Diagnóstico por análise de vibrações

 Neste artigo explica-se de uma forma genérica qual deve ser a aproximação ao diagnóstico por análise de vibrações.

O diagnóstico por análise de vibrações é semelhante ao trabalho de um detetive, a tentar determinar as causas de um crime.

 1 –        O TRABALHO DE UM DETETIVE

Da mesma forma que no trabalho de um detetive, no diagnóstico por análise de vibrações, existem os suspeitos e as pistas. De facto, com auxílio dos dados disponíveis elaboramos uma lista de suspeitos. Paralelamente, com auxílio de pistas e alibis vai tentando eliminar hipóteses até ficar só com um suspeito, uma história coerente e um conjunto de provas, todas a apontar na mesma direcção. Pelo contrário, caso não se tenha chegado a colocar na lista de suspeitos o verdadeiro culpado, nunca o encontrará. Por outro lado, caso não existam pistas suficientes, poderá ocorrer uma situação inconclusiva em que não consegue determinar, com um grau razoável de certeza, quem é o culpado. Assim, neste caso, o resultado do seu trabalho é uma lista de suspeitos prováveis. De igual forma, também pode acontecer que apesar de ter todas as pistas, não se raciocine corretamente, e não se determine o verdadeiro culpado. Desta forma, neste caso, será acusado um inocente.

2 – O DIAGNÓSTICO POR ANÁLISE DE VIBRAÇÕES

De facto, os paralelos entre o trabalho de diagnóstico e o de um detective são inúmeros. Assim, quando uma máquina está a dar problemas, o técnico que pretende efetuar o diagnóstico tem de ter um conhecimento completo do equipamento e saber todas as causas possíveis do problema. De seguida, todo o trabalho é orientado no sentido de eliminar possíveis causas até que, no final, através de passos sucessivos, ter eliminado todas as causas possíveis menos uma, que será a causa do problema. Deste modo, nesta altura deverá existir uma explicação coerente para o que está a acontecer. De igual modo, nestas condições não devem existir fenómenos por explicar. De facto, se isto ocorrer, existe o risco de a causa ser outra.

Assim, como em muitas outras coisas, o processo de diagnóstico por análise de vibrações pode ser dividido em três fases:

• o antes
• o durante
• o depois

De facto, qualquer destas fases é importante e, se não forem levadas a cabo de um modo correcto, podem deitar abaixo todo o esforço desenvolvido.

3 – FASES DO PROCESSO DE DIAGNÓSTICO POR ANÁLISE DE VIBRAÇÕES

Efetivamente a elaboração de um diagnóstico é um trabalho de bom senso educado.

• Assim começa‑se por: recolher o maior número de dados que é possível e encontrar o máximo de pistas.
• Seguidamente procede‑se a: medições, ensaios e confirmações.
• Por fim tem‑se: elaboração da conclusão e escolha da maneira de a comunicar.

De seguida, vão‑se focar alguns aspectos a ter em conta quando se procede a um diagnóstico por análise de vibrações.

4 –        ANTES DAS MEDIÇÕES

Em primeiro lugar, os objetivos da fase de recolha de informações no diagnóstico por análise de vibrações, consistem em.

• Em primeiro lugar elaboração de Lista Classificada de Suspeitos
• De seguida segue-se a determinação imediata de culpado. Se tal não for possível encontrar o principal suspeito.
• Por fim preparar a Fase de Ensaios

Como foi referido, nesta fase procura‑se recolher a maior quantidade de informação, e se possível, resolver de imediato, o problema de diagnóstico. Pretende‑se assim resolver o problema como se o trabalho consistisse numa auditoria.

Efetivamente, há que ter sempre presente que esta fase é indispensável para a persecução do trabalho. De facto, não se pode saltar por cima dela sem incorrer no risco de isto, mais tarde, se revelar um erro básico.

Desta forma deve-se assim proceder do modo que a seguir se descreve.

