Cepstro: a análise das famílias de harmônicos  

O Cepstro é uma ferramenta para que se investigue as estruturas periódicas em espectros de frequência. O método é o resultado do cálculo do transformada de Fourier inversa (IFT) do logaritmo do espectro de sinal estimado. Entenda mais sobre essa análise! 

Cepstro: como funciona? 

Para entender o conceito é interessante pensar em uma máquina em funcionamento. Naturalmente, este ativo produzirá vibração, derivada do movimento ou contato entre os possíveis componentes.

Se a máquina está funcionando adequadamente e não apresenta nenhum modo de falha (ainda que inicial) apresentará determinados padrões de vibração. Agora, se uma das engrenagens, por exemplo, possuir algum defeito, como um desgaste ou folga no dente, o padrão de vibração mudará.  

Novos padrões de vibração podem indicar onde está a falha. Isto é, se aparecer em baixa frequência pode estar associada a determinados componentes, assim como estará associado a outros, caso os sinais estejam em alta frequência. Situação que se refletirá na análise de Cepstro.

Na plataforma Dynamox, ela é representada dessa forma:

O que é a Análise Cepstro? 

Cepstro ou Cepstrum é uma técnica para identificar famílias de harmônicas e bandas laterais em sinais complexos e consistentes. Isto é, ao invés de se analisar um só componente do espectro, analisam-se famílias de harmônicas e as modulações do sinal. 

Sendo útil, portanto, para analisar o conjunto de frequências como um todo.

Desse modo, por meio dele, é possível analisar as periodicidades como se fossem uma forma de onda. O Cepstro é uma ferramenta muito útil para analisar engrenagens, especialmente os defeitos de engrenamento. 

Quem conhece um pouco da análise de vibração pode até estranhar, Cepstro utiliza uma nomenclatura um pouco diferente. Confira: 

• Análise espectral equivale a Análise do Cepstro 
• Espectro equivale a Cepstro 
• Frequência (Hz) equivale a Quefrequência (s) 
• Harmônico equivale a Rahmônico 

Saiba mais sobre o Cepstro no vídeo: 

Como utilizar essa forma de análise? 

As falhas nas engrenagens, às vezes, não ficam evidentes no espectro de aceleração. Por exemplo, um analista que não tem o Cepstro à disposição, mas desconfia de problemas em um redutor, por exemplo, tende a olhar o sinal de aceleração para identificar uma região de ressonância. 

Isto é, mapear a frequência portadora e a partir dela, analisar as bandas laterais (a frequência moduladora).  A partir disso, é necessário subtrair a frequência portadora da moduladora e assim encontrar a frequência específica que identificará a presença de uma frequência de folga, de engrenamento, de rotação de um determinado eixo e etc. Mas, com o Cepstro não é necessário fazer tudo isso. 

Para detectar uma falha com o Cepstro, o primeiro passo é ter o valor da Frequência de Engrenamento (GMF). Normalmente, a GMF apresenta bandas laterais da velocidade de operação. E em torno dela todos os picos são de baixa amplitude quando não há falha, uma vez que não há a excitação dessas frequências. A GMF é dada por:  

GMF = Número de dentes da engrenagem x velocidade da engrenagem (RPM) 

Ao definir esse valor, olha-se para a análise de Cepstro, deixando de lado a frequência portadora e focando no comportamento das bandas laterais. É ela, portanto, que vai definir a severidade do defeito.

Isto é, quanto mais bandas e quanto maior é essa energia, maior severa é a falha. Assim, desconsiderando-se a frequência normal e esperada do engrenamento, a análise se dá apenas sobre o que não “deveria” estar lá. 

O analista, então, pode aplicar a ferramenta apenas sobre as frequências identificadas nas bandas laterais e a partir disso gerar um laudo. Inclusive, esse comportamento no espectro de aceleração pode parecer bastante estável e não despertar a atenção para a necessidade de uma inspeção.

Por isso, o monitoramento de vibração de redutores tende a requerer o uso de mais de uma ferramenta ou tipo de análise. O conjunto permite a identificação da falha em estágio precoce, uma vez que defeito de engrenamento quando aparece na velocidade já está em estágios bastante avançados. 

Análise de caso: o uso do Cepstro  

Uma das aplicações mais usuais para a Cepstro é a análise de engrenagens, que contribui para a detecção de falha, como foi o caso em um redutor de torre de resfriamento. A detecção ocorreu porque o ativo é monitorado continuamente e de forma online pelos sensores Dynamox, cujos dados ficam disponíveis na plataforma web, onde é possível realizar a análise Cepstro. 

A análise foi aplicada para verificar a elevação na vibração após o componente retornar de um reparo. Assim, junto a outras análises espectrais, a Cepstro permitiu o diagnóstico de um contato irregular entre os dentes da engrenagem. 

O vídeo mostra a importância do uso em conjunto das ferramentas de análise. Além disso, demonstra uma aplicação do Cepstro para ressaltar a frequência “não desejada” daquilo que é o normal ou esperado no padrão vibratório do ativo. 

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