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ANALISE DE VIBRAÇÕES – MODULO I

F2


F1

• Manutenção preditiva tem como conceito o ato de predizer o estado de desgaste ouintegridade dos componentes de máquina, isso hoje na industria. Mas manutenção preditivaé mais do que meramente o ato predizer, é sistema de manutenção que permite aaculturamento na industria que permite ao modelo de industria moderna o controle egestão e seus equipamentos. Podemos definir manutenção preditiva também como umaidéia de controle para crescimento e racionalização de recursos na indústria.

• Outro conceito de manutenção preditiva que também esta certo é o ato de mensurar porquaisquer meio de controle ou parâmetros o desgaste ou condição do equipamento.

VIBRAÇÕES MODULO I – O QUE PREDITIVA?

quaisquer meio de controle ou parâmetros o desgaste ou condição do equipamento.Podemos citar como modelos de controle:

• Temperatura:


• Analise de Óleo (Tribologia);

• Medições de corrente (elétrica);

• Medições de pressão (hidráulica);

• Medições de desgaste feitas com instrumentos;


• Medições de desgaste feitas com instrumentos;

• Medições de vibração (mecânica);

• Varias outros modelos de controle que podem ser considerados como manutenção preditiva, ato ou efeito de controlar através de valores mensuráveis determinada condição ou integridade de um equipamento ou processo.

• Dos modelos de manutenção preditiva citados podemos afirmar que um dos modelos de melhor empregabilidade e que obtém o resultado em prazos mais curtos é a Analise de vibração.


• Manutenção preditiva também pode ser definida como um conjunto de ações quepermitem manter ou restabelecer um estado operacional ou assegurar a funcionalidade doequipamento.

• Existem basicamente 3 tipos de manutenção:

1. Manutenção corretiva;

2. Manutenção sistemática (preventiva);


2. Manutenção sistemática (preventiva);

3. Manutenção condicional ou preditiva.


• Manutenção corretiva é a mais antiga das manutenções, política que corresponde a uma atitude curativa, efetua-se o conserto após a quebrado do equipamento, as características da manutenção corretiva são negativas:

1. Na medida que os equipamentos vão envelhecendo o custo da manutenção aumenta consideravelmente.

2. As quebras não previstas traduzem-se por uma parada imprevista. Gerando grandes perdas de produção.


• Manutenção sistemática (preventiva), aplica critérios estatísticos, recomendações dofabricante e conhecimentos práticos sobres os equipamentos. E definido um programa demanutenção com intervenções e troca de componentes em períodos pré definidos. Avantagem deste tipo de manutenção é que as operações de parada são pré definidas,permitindo o gerenciamento adequado da produção. As desvantagens são:

1. Custo de produção se eleva pois passa a englobar as perdas das paradas.

2. Desmontagem acarreta em troca de peças, aumentando o custo da manutenção.

3. A desmontagem e remontagem podem acontecer de se danificar um componente que antesestava bom.


• Manutenção preditiva ou condicional, é o tipo de manutenção que esta condicionada aalgum tipo de informação reveladora do estado de degradação do equipamento. Nesse tipode manutenção as inspeções periódicas se limitam ao monitoramento dos parâmetros quepossam indicar o estado de desgaste do equipamento.

Se algum parâmetro monitorado indicar uma falha no funcionamento de um determinadocomponente, faz-se um tendência evolutiva do defeito e quando chega-se a níveisconsiderados críticos de falha programasse a intervenção somente no componente que esta


considerados críticos de falha programasse a intervenção somente no componente que estaapresentando a falha.

A principal vantagem dessa manutenção é a diminuição dos custos e produção emanutenção. As interrupções periódicas não existem nessa manutenção e tem umadiminuição significativa das probabilidades de interrupção abrupta do processo. Vantagens:

1. Aumento da vida útil dos componentes e equipamentos.

2. Eliminação de paradas abruptas

3. Diminuição dos estoques de peças.

4. Diminuição do custo de manutenção.

5. Minimização das paradas não programadas.


• Vibração pode ser tecnicamente definida como a oscilação de um corpo em torno de um referência, a vibração esta presente em torno de todos os meios físicos de nosso quotidiano, nos aviões, carros, na industria em nosso corpo e varias situações do dia a dia. Muitas vezes as vibrações em determinadas condições são maléficas, causando desgaste e danos muitas vezes irreparáveis.

• As vibrações na industria e na manutenção preditiva tem como idéia o seguinte princípio: todos os equipamentos e componentes do equipamento geram vibração, mapeando as freqüências de vibração de cada componente podemos associar a sua condição e integridade

VIBRAÇÕES MODULO I – O QUE VIBRAÇÃO?

freqüências de vibração de cada componente podemos associar a sua condição e integridade associando freqüência e amplitude. Portanto nesse conceito já temos praticamente a definição da função do analista de vibrações, serve ao analista de vibrações conhecer as freqüências de desgaste e correlacioná-las a suas amplitudes determinando onde esta os componentes de maior desgaste e indicam a equipe de manutenção onde direcionar os esforços.

• Algumas condições determinadas vibrações são necessários e induzidas, como em motovibradores e bielas, mas mesmo nesses equipamentos tidos como especiais as vibrações podem ser monitoradas.


• Considerando que a deterioração do equipamento traduz-se por um modificação da energiavibratória e a conseqüência disso é o aumento das amplitudes das vibrações, podemos com aaquisição dessas vibrações em pontos determinados acompanhar a evolução desse sinal eidentificar novos eventos que determinam as falhas. O aparecimento de níveis abruptos sãoindicadores de uma degradação ou má funcionalidade dos componentes.

• Na analise de vibrações é necessário utilizar técnicas de processamento do sinal com oobjetivo de extrair o número maior de informações possível que possa ser correlacionadocom alguma característica de falha do equipamento. Os sinais processados mais comuns são:

VIBRAÇÕES MODULO I – O QUE ANALISE DE VIBRAÇÃO?

com alguma característica de falha do equipamento. Os sinais processados mais comuns são:

1. Espectro de aceleração

2. Espectro de velocidade

3. Envelope de aceleração

4. Sinal no tempo

• Existem outros processamento também menos comuns como diagramas de orbita, gráficopolar, cepstrum, espectro de corrente elétrica entre outros.


• Para entendermos vibração temos que ter em mente alguns conceito de física e um desse conceitos é o sistema massa/mola, através do conceito massa mola podemos entender o conceitos de ressonância, freqüência, período, freqüência natural:

• K= rigidez da mola (N/m)

• m= massa.a

• C= constante amortecimento do conjunto

VIBRAÇÕES MODULO I – SISTEMA MASSA/MOLA?

• C= constante amortecimento do conjunto


Massa M

MolaCte. k

AmortecedorCoeficiente C

FP=k

2.π1

m

• Não há como separar os conceitos de vibração e freqüência, funciona como se tentássemosnegar a associação dos olhos e da visão, impossível.

• Freqüência é uma grandeza física ondularia que indica o número de revoluções (ciclos,revoluções, oscilações) por unidade de tempo. Podemos medir o tempo decorrido duranteum movimento de vibração, esse tempo recebe o nome de período. De forma simplesdefinimos freqüência como o numero de eventos em um determinado intervalo de tempo.Já o tempo de realização de um ciclo chamamos de período.

VIBRAÇÕES MODULO I – O QUE É FREQUENCIA?

• Freqüência F é numero de repetições (periodo) deste fenômeno em segundos.

