Análise de vibração: Pico, Pico a Pico e RMS

Na análise de vibração, interpretar corretamente os sinais de um ativo, como Pico, Pico a Pico e RMS, e ser capaz de agir sobre eles é essencial para o sucesso da manutenção preditiva. 

Em geral, essa interpretação envolve a análise de sinais de vibração no domínio do tempo, ou seja, plotados em um eixo t.

Dessa forma, é possível identificar mudanças ou padrões de vibração por meio de parâmetros distintos.

Neste texto, vamos comentar algumas das métricas que ajudam nessa interpretação: pico, pico a pico, RMS e o fator de crista, que costuma complementar as três primeiras.

O que é o valor de pico na análise de vibração?

O valor de pico é a maior amplitude presente no sinal, também chamado de valor verdadeiro de pico (“true peak value”) em muitas plataformas. Seu aumento pode indicar o surgimento de impactos no sinal.

O valor de pico representa algo pontual e não leva em conta a energia total do sinal. Qualquer flutuação ou vibração transiente de maior valor pode influenciar essa métrica.

No exemplo abaixo, o mancal de um tambor de descarga de uma correia transportadora apresenta amplitudes de vibração próximas a 1g, com o eixo axial mostrando valores mais elevados.

Ao analisar de maneira detalhada, é possível observar que o pico desse sinal, com duração de 4s, corresponde a 1,1194g, ocorrido no tempo 2,52s.

Nesse caso, nenhuma outra parte do sinal importa, já que o valor de pico é somente o valor de maior amplitude.

➡️Veja também: Conheça as análises espectrais disponíveis na plataforma Dynamox

O que é o valor de pico a pico?

Outra métrica complementar é o valor de pico a pico: a medida do pico mínimo ao pico máximo do sinal. Assim como o valor de pico, seu aumento pode indicar o surgimento de impactos.

Da mesma forma, a amplitude pico a pico não fornece informação sobre a quantidade de energia dentro do sinal de vibração, apenas sobre os maiores e menores valores.

Seguindo no exemplo anterior, o maior valor é de 1,1194g, enquanto o menor corresponde a -0,6306g, ocorrido no momento 2,87s do sinal.

Ao calcular a distância de um ponto ao outro, obtém-se um valor de pico a pico de 1,75g para o eixo axial.

Veja novamente que o restante do sinal não importa. Um exemplo mais claro disso é o sinal a seguir, onde é possível observar impactos ainda mais expressivos.

Perceba como esses impactos destoam do restante do sinal e resultam em um valor de pico a pico final de:

1,4099 g + 0,9965 = 2,4064 g 

Joel Nunes, especialista em análise de vibração na Dynamox, comenta que a métrica pico a pico é essencial para o monitoramento de equipamentos de baixa rotação.

Ativos desse tipo geralmente apresentam baixas amplitudes de vibração e baixos valores de energia, o que dificulta o uso de métricas como RMS e favorece o uso de pico ou pico a pico.

Pico e pico a pico são métricas pontuais, com boa representatividade de impactos.

Para enriquecer a análise, porém, também é preciso olhar para uma métrica que represente melhor a energia total do sinal. É aí que entra o valor RMS.

O que é RMS na análise de vibração?

RMS (Root Mean Square) é o valor eficaz do sinal, calculado com base em toda a amostra através da fórmula abaixo.

De forma mais prática, é uma medida da energia vibratória do equipamento.

Diferentemente dos valores de pico e de pico a pico, o RMS não é algo pontual, mas sim uma representação da energia total do sinal.

Conforme uma falha progride em um ativo monitorado, o valor RMS tende a evoluir. Isso acontece porque o número de picos aumenta, impactando a energia total do sinal.

De forma geral, o RMS apresenta poucas alterações em estágios iniciais de falhas mecânicas, já que há pouca mudança na energia total do sinal. Conforme as falhas se agravam, porém, o RMS tende a aumentar de forma mais acentuada.

A maioria dos softwares de análise de vibração já traz o valor RMS calculado para interpretação do usuário.

