OPERATIONAL DEFLECTION SHAPE (ODS) – SEPARADORA CENTRÍFUGA

Neste artigo faremos um resumo de um trabalho de ODS que fizemos em 2019 no equipamento denominado “Separadora Centrífuga”.

 

Figura 1 – Separadora centrífuga.

 

Esse equipamento consiste em um motor elétrico, redutor e rotor centrífugo como mostra a imagem abaixo.

 

Figura 2 – Detalhe do equipamento analisado.

 

A denominação das peças do conjunto que serão comentadas ao decorrer desse artigo, são mostradas abaixo:

 

Figura 3 – Denominação das peças comentadas no artigo.

 

A reclamação do cliente era de vibração excessiva em todo o conjunto, levando a 02 principais falhas:

• Trincas on “Casing”
• Quebra de Parafusos em diversas uniões

Para a investigação detalhada da vibração do equipamento, foi realizado um ODS nos 02 conjuntos para identificar a causa raiz do problema.

A análise de ODS consiste na visualização do movimento da máquina, através da medição de vibração de diversos pontos na estrutura. O resultado desse trabalho é um vídeo mostrando a vibração de maneira amplificada do conjunto.

Caso tenha interesse em entender mais a fundo sobre essa técnica, acesse nosso artigo onde detalhamos passo a passo para a realização de um ODS. à  https://ensus.com.br/operating-deflection-shape/

Os pontos de medição selecionados para os dois conjuntos da Separadora Centrífuga, são mostrados abaixo:

 

Figura 4 – Pontos de medição de vibração para cada Centrifuga Separadora.

 

Nesse trabalho foram medidos 151 pontos em cada conjunto, considerando as 03 direções (X, Y, Z). A quantidade de pontos de medição está diretamente relacionada com a precisão do vídeo gerado no final do trabalho, ou seja, quanto mais pontos forem medidos melhor será a resolução e fidelidade com a vibração real do equipamento.

Após a medição de todos os pontos, foi elaborado um gráfico contendo todos os espectros dos pontos medidos, como mostra a imagem abaixo:

 

Figura 5 – Espectros de todos os pontos medidos.

 

Como pode ser visto acima, as frequências de 10Hz, 20,5Hz e 38Hz são destacadas nos dois conjuntos. A amplitude de vibração da Separadora 02 em 10Hz é a que apresenta as maiores amplitudes de vibração, chegando a ~23mm/s.

Gerando o vídeo de ODS da Separadora 01 e 02 em 10Hz, temos:

SEPARADORA 01

 

Figura 6 – Vídeos de ODS em 10Hz da Separadora 01.

 

SEPARADORA 02

Figura 7 – Vídeos de ODS em 10Hz da Separadora 02.

 

Algumas observações importantes são propostas:

• A maior vibração da Separadora 01 ocorre na região do motor, redutor e casing;
• A maior vibração da Separadora 02 ocorre na região do casing e carcaça do equipamento;
• O modo de vibração da carcaça da Separadora 02 é similar ao modo natural de uma estrutura desse tipo, mostrando que o equipamento opera em ressonância;

Analisando mais a fundo as frequências previamente destacadas de 10Hz, 20,5Hz e 38Hz, notamos que:

• 10Hz – é a frequência de operação de uma transportadora vibratória que está no piso inferior da Separadora Centrífuga;
• 20,5Hz – é um harmônico de 10Hz;
• 38Hz – é a frequência de operação da Separadora Centrífuga;

Dessa maneira, pode-se concluir que a transportadora vibratória está transferindo a vibração para a Separadora Centrífuga e ocasionando os problemas mencionados acima.

A Transportadora Vibratória é conectada a Separadora Centrífuga através de um plástico, de acordo com a imagem abaixo:

 

Figura 8 – Conexão entre Transportadora Vibratória e Separadora Centrífuga.

 

Para certificar que o problema é realmente a Transportadora Vibratória, foi proposto uma nova medição de vibração considerando as seguintes etapas:

• Condição 01:
  • Centrífuga Separadora – Desligada
  • Transportadora Vibratória – Desligada
• Condição 02:
  • Centrífuga Separadora – Desligada
  • Transportadora Vibratória – Ligada
• Condição 03:
  • Centrífuga Separadora – Ligada
  • Transportadora Vibratória – Ligada
• Condição 04:
  • Centrífuga Separadora – Ligada
  • Transportadora Vibratória – Desligada

 

Figura 9 – Centrífugas separadoras 1 e 2.

 

Os acelerômetros foram posicionados na carcaça das Separadoras Centrífugas, região de maior vibração de acordo com o ODS, de acordo com a imagem abaixo:

 

Figura 10 – Posição dos acelerômetros no teste.

 

Os resultados são apresentados abaixo:

 

Figura 11 – Gráfico com o resultado de vibração.

 

Como pode ser observado acima, a vibração inicialmente é zero, e por volta de 1,5min ela sobe atingindo valores na ordem de 25mm/s. Note que até 8min de teste, apenas a Transportadora Vibratória está ligada, comprovando a fato de que a transferência de vibração ocorre por este equipamento.  Após 8min, a Separadora Centrífuga é ligada e a vibração se mantem a mesma até 12,5min quando a Transportadora Vibratória é desligada fazendo com que a vibração caia para valores abaixo de 5mm/s.

A transferência de vibração de um equipamento para outro pode ocorrer através do plástico ou estrutura civil, e para sanarmos essa dúvida foi realizado outro teste onde o plástico que conecta uma máquina e outra foi solto, conforme imagem abaixo:

 

Figura 12 – Plástico solto.

 

Os resultados do novo teste são apresentados abaixo:

 

Figura 13 – Gráfico com o resultado de vibração.

 

A vibração reduziu para valores inferiores a 5mm/s comprovando a teoria de que o plástico transfere a vibração para a carcaça da Separadora Centrífuga 02.

 

As conclusões gerais do trabalho são:

• Os altos valores de vibração encontrados durante a operação dos equipamentos são devido a transferência de vibração da Transportadora Vibratória para as Separadoras Centrífugas;
• O modo de vibração da Separadora 02 em 10Hz é característico de uma frequência natural, mostrando que a estrutura está em ressonância – isso explica o fato de que uma pequena energia de vibração seja capaz de ocasionar grandes oscilações na carcaça;
• Pode-se notar algumas diferenças geométricas na carcaça da Separadora Centrífuga 01 e 02, explicando a diferença de vibração existente entre um equipamento e outro;

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