• Para um sinal senoidal:

• Exemplo: A rotação de um motor 1800 rpm, portanto:

1800/60= 30 Hz ou rps.

• Freqüência informa a origem da vibração!


1 sec.1 Hz = 1 ciclo por segundo

X = A0-p.sen(ωωωω.t+ϕϕϕϕ) ωωωω = 2.ππππ.F

• Período como vimos é o tempo de realização de um ciclo ou evento, o período pode ajudar a definir as freqüências fundamentais e rotações dos equipamentos.

• Período T é o intervalo de tempo que separa duas passagens sucessivas em uma mesma posição e sentido.

• Período se exprime em segundos (s):

VIBRAÇÕES MODULO I – O QUE É PERÍODO?

T=1 T

• Período define a duração da volta do eixo da maquina.


T=1

F

• As grandezas de vibração utilizadas são:

� Deslocamento;

� Velocidade;

� Aceleração.

• Essas grandezas físicas estão ligadas entre si por relações matemáticas. Essas relações são

VIBRAÇÕES MODULO I – QUE GRANDEZAS USAMOS ?

• Essas grandezas físicas estão ligadas entre si por relações matemáticas. Essas relações são simples para um sinal puramente senoidal.

• A escolha de uma ou outra grandeza é fundamental na analise de vibração.


• O deslocamento quantifica a amplitude máxima de um sinal de vibração. Historicamente essa foi primeira grandeza a ser utilizada, devido aos recursos utilizados no inicio das primeira medições de vibração.

VIBRAÇÕES MODULO I – DESLOCAMENTO?

D

T=1/F


DUm sinal de vibração senoidal gerado por um desbalanceamento simples pode ser expresso por:

d(t) = D.sen (2.π2.π2.π2.π.F.t+ϕϕϕϕ)

A unidade utilizada para a medição de deslocamento é o micron (µm)

• Em Física, velocidade (símbolo v) é a medida da rapidez com a qual um corpo altera suaposição. A velocidade média, que é uma medida da velocidade, é a razão entre umdeslocamento e o intervalo de tempo levado para efetuar esse deslocamento.

• A velocidade de um movimento corresponde à variação da sua posição com o tempo.Matematicamente, a velocidade se exprime pela derivada do deslocamento em relação aotempo:

VIBRAÇÕES MODULO I – VELOCIDADE?

v(t)=d[d(t)] T=1/F


v(t)=d[d(t)]

dt

T=1/F

VUm sinal senoidal gerado por um desbalanceamento simples se expressa por:

v(t) = V.sen (2.π2.π2.π2.π.F.t+ϕϕϕϕ)

A unidade utilizada é o mm/s

• Em Física, a aceleração (símbolo: a) é a taxa de variação (ou derivada em função do tempo)da velocidade. Ela é uma grandeza vetorial de dimensão comprimento/tempo² ouvelocidade/tempo. Em unidades SI, é quantificada em metro por segundo ao quadrado(m/s²). No CGS, é quantificada em Gal, sendo que um Gal equivale a um centímetro porsegundo ao quadrado (cm/s²).

VIBRAÇÕES MODULO I – ACELERAÇÃO?

T=1/FA aceleração de um movimento corresponde à variação da velocidade com o tempo.


A

variação da velocidade com o tempo. Matematicamente, a aceleração se exprime como a derivada da velocidade com o tempo.

a(t)=d[v(t)]

dt

a(t) = A.sen (2.π2.π2.π2.π.F.t+ϕϕϕϕ)

A unidade utilizada é g.

• Para o caso de uma vibração puramente senoidal, os valores mensurados em deslocamento, velocidade e aceleração são ligados por funções simples relacionadas com a freqüência:

VIBRAÇÕES MODULO I – RELAÇÃO ENTRE AS GRANDEZAS ?

V=A

2.π.FV=1561.

A

F


D=V

2.π.F

D=A

4.π2.F2

com as unidades:� D em µm� V em mm/s� A em g

F

D=159.V

F

D=248199.F2

Nota: 1g = 9.80665 m/s2

• O deslocamento é inversamente proporcional ao quadrado da freqüência. Quanto maior afreqüência, menor o deslocamento: é utilizado para freqüências muito baixas:

F ≤≤≤≤ 100 Hz

• A velocidade é inversamente proporcional à freqüência. Quanto maior a freqüência, menora velocidade: é utilizada para freqüências baixas:

F ≤≤≤≤ 1000 Hz

• A aceleração, representativa das forças dinâmicas, não depende da freqüência: este é um

VIBRAÇÕES MODULO I – INFLUENCIA DAS GRANDEZAS ?

• A aceleração, representativa das forças dinâmicas, não depende da freqüência: este é umparâmetro privilegiado em análise de vibrações pelo seu grande domínio de freqüências.

0 ≤≤≤≤F ≤≤≤≤ 20000 Hz


• A Transformada de Fourier, baptizada em homenagem a Jean-Baptiste Joseph Fourier, é umatransformada integral que expressa uma função em termos de funções de base sinusoidal,i.e., como soma ou integral de funções sinusoidais multiplicadas por coeficientes("amplitudes"). Existem diversas variações directamente relacionadas desta transformada,dependendo do tipo de função a transformar.

• O conjunto de definições e princípios expostos adiante são baseados na hipótese que o sinal

VIBRAÇÕES MODULO I – O QUE É FFT (FOURIER)?

• O conjunto de definições e princípios expostos adiante são baseados na hipótese que o sinalé uma senóide pura.

• Da prática, as vibrações reais são infinitamente mais complexas, constituidas de um grandenúmero de componentes de origens múltiplas e moduladas por um grande número deparâmetros.

• Não obstante, nós veremos adiante que vibrações complexas podem aparecer com asuperposição de componentes elementares puramente senoidais para o qual estes princípissão aplicáveis. A transformação tempo - freqüência ou transformada de Fourier é uma dasferramentas utilizadas com este propósito.


• O sinal de vibração temporal é composto de sinais periódicos e não periódicos (ruído de fundo). Todas as componentes são somadas ao sinal resultante.

VIBRAÇÕES MODULO I – O QUE É SINAL NO TEMPO?


• A decomposição de um sinal de vibração periódico complexo em suas diferentescomponentes senoidais, representadas cada uma delas por sua amplitude Ai e sua freqüênciaFi é feita por uma transformação tempo - freqüência chamada de Transformada de Fourier.

• Esta função matemática faz uma transposição do sinal de domínio temporal para o domíniofreqüêncial. A representação do sinal obtido é denominado espectro em freqüências.

• A Transformada de Fourier é implementada pelos analisadores de espectros modernos e são

VIBRAÇÕES MODULO I – O QUE É SINAL NO TEMPO (FFT)?

• A Transformada de Fourier é implementada pelos analisadores de espectros modernos e sãochamadosde FFT (Fast Fourier Transform ou Transformada Rápida de Fourier).



F1=1/T1

A1rmsFFTFFT


F2=1/T

2 A2rmsFFTFFT


FFTFFT

O espectro final contem um conjunto de freqüências senoidais (picos discretos) constituidos do sinal de vibração original.


FFTFFT


Sinal temporal

Sinal freqüencial


FFTFFT


4.F


F0

2.F0

3.F0

4.F0

Sinal com domínio no

tempo

Noção de amplitude e de freqüência:

A análise das diferentes fontes sonoras podem ser feitas:

� Pela amplitude: dos sons mais baixos para os mais altos.

