Espectro em cascata: Solução pioneira na manutenção

Espectro em cascata: a Dynamox é uma das pioneiras no mundo a disponibilizar gráficos web em 3D interativos para visualização da evolução de dados de análise espectral em um ponto monitorado pelos sensores sem fio de vibração e temperatura, os DynaLoggers, durante um espaço de tempo.

Desta forma, é possível rotacionar, arrastar e ampliar ou reduzir o gráfico, permitindo uma inspeção minuciosa da evolução das espectrais.

Além disso, diferentes escalas de cores e anotações estão disponíveis para facilitar a elaboração de relatórios de diagnóstico de falhas. Isto é, as equipes de manutenção preditiva de indústrias de diferentes segmentos podem aproveitar essas ferramentas na gestão da manutenção e dos ativos.

O gráfico espectro em cascata (também conhecido como cascata espectral) permite a visualização de uma série de espectros de um mesmo ponto de monitoramento coletados em diferentes momentos em um único gráfico.

Uso dos Espectros de Cascata

Esta ferramenta é fundamental para a observação de variações nos espectros ao longo do tempo. Assim, é possível evidenciar o surgimento de falhas prematuras ou mudanças na condição de operação do equipamento em termos de faixas de frequência. 

Tradicionalmente, este tipo de gráfico é estático ou possui pouca interação. Por isso, é gerado em plataformas offline devido à complexidade computacional, o que significa que um software ou plataforma precisa ser instalado previamente no computador.

Além disso, costumam-se carregar dados a partir de coletores offline um a um para obter as medidas espectrais realizadas.

Neste caso, o limite do uso desses dados pode ser grande, com dezenas de espectros mostrados ao mesmo tempo.

Em softwares online, o espectro em cascata é comumente apresentado em forma de bandas ou com espectros menores (< 6400 linhas) ou com pouco espectros (< 10 coletas). Assim, garantindo a performance no momento de geração do gráfico. Mas, estes podem possuir limitações com relação ao uso de marcadores, filtros e movimentação no gráfico.

Solução Dynamox

A Dynamox criou uma solução diferenciada. Ela permite gerar o gráfico na Plataforma Dynamox Web, no navegador do cliente, usando dados armazenados em nuvem e totalmente online, interativo e customizável.

A manipulação gráfica também é simples e rápida. Isto é, um gráfico pode ser facilmente movimentado ou girado ao arrastar o mouse, como em aplicações 3D comuns.

O principal desafio por trás desta aplicação é disponibilizar o gráfico de espectro em cascata com um grande número de coletas ao mesmo tempo.

Em termos de performance, na Plataforma Dynamox Web, este gráfico pode ser gerado em menos de 5 segundos (dependendo da velocidade da conexão da internet). O tempo em questão é uma média para 10 espectros com 16 mil linhas cada.

Assim, para geração de gráficos com mais espectros esse tempo pode ser relativamente maior. 

Para garantir o diagnóstico e geração de relatórios, os espectros de aceleração, velocidade e deslocamento estão disponíveis para visualização. Junte deles, estão disponíveis filtros passa-baixa, passa-alta e passa-banda.

Além disso, os gráficos contam com marcadores inovadores que se movimentam com o gráfico. Além dele, um esquema de cores que destacam picos e bandas de defeitos em cada coleta.

Tendência espectral x Espectro em cascata

Ao contrário dos gráficos de tendência espectral, que permitem observar a evolução de métricas globais ou por bandas de frequência, o espectro em cascata exibe os espectros da mesma maneira em que são visualizados nas análises espectrais individuais.

Desta forma, é possível acompanhar todas as suas nuances. Por exemplo, o surgimento de harmônicos, uma evolução de níveis em uma banda específica ou, ainda, variações na frequência fundamental de operação de máquinas rotativas. 

A Figura 1 mostra um exemplo da visualização do espectro em cascata. Neste caso, a ferramenta permite identificar a evolução de um defeito do rolamento de um mancal de tambor de desvio de um transportador de correia, caracterizado pela ressonância na faixa de 600 a 800 Hz.

Como acessar

O acesso ao espectro em cascata ocorre a partir de Spot Viewer (Figura 2) ou Spectral Viewer (Figura 3). Em seguida, é possível selecionar quais espectros serão visualizados, (Figura 4).

Veja figura 2: Acesso ao espectro em cascata a partir da Spot Viewer

Figura 3: Acesso ao espectro em cascata a partir da Spectral Viewer

Figura 4: seleção de espectrais para visualização em cascata

Configurações

Vale lembrar que a exibição em formato de cascata só é possível para espectrais de mesma configuração. Ou seja, frequência máxima, eixo monitorado e duração serão os mesmos para todas as espectrais visualizadas na cascata.

Espectro em cascata: filtragem por aceleração RMS

É comum a ocorrência de coletas espectrais quando a máquina está desligada. Desta forma, o campo limiar de aceleração RMS permite a exibição apenas espectrais com níveis de vibração acima deste valor, em todos os eixos.

Recursos da solução

Uma vez na tela de espectro em cascata, diversas ferramentas estão disponíveis para facilitar o diagnóstico de falhas.

Interatividade

O usuário pode interagir com o gráfico utilizando apenas o mouse. Isto é, pode-se navegar no gráfico rotacionado-o utilizando o botão esquerdo, arrastado utilizando o botão direito e ampliado ou reduzido, utilizando o botão de scroll.

Grandezas do espectro em cascata

Assim como nas telas de visualização de espectro, o usuário pode escolher a grandeza física desejada (aceleração, velocidade e deslocamento) diretamente na barra de ferramentas. Opção localizada logo acima do gráfico.

No eixo da frequência, é possível visualizar os espectros em Hz ou CPM e escolher entre a escala logarítmica ou linear para melhor visualização.

Filtros passa-baixa, passa-alta e passa-banda

Filtros de frequência tradicionais são adequados em todos os espectros da cascata. Os limites mínimo e máximo de frequências visualizadas se atualizam automaticamente quando há a aplicação do filtro.

Anotações

É possível adicionar anotações em espectrais individuais ou em todas simultaneamente para a confecção de relatórios. Veja um exemplo típico na Figura 6:

Figura 6: exemplo de anotações no espectro em cascata

Escalas de cores do espectro em cascata

Diferentes escalas de cores estão disponíveis para evidenciar a informação transmitida pelo espectro em cascata. A versão atual conta com as opções de: escala de cores por máximo global (a), máximo por espectral (b), uma de cada cor (c) e todas com a mesma cor para o eixo selecionado (d), ilustradas abaixo. 

No caso de aplicação de defeito em rolamento, por exemplo, a visualização (a) permite identificar que os valores máximos de amplitude. Estes que se concentram nas últimas espectrais do período analisado e que são significativamente maiores que aquelas no início. Já a visualização (b) revela que, em todas, as maiores amplitudes se concentram na mesma faixa de frequência.

A combinação destas duas informações resulta na conclusão de que há uma mesma zona de ressonância presente em todos os espectros. Além disso, vê-se a evolução com o passar do tempo, justificando um plano de intervenção para evitar a quebra deste rolamento.

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