Caso prático proteção de rolamentos
Caso prático proteção de rolamentos
1 – Caso prático proteção de rolamentos – introdução
Neste artigo descreve-se um caso prático de proteção de rolamentos.
2 – Caso prático proteção de rolamentos – a situação inicial
Um fabricante de motores eléctricos recebeu uma reclamação de um dos clientes, motivada pelo ruído excessivo produzido por uma das unidades.
Com o objetivo de identificar a origem do elevado ruído, a DMC desenvolveu diversas ações no sentido de caracterizar e solucionar o comportamento anormal.
2.1 A medição de vibrações inicial
Quando colocado em banco de ensaios, constatou-se que, efetivamente, o ruído era extremamente elevado. Por este facto, a medição de vibrações foi realizada com a unidade a funcionar a cerca de 500 RPM, para não colocar em causa a integridade física dos seus componentes.
Nas Tabelas I e II são apresentados os Níveis Globais de Vibração em Velocidade e em Aceleração.
TABELA I
Nível Global de Vibração
Velocidade de Vibração em mm.s-1 RMS
Ponto de Medição | Órgão da Máquina | Nível Global de Vibração |
1 Horizontal | Motor | 1,19 |
2 Vertical | Motor | 1,52 |
2 Horizontal | Motor | 1,20 |
2 Axial | Motor | 0,72 |
TABELA II
Nível Global de Vibração
Aceleração de Vibração em G’s RMS
Ponto de Medição | Órgão da Máquina | Nível Global de Vibração |
Lado Oposto Accionamento | Motor | 0,21 |
Lado Accionamento | Motor | 0,30 |
Como se pode observar nas tabelas anteriores, os níveis vibrométricos registados com os dois parâmetros de medição utilizados (Velocidade e Aceleração) apresentam amplitudes consideradas baixas.
No entanto, a análise de vibrações efetuada com um analisador de vibrações, revelou a presença de frequências associadas ao desenvolvimento de anomalias nos rolamentos instalados (Figura 1).
![Caso prático proteção de rolamentos figura 1](https://www.dmc.pt/wp-content/uploads/2021/09/Caso-pratico-protecao-de-rolamentos-fig1.jpg)
2.2 As recomendações efetuadas
Uma vez que os ensaios foram realizados a uma velocidade inferior à de operação real do motor (500RPM Vs 1.270RPM), foi recomendada a substituição dos rolamentos do motor. Mais ainda, foi recomendada a análise dos rolamentos substituídos por forma a identificar a eventual causa raiz que motivou a degradação prematura dos rolamentos.
2.3 O que se constatou
Na Figura 2 são apresentadas fotografias das pistas de um dos rolamentos substituídos.
![](https://www.dmc.pt/wp-content/uploads/2021/09/Caso-pratico-protecao-de-rolamentos-fig-20.jpg)
A análise das marcas presentes dos rolamentos substituídos (Figura 2), indicavam a presença do fenómeno de “Fluting”, o qual resulta da passagem de corrente através do rolamento.
3 Medições após substituição
3.1 Vibrações
Após a substituição dos rolamentos, foram efetuadas novas medições com um analisador de vibrações para se caracterizar a condição de funcionamento da máquina em termo de manutenção preditiva.
Para avaliação da condição dos rolamentos instalados, foram efectuadas medições com o parâmetro Aceleração de vibração, utilizando uma banda de frequência até 10KHz.
Os resultados obtidos são apresentados na Tabela III, encontrando-se os valores realçados com as cores correspondentes ao critério de avaliação adotado.
![Caso prático proteção de rolamentos tabela III](https://www.dmc.pt/wp-content/uploads/2021/09/Tabela-III.jpg)
3.2 Tensões no veio
A análise das marcas presentes dos rolamentos substituídos (Figura 2) indicavam a presença do fenómeno de “Fluting”, o qual resulta da passagem de corrente através do rolamento. Face a esta suspeita e como forma de a confirmar, foram efectuadas também medições de Tensão no Veio do motor.
Na Tabela IV, são apresentados os resultados das medições efectuadas, encontrando-se realçados com cor, os valores de tensão superiores a 10,0 V Pico-Pico (valor a partir do qual é bastante provável que o fenómeno ocorra).
![Caso prático proteção de rolamentos tabela IV](https://www.dmc.pt/wp-content/uploads/2021/09/tabela-IV.jpg)
Como se pode observar na Tabela IV, os valores medidos são significativamente superiores a 10,0 V Pico‑Pico.
3.3 Medição de vibrações e tensão no veio em máquinas semelhantes
Como os resultados obtidos apontavam como causa raiz para a degradação prematura dos rolamentos do motor, a passagem de corrente pelos rolamentos, colocou-se a questão de se esta situação era um caso isolado ou se, poderia estar em causa uma situação recorrente que afetaria todos os motores já fabricados e a fabricar.
Por forma a responder à questão colocada, o fabricante optou por se efectuarem medições de vibrações e de tensão no veio em 12 motores iguais e já em funcionamento.
Nos 12 motores, foram efectuadas cinco medições em vários regimes de funcionamento e, praticamente em todos os regimes de funcionamento, os valores de Tensão são superiores ao limite de 10,0 V Pico-Pico.
Na Figura 3, é apresentada a Forma de Onda registada numa das medições.
![Caso prático proteção de rolamentos figura 3](https://www.dmc.pt/wp-content/uploads/2021/09/Caso-pratico-protecao-de-rolamentos-fig3.jpg)
Figura 3 – Forma de Onda registada no motor apresentado no Quadro II a 600 RPM
Na Tabela V são apresentados os valores de tensão medidos no veio de um dos motores dessa instalação.