� Pela freqüência: dos sons mais graves para os mais agudos.

� Uma analogia pode ser feita com uma orquestra. A música é a soma de diversas amplitudes e

VIBRAÇÕES MODULO I – AMPLITUDE

� Uma analogia pode ser feita com uma orquestra. A música é a soma de diversas amplitudes efreqüências:

� O tambor pelos sons graves

� O violino pelos sons agudos

� Uma analogia pode ser feita com uma orquestra. A música é a soma de diversas amplitudes efreqüências:

� O tambor pelos sons graves

� O violino pelos sons agudos


• Não há como desvincular a amplitude do sinal pela grandeza escolhida para monitoramento,pois as unidades e valores se diferenciarão de acordo com essa escolha.

• As vibrações de uma máquina são percebidas pelo simples contato da mão com a suaestrutura.



• Outro fator que interfere na amplitude do sinal é posicao que é instalado o sensor devibracao, devemos ter mente alguns detalhes sobre rigidez do ponto onde se instala o sensor.Não há como obter um sinal confiavel medindo em partes não rígidas do equipamento.

• É raro se conseguir fazer a distinção das origens das fontes de vibração com as mãos, pode-sesentir a vibracao mas nao distinguir as vibracoes.

• A percepção da energia de vibração é diferente dependendo de onde a mão ou sensor écolocado: mancal (1), carcaça (2), skid (3) e no chão (4). Em locais distantes do ponto de


colocado: mancal (1), carcaça (2), skid (3) e no chão (4). Em locais distantes do ponto deorigem da vibracao pode se perder a amplitude ou aumentar em alguns casos dando a falsaobservacao de melhora ou piora da condicao da maquina.


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• Portanto a posição do instalcao do sensor é fundamental para a confiabilidade da amplitudee do sinal.

• A escolha das grandezas interferem da seguinte maniera: sabe-se que as grandezas para aanalise de vibração deslocamento, velocidade e aceleração. Cada grandeza dessas citadaspodem obviamente ser convertidas uma pela outra, mas o ajuste do sinal primeiro a sercoletada é fundamental para a confiabilidade do sinal, ou seja, tecnicamente é possivel seconverter uma grandeza pela outra nos softwares de vibraçoes atuais, mas a condiçãooriginal de aquisição do sinal é de uma confiabilidade maior, atraves de testes pode secomprovar.


original de aquisição do sinal é de uma confiabilidade maior, atraves de testes pode secomprovar.

• A maneira mais confiavel de se transformar um sinal pelo outro é atraves do pósprocessamento, ferramenta qua existe em alguns softwares que permite adquirir o sinal notempo (materia prima) e gerar o espectro no proprio computador após a coleta.

• As unidades estão relacionadas as grandezas e amplitudes, as grandezas e suas unidades demedida são:

1. Deslocamento (microns - µm)

2. Velocidade (mm.s)

3. Aceleração (g ou g`s) -


Nota: 1g = 9.80665 m/s2

• Os sinais de vibração pode ser classificados em 3 tipos, vibração periódica, vibração aleatóriae vibrações transitórias.

1. Vibração Periódica são vibrações que se repetem em intervalos de tempo. São as vibraçõesno diagnóstico de máquina, a cada ciclo de rotação da-se a repeitção dos eventos damáquina. A maioria dos sinais são periodicos.

VIBRAÇÕES MODULO I – TIPOS DE VIBRAÇÃO

máquina. A maioria dos sinais são periodicos.


2. Vibração Aleatória são vibrações que em máquinas normalmente são de origem hidráulica ouaerodinâmica. São exemplos a cavitação e instabilidade de bombas hidráulicas. Turbulência edeslocamento em ventiladores também são vibrações aleatórias. São vibrações imprevisíveisquanto a seu valor e frequencia. Os sinais aleatórios não são periodicos e não possuem umacomposição harmônica definada.



Modelo de propulsor gerando a cavitação em um túnel de água Danos causados por cavitação em uma Turbina

3. Vibração transitória existente apenas num espaço limitado de tempo, sendo nula em qualqueroutro. São exemplos arranques e paragens de máquina ou quando muda a condição defuncionamento como carga e alívio de compressores e bombas, são importantes paraavaliação de ressonância e velocidades críticas.



180°

FASE

AMPLITUDE

90°mm

/s

• Os modos de detcção de vibração são: 0 a pico, pico a pico e RMS ROOT MEAN SQUARE OU VALOR

EFICAZ. Os 3 podem ser usados porém existem certos cuidados que devemos ter na escolhade qual modo de quantificação das vibrações utilizaremos.

• Existem alguns equipamentos onde não se emprega do forma confiável as detecções de picoa pico e 0 a pico, como em compressores de parafuso devido as vibrações transitórias nestesequipamentos, como exemplo se ao tormamos leitura na unidade de determinadocompressor de ar o mesmo alternar de carga para desgarga e tivessemos com aparameterização de pico a pico teríamos valores em alta frequencia bastante elevados o que

VIBRAÇÕES MODULO I – MODO DE DETECÇÃO

parameterização de pico a pico teríamos valores em alta frequencia bastante elevados o quepoderia por em cheque o diagnótico, pois a curva de tendencia de falha em aceleração nessecaso ficaria muito elevada indicando uma falha ou anormalidade onde teríamos somente umpulso de vibração de carga e alívio .

• Portanto a quantificação das vibrações pode ser dado em 3 seguintes tipos:

1. Zero-a-pico – valor medido de zero até o pico mais alta da onda.

2. Pico-a-pico – valor medido entre os extremos da onda.

3. Valor médio – média dos valores medidos em um intervalo de tempo (RMS)


• RMS ROOT MEAN SQUARE OU VALOR EFICAZ. Na verdade tecnicamente a RMS é o melhor métodode detceção de vibração pois aponta de forma mais correta a energia real de vibração doequipamento.

VIBRAÇÕES MODULO I – MODO DE DETECÇÃO


Um transdutor sente uma quantidade física como vibração, temperatura, ou pressão, e aconverte em um sinal elétrico proporcional à essa variável. Um transdutor de vibração medemovimento mecânico e converte o movimento em uma saída elétrica correspondente. Éfreqüentemente chamado de "sensor." Um transdutor é o primeiro vínculo vital em umacadeia de medição.

O transdutor usado precisa ser sensível o bastante para medir a amplitude com precisão,além de ter um alcance de freqüência suficiente para abranger toda a gama de sinais geradapelos diversos componentes da máquina, cujo estado queremos avaliar.

VIBRAÇÕES MODULO I – ACELEROMETROS

pelos diversos componentes da máquina, cujo estado queremos avaliar.

Embora nem sempre é fácil obter informações sobre os componentes da máquina, elas sãofundamentais para definir a gama de freqüências a ser analisada e o sensor mais adequado,levando em consideração também a sensibilidade, alcance de freqüência e freqüência naturalmontada dos transdutores disponíveis.


Os transdutores de vibração são classificados em função do princípio de funcionamento e da grandeza medida (deslocamento, velocidade ou aceleração). Há muitas situações em que o uso de um certo tipo de transdutor é mais vantajoso.

Os acelerômetros medem aceleração diretamente. Se os sinais forem integrados, eles medem velocidade. Se integrados duplamente, medem deslocamento. A integração é feito eletronicamente, com boa precisão, por circuitos especiais dentro do coletor/analisador ou do próprio transdutor.