Exemplo de RMS na análise de vibração

Vamos a um exemplo de um redutor de um moinho de bolas. Este redutor apresenta um defeito de erro de transmissão de força e movimento do engrenamento externo, coroa e pinhão. 

No canto superior esquerdo, tanto o valor de pico a pico (PP) quanto o RMS são mostrados pelo software. A diferença entre eles é considerável, justamente porque o RMS leva em conta todo o sinal.

Conforme a falha se agrava, esse valor tende a aumentar, indicando um nível maior de vibração no ponto monitorado, com mais impactos e maiores amplitudes.

Veja o caso desse mesmo redutor alguns meses depois (a mesma escala foi utilizada para ambos os gráficos plotados no domínio da velocidade): 

Um gráfico de tendência com limites bem ajustados costuma ser útil no acompanhamento da evolução desse tipo de falha.

Como o RMS é usado na análise de vibração

O gráfico a seguir mostra valores RMS em velocidade para o eixo horizontal do equipamento.

O ponto em verde corresponde à primeira forma de onda mostrada acima, com um RMS ainda controlado. Já o ponto em vermelho corresponde à última forma de onda, com RMS mais elevado, conforme a evolução do defeito.

Nesse segundo caso, os níveis de alarme A2 (o mais crítico) já haviam sido atingidos alguns meses antes, apontando essa evolução.

Segundo Joel Nunes, um dos benefícios do RMS na análise de vibração é justamente o quanto essa métrica costuma ser estável e previsível.

O valor RMS sofre menos influência de outliers do que pico e pico a pico, por isso costuma seguir uma tendência mais padronizada e fácil de acompanhar.

Além disso, normas como a ISO 10816/20816 costumam indicar limites de severidade em RMS, o que reforça seu uso como referência de acompanhamento.

Outras duas métricas de vibração são a curtose e skewess. São parâmetros estatísticos importantes porque descrevem qualitativamente a forma de um sinal de vibração.

Como um sinal digital é formado por pontos discretos no tempo, é possível tratar qualquer sinal de vibração como uma distribuição estatística de pontos de aceleração, velocidade ou deslocamento.

Pico, pico a pico e RMS: comparando as três métricas

Métrica	O que mede	Melhor uso	Sensível a outliers?
Pico	Maior amplitude instantânea do sinal	Detectar impactos pontuais	Sim
Pico a pico	Distância entre o pico máximo e o mínimo	Equipamentos de baixa rotação, folgas mecânicas	Sim
RMS	Energia total do sinal	Acompanhar tendência de falha, comparar com normas	Não, é mais estável

O que é fator de crista e quando ele complementa pico e RMS?

O fator de crista é a razão entre o valor de pico e o valor RMS de um mesmo sinal.

Ele existe justamente para preencher a lacuna entre essas duas métricas: enquanto o RMS mede energia total e o pico mede o valor mais alto isolado, o fator de crista mostra o quão “impulsivo” é o sinal, ou seja, o quanto os picos se destacam da energia média do restante do sinal.

Em rolamentos, esse comportamento costuma seguir um padrão característico: nos estágios iniciais de uma falha, os impactos ainda são raros e isolados, então o pico cresce mais rápido que o RMS e o fator de crista sobe.

Conforme a falha avança e os impactos se tornam mais frequentes, a energia total do sinal (RMS) passa a acompanhar o crescimento do pico, e o fator de crista tende a estabilizar ou até cair, mesmo com o sinal mais degradado.

Por isso, o fator de crista funciona como um indicador complementar de estágio inicial de falha, principalmente em rolamentos, quando usado ao lado do pico, do pico a pico e do RMS.

O que é o espectro na análise de vibração?

O espectro é o intervalo completo de frequências, do sinal com a frequência mais baixa até o de frequência mais alta.

A análise espectral serve para observar um sinal dentro desse intervalo, monitorando continuamente o espectro para capturar efeitos transitórios, sinais de baixa potência e outras fontes de interferência — e, assim, identificar possíveis falhas.

Por fim, Pico, Pico a Pico e RMS são o ponto de partida da análise. O próximo passo é reconhecer no espectro o que está gerando aquelas amplitudes.

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Perguntas frequentes sobre pico, pico a pico e RMS