4.1 Estudo da Máquina

Nesta fase procede‑se à averiguação das diversas componentes da máquina, tolerâncias, princípios de funcionamento, etc. De igual modo, determinam-se as frequências características.

4.2 Levantamento do historial da máquina

Assim, neste levantamento podem‑se ver, entre outros, nomeadamente, os seguintes aspetos:

• Idade da máquina
• Há quanto tempo se encontra a trabalhar
• Quais os níveis de vibração iniciais depois da última intervenção. Qual a sua evolução
• Avarias mais comuns
• Revisões recentes; quem as efectuou; qualificação de pessoal envolvido; métodos utilizados

Nesta fase é muito importante falar com toda a gente envolvida de perto ou de longe com a máquina, nomeadamente, com o pessoal que a opera. Efectivamente, quanto maior é a empresa, maior é a tendência se à comunicação entre as pessoas se processar de um modo deficiente. Por outras palavras, tem‑se que o que é de conhecimento de umas pessoas pode não ser de outras.

De facto, é frequente alguém na organização, saber a causa do comportamento anormal de uma máquina e a restante organização não o saber.

4.3 Averiguação da Situação

De facto, quando se realiza um diagnóstico por análise de vibrações, é comum este ter lugar porque a amplitude das vibrações é excessiva. Todavia podem existir outros sintomas de anomalia, que poderão ser relevantes para o resultado do diagnóstico. É assim importante tentar identificar outros sintomas do comportamento anormal.

Para além disto, deve‑se tentar inferir que outros sintomas, para além das vibrações, poderá provocar cada anomalia. O objetivo deste processo é o de tentar confirmar, por métodos alternativos, as hipóteses elaboradas. Deve‑se também tentar estimar qual a influência dos diversos aspectos construtivos da máquina no seu comportamento vibratório.

4.4 Avarias possíveis e avarias prováveis

Assim, nesta altura há que ter presente todas as avarias possíveis. Caso isto não ocorra, só por acaso o diagnóstico pode ter êxito. Para além disto há que listar e enumerar as avarias prováveis.

Deste modo, nesta fase, as avarias são classificadas segundo uma ordem decrescente de probabilidade, no que se pode designar por uma “lista de suspeitos”.

Seguidamente todo o trabalho tem como objectivo imediato o de ir eliminando hipóteses da lista de avarias prováveis até, por fim, se ficar só com uma.

O exemplo de um motor elétrico

Assim veja-se o exemplo de um motor elétrico. Na figura a seguir apresentada podem-se ver os tipos de avarias possíveis num motor elétrico assíncrono a vibrar.

A sua lista é a seguinte:

Lista de avarias possíveis
Mecânicas •       Desequilíbrio •       Rolamentos •       Folgas •       Veio empenado •       Pata coxa •       Pata partida •       Ressonância Ligação à máquina acionada •       Desalinhamento •       Acoplamento em mau estado	Elétricas •       Excentricidade estática •       Excentricidade dinâmica •       Pontos de alta resistência no rotor Base •       Base não plana •       Maciço em mau estado •       Perne solto ou partido

Imagine-se uma situação em que as vibrações surgiram depois do motor ter sido recentemente instalado no local, por pessoal sem qualificação para efetuar alinhamentos.

Nestas circunstâncias o principal suspeito de causa das vibrações é o desalinhamento no acoplamento.

4.5 Perspetivar ensaios a realizar

Em função da informação recolhida vai-se perspetivar que ensaios vão ser realizados e elaborar o seu procedimento.

Tomando novamente o exemplo do motor elétrico na tabela a seguir apresentada pode-se ver uma lista de ensaios e sintomas.

5  AS MEDIÇÕES NO DIAGNÓSTICO POR ANÁLISE DE VIBRAÇÕES

Em primeiro lugar, há que se ter em conta que os ensaios só servem para confirmar as suspeitas previamente levantadas.