VIBRAÇÕES MODULO I – TIPOS DE ACELEROMETROS

Transdutores de velocidade medem velocidade diretamente. Se os sinais forem integrados, eles medem deslocamento. Como o processo de derivação para obtenção de sinais de aceleração é menos preciso do que o de integração, em aplicações práticas, os sensores de velocidade são empregados apenas para medir velocidade ou deslocamento.

Transdutores de deslocamento medem deslocamento diretamente. Devido às dificuldades inerentes ao processo de derivação eles não são empregados em medidas de velocidade ou aceleração.


Sensores de deslocamento sem contato, também denominados "proxímetros", geralmente operam segundo o princípio de Correntes de Foucault ("Eddy Current" ou Correntes de Fuga).

Sua principal aplicação é a monitoração contínua e a proteção de máquinas rotativas equipadas com mancais de deslizamento. Como a transmissão de vibrações através desses mancais é muito pequena, para se obter uma proteção eficaz dessas máquinas é necessário medir as vibrações do próprio eixo.

Além disso, para se avaliar o estado e o desgaste dos mancais de escora dessas máquinas, é

VIBRAÇÕES MODULO I – SENSOR DE DESLOCAMENTO

Além disso, para se avaliar o estado e o desgaste dos mancais de escora dessas máquinas, é fundamental conhecer a posição axial dos seus rotores.

Como permitem realizar medições sem contato de vibração e também de posição, os proxímetros têm obtido grande aceitação na monitoração de máquinas críticas com mancais de deslizamento.

Esses sensores geralmente são instalados pelos próprios fabricantes dessas máquinas, junto às sedes dos mancais, observando as vibrações radiais dos eixos e a posição axial dos rotores. Os sinais dos sensores são enviados a monitores permanentes, que podem sinalizar no caso de vibração elevada ou desativar automaticamente as máquinas no caso de falha do mancal de escora.


Na verdade, esse transdutor é um sistema composto por um sensor ou "sonda", um cabo de extensão e um circuito oscilador e demodulador.

O sensor consiste de uma bobina construída com um fio de liga especial, montada em um carretel plástico ou de material cerâmico não condutor e alojada em uma carcaça metálica. Em operação, o sensor é excitado por um sinal com freqüência de aproximadamente 1,5 Mega Hz (1,5 x 106 Hz), gerado por um oscilador e transmitido através do cabo de extensão. Essa excitação produz um campo magnético que é irradiado da extremidade do sensor.


Quando a extremidade do sensor é colocada próxima de um alvo de material condutor, cuja posição se deseja medir, correntes de Foucault são induzidas na superfície do material, extraindo energia do sinal de excitação e diminuindo a sua amplitude.

Dentro da seção demoduladora, um circuito mede a amplitude do sinal de excitação, gerando um sinal proporcional à distância entre a ponta sensora e a superfície do alvo.

Assim, quando a distância da extremidade do sensor ao material condutor varia, uma voltagem correspondente é produzida na saída do oscilador demodulador, que varia proporcionalmente com a distância entre a extremidade do sensor e a superfície do alvo de material condutor.




- Esquema do Sistema de Medição de Deslocamento por Corrente de Foucault


Uma curva típica de calibração de um proxímetro é mostrada na Figura 3. A curva pode ser dividida em três regiões, iniciando com o sensor em contato com a superfície condutora e uma saída nula do oscilador/demodulador. Na maioria dos sistemas, a voltagem de saída não varia até que o sensor seja afastado de uma pequena distância do alvo.

Quando o sensor é afastado, em um determinado ponto, a voltagem de saída irá crescer repentinamente e, em seguida, entrar na segunda região ou região linear, aonde qualquer mudança na distância ("gap") produz uma mudança proporcional correspondente na saída do


mudança na distância ("gap") produz uma mudança proporcional correspondente na saída do demodulador.

Dentro da faixa linear, que tipicamente pode se estender de 250 a 2.250 mm, as Normas requerem relações padrões de 4 mV/mm ou 8 mV/mm entre o folga ("gap") e a voltagem de saída. Desta forma, uma variação de 250 mm na folga deve produzir uma mudança de voltagem de 1 volt a 4 mV/mm ou 2 volts a 8mV/mm.

Á medida que o sensor é afastado ainda mais, o sistema perde sua relação linear entre a voltagem de saída e folga, uma vez que a saída do oscilador/demodulador se aproxima da tensão de alimentação. Assim, o sensor deve ser sempre instalado de tal forma que opere dentro da faixa linear.


Vale ressaltar que o sensor, o cabo de extensão e o oscilador demodulador constituem um circuito ressonante sintonizado e, para máxima precisão, cada conjunto deve ser calibrado individualmente.

Entretanto, a maioria dos fabricantes especifica modelos de sensor, geralmente através do diâmetro da extremidade e do comprimento total de cabos que devem ser usados com cada modelo de circuito oscilador/demodulador. Desde que essas especificações sejam seguidas, as tolerâncias de fabricação manterão uma precisão de medição aceitável, sem que seja necessária uma recalibração quando componentes forem substituídos.


uma recalibração quando componentes forem substituídos.

Curva de Calibração Típica de um Proximetro


A inclinação da curva e a faixa linear varia com mudanças na condutividade e permeabilidade do alvo. Dessa forma, um conjunto calibrado para alvos de um certo material não deve ser usado com alvos de outro tipo sem recalibração.Se um conjunto calibrado para aço 4140 for usado sem recalibração em um material como aço inoxidável ou Inconel, a inclinação da curva aumentará, produzindo uma voltagem de saída maior para uma dada folga.A temperatura também pode afetar os limites de uso dos sensores sem contato e a saída de tensão para uma certa folga. Entretanto, a mudança é geralmente pequena ao longo da faixa de


tensão para uma certa folga. Entretanto, a mudança é geralmente pequena ao longo da faixa de temperatura experimentada em uma sede de mancal.Com tudo o mais mantido constante, o limite superior da faixa linear do proxímetro crescerá com o aumento do diâmetro da bobina e com o aumento da tensão de alimentação.A faixa linear de sensores com sensibilidade de 8 mV/mm, observando aço 4140, varia de 1.525 mm, para 5 mm de diâmetro e 18 volts de alimentação, até 2.160 mm, com um diâmetro de 8 mm e alimentação de 24 volts.Medições feitas com sensores de deslocamento, ao contrário daquelas feitas com transdutores de velocidade ou aceleração, são medições de posição relativa ou do movimento entre o sensor e a superfície observada e não refletem o movimento espacial de nenhum deles isoladamente.


LIMITAÇÕESO proxímetro não pode distinguir entre os movimentos do eixo e sinais gerados por defeitos tais como

arranhões, fendas e variações em condutividade ou permeabilidade. Como conseqüência, o sinal desaída, ao contrário de ser vibração pura, é a soma da vibração e todas as variações da superfície acimamencionadas.

Uma vez que o campo magnético do sensor de deslocamento por corrente de Foucault penetra asuperfície do material observado, qualquer metalização ou reparo que resulte em uma deposição deoutro material (como cromação) irá introduzir distorções no sinal de saída do sensor.

As Figuras 4a e 4b ilustram dois tipos de distorção que devem ser evitadas quando se usa sensores decorrente de Foucault. Na Figura 4a, um grande arranhão é prontamente visível na forma da onda,


corrente de Foucault. Na Figura 4a, um grande arranhão é prontamente visível na forma da onda,resultando numa órbita distorcida e na duplicação da amplitude que seria lida em um medidor. Se oarranhão se localizasse a 180 graus, a distorção de amplitude de vibração seria ainda maior do que odobro.

