Análise de vibrações em ventiladores
Neste artigo, apresentam-se diversos casos práticos de análise de vibrações em ventiladores.
Caso 1 – Análise de vibrações em ventiladores – avarias em rolamentos
Um ventilador constituído por um motor de 45 Kw com uma velocidade de 1482 rpm e o ventilador de 1171 rpm, acionado por correias de transmissão (idêntico ao da Figura 1), revelou que os dados vibrométricos recolhidos nas duas últimas inspeções por análise de vibrações no apoio do ventilador, do lado da turbina, registaram uma alteração significativa do comportamento dinâmico da máquina , como se pode observar nos espectros apresentados na Figura 2.
Figura 1 – Análise de vibrações em ventiladores – Esquema do equipamento
Figura 2- Análise de vibrações em ventiladores – Espectros de frequências registados ao longo das diversas inspeções com um analisador de vibrações
A análise aos espectros de frequências revelou que a alteração referida anteriormente era devido a presença da frequência de 131,75 Hz e harmónicas. De acordo com as informações obtidas, o rolamento instalado no ventilador é o SKF 1315. Analisando as frequências presentes, constata-se que as frequências típicas de defeito deste rolamento coincidem com as frequências presentes no espectro de frequências (Figura 2). Este facto leva-nos a concluir que o rolamento do ventilador do lado da turbina está com anomalias na pista do anel externo do rolamento.
De referir que as frequências do rolamento apenas surgem quando efetivamente temos anomalias nos componentes do rolamento, sejam eles o anel externo, anel interno, gaiola ou corpos rolantes. Essas anomalias são por vezes mínimas, o que faz com que o olho humano não seja capaz de as detetar. Por outras palavras, se não existirem anomalias nos quatro componentes do rolamento, essas frequências típicas nunca estarão presentes nos espectros de frequências.
Caso 1 – recomendações efetuadas e medições posteriores
Face à gravidade da anomalia, foi solicitada a intervenção para substituição dos rolamentos do ventilador. Após esse procedimento, constatou-se que a pista do anel externo se encontrava degradada, tal como se pode observar na Figura 3.
Figura 3 – Análise de vibrações em ventiladores – Espectro de frequências registado no ventilador do lado da turbina
Figura 4 – Análise de vibrações em ventiladores – Fotografia da pista do anel externo do rolamento SKF 1315
Após a substituição dos rolamentos do ventilador, foi efetuada uma nova medição onde se constata que as frequências de defeito anteriormente presentes, desapareceram por completo, como pode ser observado no espectro apresentado na Figura 5.
Figura 5- Análise de vibrações em ventiladores – Espectro de frequências registado no ventilador do lado da turbina, antes e após a substituição dos rolamentos
Caso 1 – Conclusão
As frequências típicas de defeito do rolamento, como o próprio nome indica, apenas estão presentes no espectro de frequências, quando há efetivamente uma anomalia num dos seus componentes. A evolução dessa anomalia poderá ser mais rápida ou não, dependendo de um conjunto de fatores tais como: lubrificação, carga, etc.
Caso 2 – Análise de vibrações em ventiladores – folgas e desequilíbrio
Um ventilador idêntico ao ilustrado na Figura 6, apresentava valores de vibração elevados.
Figura 6 – Análise de vibrações em ventiladores – Esquema do ventilador
Os responsáveis da manutenção solicitaram a equilibragem do referido ventilador. Após as primeiras medições, constatou-se que os níveis vibrométricos elevados a que o equipamento se encontrava submetido eram, sobretudo, influenciados pela amplitude da frequência de funcionamento e harmónicas. Esta característica, ilustrada na Figura 7, não estava associada a desequilíbrio, mas sim a uma condição de folgas entre componentes mecânicos.
Figura 7 – Análise de vibrações em ventiladores – Espectro recolhido no motor do lado do acionamento
A inspeção sensorial efetuada revelou folgas excessivas entre o cubo da turbina e o veio, bem como fissuras na estrutura do ventilador, resultantes dos elevados níveis de vibração a que a máquina estava submetida.
Foi recomendada a reparação das fissuras e a eliminação das folgas no cubo.
Após a reparação (cubo encasquilhado), foi efetuada uma nova medição onde se constatou que a máquina se encontrava com níveis de vibração mais elevados, comparativamente à medição anterior. A análise efetuada revelou que os elevados níveis vibrométricos (100,8 mm/s) eram, sobretudo, influenciados pela amplitude da frequência de funcionamento do motor elétrico (49,26 Hz).
Desta vez, a característica do espectro de frequências estava associada a desequilíbrio do rotor do ventilador (Figura 8).
Figura 8 – Análise de vibrações em ventiladores – Espectro de frequência recolhido no motor após a reparação
Com a equilibragem foi possível reduzir os elevados níveis de vibração. Para equilibrar, foi colocada uma massa de 18 Grama a 0º. Na Figura 9, ilustra-se a melhoria registada após as intervenções efetuadas.
Figura 9 – Análise de vibrações em ventiladores – Mapa espectral onde se observa a melhoria registada após a intervenção (Fissuras, Folgas e Desequilíbrio)
Caso 2 – Conclusão
Através da análise de vibrações foi possível identificar as causas dos elevados níveis de vibração na máquina e efetuar a respetiva correção.
Caso 3 – Análise de vibrações em ventiladores – rolamentos degradados
Em visita a um potencial cliente, o responsável da manutenção manifestou a intenção de, na paragem anual, beneficiar cerca de doze motores de ventiladores. A ideia era de não intervir nos ventiladores e apenas beneficiar os motores elétricos.
Por sugestão da DMC, foi efetuada a medição e análise de vibrações aos doze ventiladores. Nos equipamentos inspecionados, constatou-se não haver anomalias ou avarias que justificassem a intervenção nos motores elétricos.
As avarias diagnosticadas nos ventiladores eram caracterizadas por desapertos, desequilíbrios e anomalias nos rolamentos de dois ventiladores.
Num dos ventiladores, após a análise aos espectros recolhidos, constatou-se a presença de frequências associadas a defeitos na pista do anel interno do rolamento de apoio do rotor do ventilador, do lado da polia (Figura 10).
Figura 10 – Análise de vibrações em ventiladores – Espectro recolhido antes da substituição do rolamento
Atendendo a que a paragem estava programada para breve, foi recomendada a substituição dos rolamentos do ventilador.
Após as ações de manutenção no equipamento, foi efetuada uma nova medição por forma a avaliar a qualidade da intervenção. Na segunda medição, observou-se a ausência de frequências associada a anomalias nos rolamentos (Figura 11).
Figura 11 – Análise de vibrações em ventiladores – Espectro recolhido após a substituição do rolamento
Caso 3 – Constatações
O custo associado à prestação de serviços de medição de vibrações é francamente inferior ao custo da beneficiação dos motores.
Com esta técnica, foi possível anular a potencial falha do equipamento durante o processo produtivo, uma vez que inicialmente não estava prevista intervenção para substituição dos rolamentos de apoio do ventilador.
Esta técnica, quando corretamente aplicada, permite aos responsáveis da manutenção identificarem quais os equipamentos a necessitarem de uma intervenção de manutenção (evitando assim paragens imprevistas) e quais os que, não necessitando de intervenção, podem continuar em funcionamento.
