Detecção de Falha de Rolamento com sensor de vibração

Quer fazer a detecção de falha em rolamento? Como já comentamos aqui no blog, a Dynamox desenvolve um sensor sem fio de vibração e temperatura, com aplicativo, plataforma web e gateway (opcional), para monitorar a saúde de equipamentos industriais.

Recentemente instalou-se a aplicação em uma grande empresa têxtil de São Paulo e um dos pontos monitorados foi o mancal do lado do acoplamento (LA) de um motor de acionamento.

Monitoramento do ponto

No decorrer do monitoramento, apareceram algumas alterações no padrão de vibração e temperatura tanto em termos de análise contínua dos dados, quanto na análise espectral e forma de onda.

Análise contínua para detecção de falha de rolamento

A análise da tendência da vibração e da temperatura nos pontos de monitoramento costuma dar um primeiro indicativo para a detecção de anomalias.

Com o monitoramento contínuo (com intervalo de amostragem de 10 min, por exemplo) pequenos gradientes e aumentos súbitos podem ser visíveis.

Ferramentas, como a média móvel, podem ajudar na visualização da tendência dos dados coletados. Assim, suavizam pequenas variações e evidenciando as grandes, como demonstrado nas imagens a seguir.

Monitoramento contínuo de Velocidade RMS triaxial

Monitoramento contínuo – Uso da média móvel

Como demonstrado, houve um aumento visível no padrão de vibração, principalmente no eixo radial, representado em rosa nas imagens.

Esse evento se manifestou também em termos de temperatura, como mostra a figura a seguir.

Monitoramento contínuo – Temperatura de contato

Obs: o medidor foi instalado com um ímã, o que pode dificultar a detecção destas alterações de temperatura.

Ainda assim, o sensor identificou a alteração significativa do padrão.

Para melhores resultados, recomendamos a instalação com parafuso para uma coleta mais fidedigna dos dados.

Análise espectral

Em geral, o segundo passo na avaliação de anomalias é a análise com base no espectro.

Com resolução e faixa dinâmica adequadas é possível realizar a identificação do defeito.

A imagem a seguir faz uma comparação entre duas espectrais triaxiais, uma realizada antes da falha, representada nas cores azul, rosa e amarelo, e outra realizada após o surgimento da anomalia, em cinza.

Percebe-se principalmente o aumento dos picos relacionados com defeitos BPFI (pista interna do rolamento) e BPFO (pista externa do rolamento). Juntas associadas à subida no carpete do espectro.

Análise da forma de onda

Outra importante ferramenta que possui informações sobre as características dos defeitos e detecção de falha é a forma de onda no domínio do tempo, especialmente em casos com características impulsivas e não-estacionárias.

O principal impacto do defeito é uma mudança na forma de onda, com a presença de impulsos periódicos, aumentando os valores de RMS e pico-a-pico, por exemplo.

Além disso, tipicamente o sinal de um rolamento novo tem característica ruidosa com baixa amplitude, sem presença de impulsos e estatisticamente próximo a um ruído branco.

Nas imagens a seguir é possível perceber o aumento desses valores.

A primeira imagem apresenta a forma de onda antes do defeito e a segunda ocorre após a detecção da falha.

Forma de onda antes do defeito

Forma de onda durante o defeito

Evidenciação da falha de rolamento detectada

Com base nos dados comentados acima, a Equipe de Manutenção da empresa interviu na máquina e constatou realmente a presença de defeito no rolamento, que apresentava passagem de corrente elétrica, evidenciadas pelas marcas características nas pistas do rolamento, conforme imagens a seguir.

Além disso, estas marcas podem ser um indicativo também sobre a saúde da máquina como um todo, levando a outras possíveis problemas como, por exemplo, problemas de aterramento, pane elétrica, sobrecarga ou curto-circuito, etc.

Uma investigação com “cross-checking” de informações e histórico da máquina é imprescindível nesta etapa.

Análise após a troca de rolamento

Após a substituição do rolamento, pode-se perceber uma significativa diminuição nos níveis de vibração, tanto em termos de monitoramento contínuo, quanto na análise espectral e forma de onda.

A imagem a seguir mostra em termos contínuos de vibração essa diminuição dos níveis.

Isso fica ainda mais visível ao comparar os espectros de vibração de durante e após a troca do rolamento.

O espectro do rolamento com detecção de falha é apresentado em cinza na figura abaixo. Já o espectro após a troca de rolamento é apresentado em azul, rosa e amarelo.

Perceba a redução significativa do nível de vibração em termos de picos relacionados com a BPFI e BPFO e no carpete do espectro.

Concluindo, essa redução nos níveis pode também ser visto na forma de onda, apresentada na mesma escala nas figuras abaixo.

Forma de onda após a troca de rolamento

Tabela sumarizando os parâmetros do sinal no tempo usando a aceleração (g):

A partir de agora vamos postar mais estudos de caso aqui no blog, exemplos de empresas que vem aumentando a confiabilidade de suas máquinas com a nossa solução.

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