A Figura 4b ilustra um segundo exemplo de superfície defeituosa com uma série de pequenosarranhões.Existem perigos ainda maiores: dependendo de sua fase, os defeitos superficiais podem produzir umadiminuição na amplitude.

Segundo a Norma API, o "runout" total, ou o desvio entre a medida de um sensor de deslocamentosem contato e o movimento real do eixo, deve ser inferior a 10% da vibração máxima permitida. Umavez que é muito difícil reduzir o "runout" total abaixo de 5mm, um valor prático de 6 mm é geralmenteaceito como o "'runout" máximo permissível em máquinas de alta velocidade.

Figura 4a - Eixo com grandes riscos Figura 4b - Eixo com pequenos riscos



O problema principal com "runout" excessivo é que ele obscurece a vibração do eixo e podecomprometer seriamente a habilidade de monitoramento e análise da máquina. O "runout"altera não só a forma da onda e o espectro de vibração, bem como a curva de resposta deamplitude versus velocidade do rotor usada na determinação de velocidades críticas.

É especialmente importante reconhecer que o "runout" é uma grandeza vetorial e, dessaforma, não pode ser apenas subtraído como um valor absoluto.

Eliminar o "runout" excessivo é sempre uma tarefa muito difícil. O primeiro passo deve ser


Eliminar o "runout" excessivo é sempre uma tarefa muito difícil. O primeiro passo deve serdado durante a fabricação, quando todo o cuidado deve ser tomado para assegurar que asuperfície do eixo que irá ser observada pelo sensor seja concêntrica, polida e protegidacontra danos durante o transporte, manuseio e m

Se, apesar de todos esses esforços, um "runout" excessivo persistir, ele pode ser de naturezaeletromagnética. Produzido quando o eixo é usinado, polido (procedimento proibido pelanorma API especificamente por esse motivo) ou desmagnetizado incompletamente após umainspeção de partícula magnética (magnaflux), o "runout" eletromagnético pode sergeralmente eliminado através da desmagnetização da superfície do eixo observada pelosensor.


Se, após a desmagnetização, o "runout" persistir, é provável que ele seja devido a umamudança na permeabilidade ou condutividade em torno da circunferência do eixo. Problematípico em eixos de alta liga endurecidos por precipitação, esse tipo de "runout" tem sidoreduzido com sucesso através do brunimento da área.

Caso todos esses procedimentos falhem ou sejam impossíveis de implementar por qualquerrazão, o "runout" pode ser eletronicamente eliminado por um sistema subtrator de "runout".Em baixa rotação (abaixo de 300 rpm), todos os sinais de saída do sensor são consideraçõescomo "runout".


como "runout".

Nessa condição, o subtrator memoriza digitalmente o sinal em função do angulo de giro doeixo, calculado a partir de uma referência de fase e, na rotação de operação, subtraiautomaticamente a forma da onda memorizada da forma de onda bruta fornecida pelosensor, para produzir uma forma de onda correta, representativa do movimento real do eixo.


Um sensor típico de velocidade (Sísmico) é mostrado esquematicamente na Figura . Dentrodo corpo do sensor, há uma bobina enrolada em uma massa suspensa por uma mola eenvolvida por um ímã permanente fixo à carcaça.

O sistema de suspensão é projetado para apresentar uma baixíssima freqüência natural, afim de que a bobina permaneça estacionária em freqüências acima de 8 ?10 Hz. Dessa formao sensor de velocidade é um transdutor absoluto, que mede a velocidade da vibração doponto ao qual é fixado, com relação a um ponto fixo no espaço.

VIBRAÇÕES MODULO I – SENSOR DE VELOCIDADE

Um meio amortecedor, tipicamente um óleo sintético, é geralmente adicionado para exercerum amortecimento crítico na freqüência natural do sistema massa?mola e estender suaresposta plana abaixo de 10 Hz.


Quando o sensor de velocidade é conectado a uma superfície vibratória, o movimentorelativo entre o ímã fixo à superfície vibratória e a bobina estacionária faz com que as linhasde fluxo magnético do ímã permanente "cortem" a bobina, induzindo nela uma voltagemproporcional à velocidade de vibração.

Assim, um sensor de velocidade é um aparelho auto gerador que produz um sinal de baixaimpedância que pode ser usado diretamente com equipamentos de análise oumonitoramento, sem qualquer condicionamento adicional de sinal.


A curva de resposta de sensibilidade versus freqüência de um sensor de velocidade é limitadaem baixas freqüências pela primeira freqüência natural criticamente amortecida (ver Figura).A altas freqüências, sua, resposta é limitada pela quantidade de movimento necessária paravencer a inércia do sistema bem como pela presença de freqüências naturais de ordemsuperior. Na prática, um sensor de velocidade típico é limitado a freqüências entreaproximadamente 10 a 2.000 Hz.

Devido ao fluido de amortecimento, um sensor de velocidade pode ser limitado a operardentro de uma faixa relativamente estreita, de temperatura. Existem, no entanto, unidadesespeciais, dotadas de amortecimento elétrico, capazes de operar em temperaturassuperiores a 180 °C.




Sensibilidade Típica de Sensores de Velocidade


Esse tipo de sensor deve ser carregado com um valor específico de resistência a fim desatisfazer suas características de projeto. Se utilizado com um instrumento, como umosciloscópio, diferente daquele para o qual ele foi projetado, pode haver necessidade de seempregar um resistor shunt para prover a impedância de saída adequada para se obter oamortecimento necessário.

Por dispensar cabos especiais ou condicionamento de sinal sofisticado. o sensor de velocidadetem mantido uma posição favorecida em aplicações onde não se requer resposta em altas


tem mantido uma posição favorecida em aplicações onde não se requer resposta em altasfreqüências, como em equipamentos portáteis de baixo custo e em balanceadoras.

LIMITAÇÕES

O sensor de velocidade é um aparelho eletromecânico com partes móveis que podem sedanificar com certa facilidade. Conseqüentemente, tem sido gradualmente evitado em aplicaçõesonde se requer resistência a ambientes hostis. Alem disso, possui peso e dimensões elevadas efaixa de freqüência limitada, quando comparado com sensores de aceleração.

VIBRAÇÕES MODULO I – SENSOR DE ACELERAÇÃO

Acelerômetros Piezoelétricos são os transdutores mais largamente usados para converter aaceleração do movimento vibratório em um sinal elétrico proporcional, para propósito demedição, monitoramento e controle. Porém, estes acelerômetros não permitem medidas deestado constante, como a força da gravidade de terra, ou transientes muito lentos, comoaceleração ou frenagem de automóvel.

Graças a sua ampla faixa dinâmica (alcance de aceleração) podem ser empregados para medirvibração senoidal, randômica ou transitória, como em choques e impactos passageiros. Além


vibração senoidal, randômica ou transitória, como em choques e impactos passageiros. Alémdisso, possuem alta sensibilidade e ampla faixa de freqüências (0,1 a 10.000 Hz). Existem modelosadequados para utilização em aplicações de baixíssimas freqüências, como em testes sísmicos, ouaté em freqüências muito elevadas, como em estudos de engrenagens e plalhetas de turbina.

