem, resistência a temperatura e diminuindo o ruído dos mesmos.

Com todas essas informações apresentadas, concluímos que não podemos ficar parados no tempo, pois os avanços tecnológicos estão chegando com tudo e trazendo consigo uma nova era de industrialização, essa caminhada é extremamente importante para o desenvolvimento, tanto no segmento industrial, quanto na saúde, sustentabilidade, e segurança de todos.

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