Assim, o objetivo desta fase consiste em:

1. Em primeiro lugar eliminar hipóteses da Lista de Avarias
2. Por fim, conseguir ficar só com uma hipótese: o culpado

Efetivamente, esta é a única fase do diagnóstico por análise de vibrações em que os equipamentos de medida desempenham um papel significativo. Todavia, mesmo antes de eles intervirem deve ter lugar toda uma série de preliminares. Deste modo, tem então lugar a fase de contacto.

5.1 O contacto

De facto, antes de se utilizar o analisador de vibrações há, nomeadamente, que adquirir uma ideia, das vibrações no chão, ao redor da máquina, nas componentes a ela ligadas e nas suas chumaceiras, nas diversas direcções e parafusos de aperto.

Os objetivos da fase de contacto são os seguintes:

• Determinar se as maiores amplitudes de vibrações são atingidas na máquina ou, pelo contrário, numa estrutura próxima.
• Determinar qual o ponto e direção em que a máquina vibra mais.
• Efetuar inspeção visual.

5.2 Confirmar que as maiores amplitudes de vibrações provêm da máquina.

De facto, antes de se começar a procurar determinar a causa de um problema numa máquina que vibra excessivamente, há que confirmar que o problema reside nela e não em qualquer noutra parte.

Assim, portanto, tem de se confirmar que o problema não está ligado a:

• Bases e fundações
• Tubagens e outras estruturas
• Outras máquinas

Para isso ser feito procura‑se confirmar que à medida que aumenta a distância à máquina as amplitudes das vibrações diminuem.

Pelo contrário, caso se encontrem estruturas ou componentes a vibrar com grandes amplitudes há que suspeitar desde o princípio de ressonância nestas partes e, colocar como hipótese, esta ser a fonte das vibrações. Nestas circunstâncias, em primeiro lugar, há que abordar este problema.

Figura – Tome-se por exemplo o caso da máquina na plataforma que vibra. De facto, se antes de se medir na máquina não se perceber que o solo vibra mais que esta, dificilmente se chagará a um diagnóstico correto.

5.3 Determinar qual o ponto e direcção em que a máquina vibra mais

De seguida, nesta fase vai‑se “apalpar” a máquina e tentar determinar em que ponto e direcção ela vibra mais. Assim, isto pode ser feito com um medidor de Nível Global de Vibrações ou, pura e simplesmente, os sentidos humanos.

De facto, este levantamento servirá para dar mais força (ou menos) a hipóteses anteriormente levantadas.

Para além disto vai‑se tentar formar uma ideia sobre o comportamento vibratório do conjunto que permita guiar a utilização dos equipamentos de medida.

Tome-se por exemplo os níveis globais de vibrações medidos numa moto-bomba.

Da observação dos níveis globais nota-se:

• Fortes vibrações na direção axial
• O motor vibra mais na vertical que na horizontal
• As amplitudes são maiores junto do acoplamento

Assim nestas circunstâncias o principal suspeito é o desalinhamento no acoplamento.

A seguir vamos olhar para o espetro de frequência para tentar confirmar esta suspeita e tentar aumentar a probabilidade de sucesso do nosso diagnóstico de desalinhamento como causa das vibrações.

5.4 Efetuar inspeção visual

Assim nesta fase, vai‑se verificar se “está tudo bem” e verificar apertos, fugas, etc.

Portanto, nesta fase vai‑se tentar eliminar as hipóteses mais simples e definir quais vão ser os pontos de medida.

5.5 A Utilização dos equipamentos de medida

Como é sabido no diagnóstico por análise de vibrações, normalmente a técnica que primeiro se utiliza, é a Análise do Espectro de Frequência.

Efetivamente, a razão de ser desta forma de atuar é a de permitir identificar a(s) frequência(s) predominante(s) do fenómeno vibratório, possibilitando assim reduzir significativamente a lista das causas possíveis.