Considerando que acelerômetros piezoelétricos são dispositivos estáticos essencialmentesólidos, eles são muito duráveis e resistentes ao abuso. Não há partes móveis, o que lhe conferegrande resistência e uma característica de operação confiável e repetitiva em ambientesextremos.


Peso e dimensões reduzidas facilitam o seu emprego em análise modal e testes de estruturas,assim como em medições de choques experimentados por produtos empacotados durante otransporte, para a determinação da eficácia de embalagens.

Em suma, as características do acelerômetros piezoelétricos os tem transformado no transdutorpadrão para a maioria das aplicações industriais de medidas de vibrações e choques.

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE ACELERÔMETROS PIEZOELÉTRICOS


PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DE ACELERÔMETROS PIEZOELÉTRICOS

Acelerômetros Piezoelétricos são compostos por uma massa sísmica fixada sobre um cristal dequartzo ou de material piezoelétrico cerâmico sinterizado que, por sua vez, é fixado à base dosensor, como indicado na Figura.

Bem abaixo de sua freqüência natural, essa montagem obedece aproximadamente a lei deNewton, F = m.a, e a força transmitida pelo cristal é a necessária para que a massa sísmicaacompanhe a aceleração da base.


Uma tensão aplicada à estrutura de um cristal piezoelétrico produz uma acumulação oposta departículas carregadas nas faces do cristal. A carga elétrica assim gerada é proporcional à tensãoaplicada e, portanto, à força transmitida pelo cristal e à aceleração da base.

Quanto maior for a massa sísmica, maior será a tensão aplicada e, conseqüentemente, maiorserá o sinal de saída, porém, menor será a freqüência natural e a faixa de freqüências comsensibilidade constante.

Eletrodos coletam e transmitem a carga para um condicionador eletrônico de sinais, que geraum sinal de tensão proporcional à carga e mais adequado para exibição, registro, análise e


um sinal de tensão proporcional à carga e mais adequado para exibição, registro, análise econtrole.

Para que não haja perda de carga na transmissão, os cabos de conexão entre sensor econdicionador devem ter baixa capacitância. Por essa razão, alterações de capacitância dos cabos,devido à mau contato ou deformações, podem provocar perdas de sensibilidade. Além disso,vibrações elevadas nos cabos podem provocar oscilações de capacitância, gerando ruído elevado(efeito triboelétrico).

Para contornar essas severas limitações, nos acelerômetros modernos, denominadostransdutores ICP (Integrated Circuit Piezoeletric), os sinais de carga são transformados em sinaisde tensão elétrica através de micro amplificadores eletrônicos, embutidos no próprio sensor,dispensando assim o uso de condicionadores externos e cabos especiais e eliminando aslimitações acima expostas.


CONFIGURAÇÕES MECÂNICAS DE ACELERÔMETROS PIEZOELÉTRICOS

Uma grande variedade de configurações mecânicas é empregada para executar os princípios detransdução de acelerômetros piezoelétricos. Essas configurações são classificadas pela forma deaplicação da força de aceleração da massa sísmica (força inercial) sobre o material piezoelétrico.

MODELO DE CISALHAMENTO


MODELO DE CISALHAMENTO

Os cristais piezoelétricos são intercalados entre um poste central e uma massa sísmica anular, aqual, sob aceleração, causa uma tensão de cisalhamento nos cristais. Para criar uma estruturalinear rígida, um anel de pré carga montado por interferência aplica uma tensão constante aoscristais.

Essa forma construtiva isola os cristais das deformações introduzidas na base durante amontagem e dos transientes térmicos provenientes da máquina. Alem disso, permite projetoscom dimensões e peso reduzidos, facilitando a montagem e minimizando os efeitos de cargana estrutura em teste.

Com esta combinação de características ideais, os acelerômetros de cisalhamento oferecemum ótimo desempenho.


um ótimo desempenho.

MODELOS DE COMPRESSÃO

Acelerômetro de compressão tem desempenho inferior aos de cisalhamento, porém sãoamplamente utilizados, devido à sua simplidade e baixo custo de fabricação. Há três tiposbásicos de modelos de compressão: Vertical, Invertido e Isolado.

Compressão Vertical - O cristal piezoelétrico é fixado entre a massa sísmica e uma base rígida,através de um parafuso que também aplica uma précarga aos cristais.




Compressão Vertical


O modelo de compressão vertical oferece freqüência ressonante alta, o que resulta em umaampla resposta de freqüência. Este modelo geralmente é muito rígido e resiste a altos níveis dechoque. Porém, devido ao contato íntimo dos cristais com a base de montagem tende a ser maissensível aos efeitos de deformação da base e à transientes de temperatura. Estes efeitos são maispronunciados quando os sensores são montados sobre placas finas de metal ou usados em baixasfreqüências em ambientes termicamente instáveis, como junto a ventiladores e exaustores.


Modelos de Compressão Invertidos

foram desenvolvidos para isolar os cristais de sensibilidade da base de montagem e reduzir osefeitos acima mencionados. Os acelerômetros de referência (usados como padrão secundáriospara calibração de outros acelerômetros) usam esta forma construtiva, pois ela permite que oacelerômetro a ser calibrado seja montado diretamente sobre o de referência.



Compressão Invertida


O Modelo de Compressão Isolado evita a geração de tensões nos cristais devido à deformaçõesda base isolando?os mecanicamente, através de um anel. Além disso, reduz os efeitos detransientes térmicos pelo emprego de um massa sísmica oca, que age como uma barreira térmica.Assim, oferece um desempenho estável em baixas freqüências, a um custo relativamente baixo.



Modelos de Flexão - utilizam cristais em forma de vigas, apoiados de modo a criar tensões deflexão no cristal quando acelerados. Para maior sensibilidade, podem empregar cristais colados auma viga portadora, o que aumenta a tensão sobre os cristais.Esta forma construtiva oferece baixo perfil, pouco peso, estabilidade térmica excelente e baixasensibilidade a movimentos transversais, a um preço econômico.Devido à grande sensibilidade, os modelos com vigas portadoras são adequados para aplicaçõesem baixa freqüência e baixos níveis de aceleração, como em máquinas de baixa velocidade etestes estruturais.


testes estruturais.

VIBRAÇÕES MODULO I – PIEZOELETRICO/QUARTZO

MATERIAIS PIEZOELÉTRICOS

Dois tipos básicos de materiais piezoelétricos são usados na construção de acelerômetros:quartzo natural (o Brasil é o principal fornecedor) e uma variedade de cerâmicas sinterizadas.

QUARTZO

Considerando que quartzo é um material piezoelétrico natural, ele não tem nenhuma tendência


Considerando que quartzo é um material piezoelétrico natural, ele não tem nenhuma tendênciapara relaxar a um estado alternativo e é considerado o mais estável de todos os materiaispiezoeléctricos. Além disso, o quartzo virtualmente não tem nenhum efeito piroelétrico (ruídodevido à oscilações de temperatura), o que lhe garante alta estabilidade mesmo em ambientestermicamente ativos. Tais características tornam o quartzo a opção ideal para acelerômetros dereferência.

Considerando que o quartzo tem um baixo valor de capacitância, a sensibilidade de voltagem érelativamente alta quando comparada à maioria dos materiais cerâmicos, o que o torna ideal parauso em modo ICP. Reciprocamente, a sensibilidade de carga de quartzo é baixa o que inibe a suautilização em sistemas de carga amplificada. A máxima temperatura de operação deacelerômetros de quartzo é de 315° C (600 °F).