TABELA V
![](https://www.dmc.pt/wp-content/uploads/2021/09/Caso-pratico-protecao-de-rolamentos-tabela-V.png)
Na Tabela VI, são apresentados de forma sintetizada os valores dos restantes motores. Na referida tabela, apenas são apresentados os resultados onde se registaram os valores de Tensão mais elevados.
![](https://www.dmc.pt/wp-content/uploads/2021/09/tabela-VI.jpg)
De acordo com os dados apresentados na tabela anterior, foram registadas tensões no veio com amplitudes superiores a 10,0V Pico-Pico em todos os motores analisados. Nas formas de onda registadas, constataram-se quedas de tensão, originadas pelas descargas contínuas nos rolamentos.
Em simultâneo com o ensaio de medição de Tensão no veio, foi também efectuada a medição de vibrações, encontrando-se os motores no regime de 1.270 RPM.
Na tabela seguinte, são apresentados os níveis globais de vibração registados nos apoios dos motores.
![](https://www.dmc.pt/wp-content/uploads/2021/09/Tabela-VII.jpg)
A análise dos dados apresentados na Tabela VII, revela que os vibrométricos registados nos apoios dos motores são considerados aceitáveis.
Para avaliação da condição dos rolamentos instalados, foram efectuadas medições com o parâmetro Aceleração de Vibração, utilizando uma banda de frequência até 10 KHz, encontrando-se os motores a funcionarem a 1.270 RPM. Os resultados obtidos são apresentados na Tabela VIII, encontrando-se realçados com as cores correspondentes ao critério de avaliação adoptado.
![Caso prático proteção de rolamentos tabela VIII](https://www.dmc.pt/wp-content/uploads/2021/09/Tabela-VIII.jpg)
A análise dos valores apresentados na Tabela VIII, revela que a maioria dos motores inspeccionados apresentam valores de aceleração considerados Severos/Críticos. Apenas três dos motores em análise, apresentam amplitudes de aceleração consideradas Boas nos dois apoios.
A análise dos espectros registados com o parâmetro Aceleração e uma frequência máxima de 10 KHz, revelou a presença de uma banda de energia com amplitudes muito assinaláveis.
Esta característica, ilustrada na Figura 4 e na Figura 5, surge normalmente associada a fenómenos relacionados com o contacto metal-metal.
![](https://www.dmc.pt/wp-content/uploads/2021/09/Caso-pratico-protecao-de-rolamentos-fig4.jpg.png)
Figura 4 – Espectros de frequências registados com o parâmetro Aceleração nos apoios do lado oposto ao accionamento dos 12 motores inspeccionados (Ordenados de cima para baixo em ordem crescente)
![](https://www.dmc.pt/wp-content/uploads/2021/09/Caso-pratico-protecao-de-rolamentos-fig5.jpg)
Figura 5 – Espectros de frequências registados com o parâmetro Aceleração nos apoios do lado do accionamento dos 12 motores inspeccionados (Ordenados de cima para baixo em ordem crescente)
4 Ensaio em banco
Após os resultados obtidos nos 12 motores ensaiados, o fabricante desenvolveu um ensaio que consistiu:
- Instalar um anel para proteção dos rolamentos (Figura 6) num motor;
- Colocar o motor a funcionar no banco de ensaios durante 80 horas e efectuar a medição de Tensão e vibrações no final do ensaio.
![Caso prático proteção de rolamentos - figura 6](https://www.dmc.pt/wp-content/uploads/2021/09/xCaso-pratico-protecao-de-rolamentos-fig6.jpg.pagespeed.ic.c4L_KhyYzK.jpg)
Os valores de tensão medidos no veio do motor são apresentados na tabela seguinte.
TABELA IX
Valores de Tensão no Veio
Data | Tensão no Veio (VPP) |
1 de Dezembro | 0,8 |
De acordo com os dados apresentados na tabela anterior, os valores de tensão registados são considerados Bons (valores inferiores a 5 V Pico-Pico). Na figura seguinte, é apresentada a Forma de Onda registada durante a medição efectuada.
![](https://www.dmc.pt/wp-content/uploads/2021/09/xCaso-pratico-protecao-de-rolamentos-fig-7.jpg.pagespeed.ic.Oj9_cZqtwW.jpg)
Na tabela seguinte, são apresentados os níveis globais de vibração registados no final do ensaio nos apoios do motor.
![](https://www.dmc.pt/wp-content/uploads/2021/09/Tabela-X.jpg)
A análise dos dados apresentados na Tabela X revelou que os níveis vibrométricos registados nos apoios dos motores são considerados Bons.
Para avaliação da condição dos rolamentos instalados, foram efectuadas medições com o parâmetro Aceleração de Vibração, utilizando uma banda de frequência até 10 kHz. Os resultados obtidos são apresentados na Tabela XI, encontrando-se os valores realçados com as cores correspondentes ao critério de avaliação adotado.
![Caso prático proteção de rolamentos tabela XI](https://www.dmc.pt/wp-content/uploads/2021/09/Tabela-XI.jpg)
A análise dos dados apresentados na Tabela XI, revela que os valores de aceleração registados em qualquer das medições efectuadas são considerados Bons.
5 – Caso prático proteção de rolamentos – solução final adotada
Após os ensaios efectuados e os resultados obtidos, o fabricante optou por instalar em todos os motores, como forma de mitigação do fenómeno, um anel para a “descarga” de tensões no veio (Figura6 ) e assim, efetuar a proteção dos rolamentos.