Todavia, é frequente esta técnica, por si só, não permite identificar inequivocamente qual a avaria em causa.

Assim, o que distingue o especialista de Análise de Vibrações, dos outros técnicos com experiência em manutenção, só ressalta nesta fase.

De facto, através do conhecimento profundo das diversas técnicas ao seu dispor, sabe as que deve aplicar em cada situação.

Têm assim lugar a implementação de outras técnicas e ensaios sempre com o fim de reduzir o número anomalias possíveis. Em paralelo pretende-se também confirmar, por outros meios, as conclusões a que já se chegou. De facto, neste último caso, pretende‑se aumentar o grau de certeza das conclusões.

6 –        ELABORAÇÃO DAS CONCLUSÕES NO DIAGNÓSTICO POR ANÁLISE DE VIBRAÇÕES

Assim, o objetivo do técnico é o de que, na altura em que as medições e ensaios sejam dados por concluídos, se tenha determinado, sem margem para dúvidas, qual a causa da anomalia. Ora, todavia, é muito frequente isto não acontecer, surgindo, portanto, alguns aspetos relevantes.

Desta forma, antes de elaborar uma conclusão definitiva o técnico tem de se assegurar de diversos aspectos:

• Que para além das avarias já consideradas não existem outras que possam provocar os mesmos sintomas.
• Que não ficou fora do seu raciocínio nenhum aspeto relevante.
• Que não afunilou o seu raciocínio. Por vezes pressupostos “apriorísticos” podem evitar que o raciocínio siga o caminho mais lógico.
• Que não existem indícios a apontar noutras direções. Por vezes é‑se tentado a encaixar a realidade no nosso raciocínio, esquecendo aspectos relevantes, em vez do raciocínio procurar apreender a realidade.

Por fim o técnico tem de estimar o grau de certeza das suas conclusões.

A importância da Rasoura de Ockham no diagnóstico por análise de vibrações

Grosso modo, este princípio postula que de múltiplas explicações adequadas e possíveis para o mesmo conjunto de fatos, deve-se optar pela mais simples daquelas. Por “simples” entende-se aquela que contiver o menor número possível de variáveis e hipóteses com relações lógicas entre si, das quais o fato a ser explicado segue logicamente.

Este princípio foi adotado pelo método científico. É uma ferramenta lógica que permite escolher, entre várias hipóteses a serem verificadas, aquela que contém o menor número de afirmações não demonstradas, o que facilita a verificação da teoria.

Resumindo: a explicação mais simples, frequentemente é a mais provável.

Figura – Guilherme de Ockham – filosofo do seculo XIV

7         DIAGNÓSTICO POR ANÁLISE DE VIBRAÇÕES –  A TRANSMISSÃO DA CONCLUSÃO

Quem no seu dia-a-dia realiza diagnóstico por análise de vibrações tem de ter sempre em mente que existe uma certeza estatística que, de vez em quando, se vai enganar. Assim quando se transmitem as conclusões a que se chegou, isto deve estar sempre presente. De facto, isto é tanto mais importante quanto menos familiarizadas com as técnicas que se utilizam, estiverem as pessoas que recebem os resultados do trabalho.

De facto, a pior coisa que pode acontecer a um técnico, é o de emitir um diagnóstico sobre uma avaria numa máquina, com um elevado grau de confiança, e, posteriormente, não se encontrar nada do indicado.

Deste modo, entre outras coisas, a transmissão da conclusão deverá ser incluir também o seu grau de confiança. Assim, caso se tenha chegado a uma conclusão inequívoca, o resultado do diagnóstico pode ser transmitido de um modo muito afirmativo. Por outro lado, caso isto não ocorra, palavras como “pode‑se inferir”, “provavelmente”, “talvez”, ou semelhantes, terão de ser obrigatoriamente usadas.

Da mesma forma, caso não haja certeza de uma única causa, tem de se transmitir as diversas hipóteses e probabilidade associada a cada uma.