CERÂMICAS PIEZOELÉTRICAS SINTERIZADAS

Todos as cerâmicas piezoelétricas são produzidas pelo homem e são transformadasartificialmente em materiais piezoelétricos por um processo de polarização através expsição à umcampo elétrico de altíssima intensidade. Este processo alinha o dipólos elétricos, fazendo com queo material se torne piezoelétrico.

Infelizmente, essa polarização tende a relaxar de forma exponencial com o passar do tempo, atéchegar a um estado estável. Se a cerâmica é exposta a temperaturas elevadas ou a camposelétricos que se aproximam da voltagem de "polarização", as propriedades piezoelétricas podem


elétricos que se aproximam da voltagem de "polarização", as propriedades piezoelétricas podemser alteradas drasticamente ou até destruídas. A acumulação de níveis altos de carga estática, porlongos períodos também pode reduzir as propriedades piezoelétricas.

Uma grande variedade de materiais cerâmicos foi desenvolvida especificamente para empregoem acelerômetros, visando atender as exigências de diversas aplicações. Citaremos três tiposprincipais:

1. Cerâmicas de alta sensibilidade a voltagem - usadas em acelerômetros tipo ICP de uso geral.2. Cerâmicas de alta sensibilidade a carga - usadas para sensores de modo de carga, com

alcances de temperatura até 400° F, ou acelerômetros ICP de alta resolução.3. Cerâmicas de alta temperatura são usadas em acelerômetros de modo de carga, com limite

de temperatura de até 600° F, para monitoramento de turbinas e máquinas super aquecidas.


SENSIBILIDADE DOS ACELERÔMETROS PIEZOELÉTRICOS

De maneira oposta aos sensores de velocidade, os acelerômetros operam abaixo de suaprimeira freqüência natural. O rápido aumento de sensibilidade ao se aproximar da ressonância(ver Figura) é uma característica intrínseca dos acelerômetros que, em última análise, sãosistemas massa-mola não amortecidos de um grau de liberdade.

A maioria dos acelerômetros pode operar até aproximadamente 1/3 de sua freqüência naturalcom um desvio de sensibilidade da ordem de 10%. Nos modelos com maior amortecimento esse


com um desvio de sensibilidade da ordem de 10%. Nos modelos com maior amortecimento essedesvio já ocorre a 1/5 da freqüência natural. Note que, na curva genérica mostrada na Figura, oeixo das freqüências é normalizado e representado como a razão entre a freqüência de operaçãoe a primeira freqüência natural.


Para um dado cristal piezoelétrico, a sensibilidade de um acelerômetro é função direta da massa.Maior sensibilidade significa inevitavelmente maior massa com uma redução correspondente dafreqüência natural e da faixa de uso. Analogamente, acelerômetros com faixas de freqüênciaelevadas são pequenos e leves e possuem baixas sensibilidades.


Relação entre a Sensibilidade do Acelerômetro e sua Freqüência Natural.


Embora um acelerômetro tipicamente apresente uma faixa dinâmica muito extensa de 90 dB oumais, os melhores resultados são obtidos quando o acelerômetro possui a maior sensibilidadedisponível para a faixa de freqüência de interesse.

O acelerômetro piezoelétrico é um aparelho autogerador, porém possui impedância de saídamuito elevada e, conseqüentemente, requer o uso de circuitos eletrônicos de conversão deimpedância, que podem ser instalados dentro do acelerômetro, fora dele (mas próximo), ou nopróprio aparelho de monitoramento ou análise.


próprio aparelho de monitoramento ou análise.O uso de circuito eletrônico externo em uma localização arejada e distante do acelerômetro,

permite ao sensor tolerar temperaturas muito mais elevadas, de até 760 °C em algumas unidadesespeciais.

Entretanto, a transmissão do sinal de alta impedância do acelerômetro até o circuito deconversão requer cabos e conectores especiais de baixo ruído (geralmente caros e poucoresistentes), além disso, o cabo deve ser fixado firmemente para evitar ruído triboelétrico.

Nas aplicações usuais em máquinas, o uso de acelerômetros com amplificadores internos é maisindicado, a menos que haja restrições quanto à temperatura. Acelerômetros tipo ICP são muitomais convenientes, pois empregam cabos e conectores convencionais e de baixo custo, mas sãolimitados a temperaturas da ordem de 120 a 180 °C.


O acelerômetros tipo ICP pode ser conectado a qualquer instrumento, como medidor de vibração, analisador de espectro ou coletor de dados, dotado de uma fonte de alimentação apropriada (18 a 24 Vcc, com limitador de corrente de 2 a 4 mA). O sinal de baixa impedância desse sensor pode ser transmitido em ambientes industriais a longas distâncias, por um simples fio duplo enrolado ou um cabo coaxial padrão.Além de prover a crucial conversão de impedância, os circuitos ICP também podem incluir outros condicionamentos de sinal como integração, filtragem e até mesmo medição de nível com saída


condicionamentos de sinal como integração, filtragem e até mesmo medição de nível com saída de corrente contínua de 4 a 20 mA, compatível com Controladores Lógicos Programáveis - CLP's. Duas montagens típicas de acelerômetro de ICP são mostradas abaixo:


Acelerômetros de Carga têm alta impedância de saída e fornecem sinais de carga,extremamente sensíveis à ruídos induzidos pelos campos eletromagnéticos comuns em ambientesindustriais.

Dessa forma, para se obter medidas confiáveis, antes de transmitir o sinal desses sensores a umdispositivo de leitura ou registro, é imprescindível reduzir a impedância da linha, através deamplificadores ou conversores de carga. Esses instrumentos são constituídos por amplificadoresde realimentação capacitiva, com alta impedância de entrada e baixa impedância de saída.


de realimentação capacitiva, com alta impedância de entrada e baixa impedância de saída.Além da conversão de impedância, os amplificadores de carga permitem a alteração de ganho,

através da seleção do capacitor de realimentação, e possuem ajustes para compensar variaçõesde sensibilidade dos sensores. Também possuem filtros passa-alta e passa-baixa para eliminarsinais fora da faixa de interesse.

Existem também Amplificadores de Modo Dual, que provêm energia e condicionamento de sinal tanto para acelerômetros de carga como para acelerômetros tipo ICP.

Tipicamente, acelerômetros de modo de carga são usados quando se requer altas temperaturas de operação. Se o sinal de medida deve ser transmitido por longas distâncias, recomenda-se o uso de um conversor de carga próximo ao acelerômetro, para reduzir a sensibilidade a ruídos.


Devido à alta impedância de saída dos acelerômetros de carga, sua utilização requer os seguintes cuidados:

1. Sempre use cabo coaxial especial de baixo ruído e baixa capacitância entre o acelerômetro eamplificador de carga. Este cabo é especialmente tratado para reduzir os efeitos de ruído induzido pelo movimento (efeito triboelétrico).

2. Sempre mantenha os conectores do acelerômetro e dos cabos completamente secos e limpos, para assegurar alta resistência de isolamento e baixas capacitâncias.


RESPOSTA DE FREQÜÊNCIA DA MONTAGEM

Uma das considerações mais importantes com relação à montagem de acelerômetros, é o seu efeitosobre a faixa de freqüência utilizável.

As faixas de utilização dos acelerômetros apresentadas nos folhetos de especificações sãodeterminadas a partir de freqüências naturais de montagem obtidas em condições ideais, isto é, com oacelerômetro firmemente aparafusado a uma superfície de alta dureza e perfeitamente retificada, demodo que a freqüência ressonante seja a mais alta possível.

A adição de qualquer massa, como uma base de montagem adesiva ou magnética, reduzirá afreqüência natural da montagem e a faixa de freqüência utilizável. O uso de uma junta de borracha ou dequalquer material flexível cria um efeito de filtragem mecânica, reduzindo drasticamente atransmissibilidade em altas freqüências.


PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE

Para melhores resultados de medida, especialmente em altas freqüências, é importantepreparar uma superfície lisa e plana na máquina, aonde o acelerômetro será fixado. Inspecione aárea para assegurar que nenhum pedaço de metal ou outras partículas externas interfiram nassuperfícies em contato. A aplicação de uma camada fina de graxa de silicone entre a base doacelerômetro e a superfície de montagem, também ajudará a alcançar um alto grau de contato


acelerômetro e a superfície de montagem, também ajudará a alcançar um alto grau de contatoentre as superfícies, melhorando a transmissibilidade de altas freqüências.


MONTAGEM COM PARAFUSO PRISIONEIRO

Para instalações permanentes e medições acima de 4.000 Hz, é recomendada a montagem comparafuso, de acordo com as seguintes instruções:1. Esmerilhe e aplaine uma área da máquina, de diâmetro 2 mm maior que o diâmetro do

sensor.2. Prepare um furo com uma tolerância de perpendicularidade à superfície de montagem,


2. Prepare um furo com uma tolerância de perpendicularidade à superfície de montagem, rosca e profundidade recomendadas pelo fabricante.

3. A borda do furo deve ser escareada para evitar que o acelerômetro repouse sobre a borda. a transmissão de aceleração e afetará a precisão da medida.

4. Ao aparafusar o acelerômetro, aplique apenas o torque recomendado pelo fabricante e evite que o parafuso encoste no fundo do furo da base do acelerômetro e deforme a base, introduzindo tensão no cristal. Para evitar esse efeito, alguns parafusos de montagem tem uma ponta flexível que deve ser montada do lado do acelerômetro.


MONTAGEM COM ADESIVO

Quando a montagem por parafuso não é viável, a montagem com adesivo é a alternativa seguinte.Neste caso, recomenda-se o uso de uma base ou bloco de montagem, para impedir que o adesivo

danifique o acelerômetro entupindo as roscas de montagem. A maioria das bases disponíveisoferece isolamento elétrico, que impede a geração de ruído por laços de terra ("ground?loop").

Para a maioria das aplicações com adesivos, blocos de montagem semelhantes a Série 080 da PCB


Para a maioria das aplicações com adesivos, blocos de montagem semelhantes a Série 080 da PCBsão altamente recomendados. Estes blocos mantêm a base do acelerômetro limpa e livre de epoxi epermitem uma fácil remoção sem dano para o acelerômetro ou para o objeto de teste.

Em temperaturas muito altas, aplique um pedaço de laminado de mica entre o acelerômetro e asuperfície da máquina com adesivo adequado. Depois do teste, a mica pode ser removida facilmentesem dano ao sensor ou ao acabamento da superfície.

A planicidade da superfície, a dureza do adesivo, a força da adesão e o nível de aceleração afetam afaixa de freqüência utilizável. Em baixos níveis de aceleração, se a superfície de montagem for bemplana e o sensor apertado firmemente contra a superfície para expulsar o excesso de adesivo, olimite nominal de freqüência poderá ser facilmente alcançado. Irregularidades da superfície ou umacamada muito espessa de adesivo, reduzem a faixa de freqüência utilizável.


O tipo de adesivo recomendado depende da aplicação particular, principalmente da temperaturada superfície do tempo de utilização.

Adesivos de cura rápida a base de cianoacrilatos ou cera de abelha oferecem uma boa solução parainstalação rápida em aplicações provisórias à temperatura ambiente. Adesivos temporários menosduros reduzirão o alcance de freqüência utilizável e são recomendados apenas para baixa freqüência(<1.000 Hz) e testes estruturais a temperatura ambiente.

Adesivos á base de epoxi e cimento dental oferecem dureza elevada para uma boa resposta em


Adesivos á base de epoxi e cimento dental oferecem dureza elevada para uma boa resposta emalta freqüência e resistência à temperatura adequada para uma montagem permanente.


MONTAGEM MAGNÉTICA

O uso de bases magnéticas é um método muito conveniente para fixação temporária a superfíciesmagnéticas. Imãs que oferecem elevadas forças magnéticas provêem melhor resposta em altas



Para bons resultados, a base magnética plana deve ser aplicada somente a superfícies lisas eplanas. Uma camada fina de graxa de silicone deve ser aplicada entre o sensor e base magnética,como também entre a base magnética e a superfície.

Quando a superfície é irregular ou não magnética, a base magnética pode ser aplicada um disco deaço colado com epóxi sobre a superfície. Isso também garante que as medições periódicas serãofeitas exatamente na mesma posição, assegurando maior consistência às curvas de tendência. Emsuperfícies curvas como caixas de mancais e tubulações bases magnéticas com pólos salientes


superfícies curvas como caixas de mancais e tubulações bases magnéticas com pólos salientespodem ser usadas, porém, sua resposta de freqüência é inferior à das bases planas.

A escolha correta da base e uma preparação adequada de superfície de montagem é crítica para seobter medidas confiáveis, especialmente em altas freqüências. Instalações pobres podem causar até50% de redução na faixa de freqüência utilizável.

MONTAGEM MANUAL COM PONTEIRAS

Acelerômetros presos pela mão com ponteiras devem ser utilizados somente quando outrastécnicas de montagem não são viáveis. A orientação e o nível de pressão aplicada, criam uma grandevariabilidade que afeta a consistência das curvas de tendência. Este método só pode ser usado parafreqüências abaixo de 1000 Hz.


CABOS E CONEXÕES

Os cabos devem ser bem fixados à estrutura com uma braçadeira, fita ou adesivo para minimizar amovimentação do cabo e as tensões introduzidas junto aos conectores. A movimentação do cabopode gerar ruídos, especialmente em linhas de alta impedância, fenômeno este conhecido comoefeito triboelétrico. Tensões junto aos conectores pode causar perda de dados devido a conexõesintermitentes ou interrompidas.


intermitentes ou interrompidas.As conexões podem ser protegidas com vedador de silicone RTV ou tubos termo-contráteis, para

evitar contaminação por umidade e sujeira. Anéis O-Ring com tubos termo-contráteis podem umavedação eficaz para proteger conexões em uso submerso de curto prazo. O vedador de siliconeapenas oferece proteção contra esguichos ou névoas.

Sob condições de choques elevados ou quando os cabos têm que sofrer grandes movimentos,como na monitoração de talhas e pontes rolantes, é recomendado o uso de cabos leves paraminimizar tensão induzida nos conectores e a possibilidade de conexões intermitentes ou abertas.

Para maior confiabilidade em aplicações que envolvam níveis muito elevados de choques érecomendado o uso de conexão com solda.


ATENÇAO: CUIDADO COM O ACELERÔMETRONegligência no manuseio de acelerômetros, principalmente com bases magnéticas, pode gerar impactos prejudiciais, que alteram a sua resposta de freqüência, afetando a qualidade dos dados obtidos durante um longo período, pois essa alteração somente será detectada na próxima calibração, geralmente anual.


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