Detecção de falhas em mancais de rolamento por análise de vibrações em banda larga : um caso prático de aplicação em uma população de equipamentos rotativos

Abstract

No contexto industrial atual, no qual a máxima disponibilidade dos equipamentos ligados ao processo produtivo representa um fator crítico de sucesso, a manutenção industrial passa a desempenhar função estratégica, uma vez que se mostra necessário trabalhar pela prevenção e detecção antecipada das falhas. O constante desenvolvimento das técnicas de análise de vibração tem representado um diferencial na manutenção preditiva de equipamentos rotativos. A detecção de defeitos cada vez menores é constantemente demandada, a fim de possibilitar a ação planejada das equipes de manutenção. O acompanhamento de valores globais de velocidade não é totalmente eficaz nesta situação, e a análise do espectro em baixas freqüências do sinal de vibração nem sempre fornece indícios com a antecipação necessária. Nos equipamentos rotativos, a análise espectral do envelope de aceleração tem sido a alternativa mais precisa para a detecção de defeitos nos mancais de rolamento. O objetivo deste trabalho é avaliar a viabilidade de uma análise simplificada do envelope de aceleração através do estabelecimento de um valor numérico único, dotado de referenciais práticos que permitam o diagnóstico de pequenos defeitos com a antecedência adequada. Parte-se da análise de sinais de vibração reais obtidos a partir de uma amostra de conjuntos motor – bomba centrífuga, no instante em que as intervenções de manutenção corretiva nos mancais de rolamento foram recomendadas. A obtenção de um valor global a partir do espectro do envelope de aceleração representa a simplificação desejada, uma vez que se conhece o valor correspondente a detecção efetiva de um defeito. O resultado da análise espectral é confirmado pela desmontagem dos mancais de rolamento danificados e determinação de seu estágio de falha. As conclusões apontam para a viabilidade técnica e econômica de um modelo otimizado de monitoramento preditivo de conjuntos motor – bomba centrífuga, a partir da medição combinada do Valor Global de velocidade RMS e do Valor Global do envelope de aceleração. Ao final do trabalho, uma proposta prática para aplicação na amostra de equipamentos estudada é apresentada.

In the current industry, in which the maximum availability of equipment connected to the production process is a critical factor for success, the industrial maintenance has a strategic role to play, since it appears to work for prevention and early detection of equipment failures. The constant development of the vibration analysis techniques has represented a spread in predictive maintenance of rotating equipment. The detection of smaller defects is constantly becoming possible, in order to enable the planned action of the maintenance teams. The monitoring of overall velocity values is not fully effective in this situation, and the analysis of the low frequencies vibration spectrum not always provides evidence with the required anticipation. In rotating equipment, the analysis of the acceleration envelope spectrum has been the more accurate alternative to the detection of defects in rolling bearing. The purpose of this study is to assess the feasibility of a brief analysis of the acceleration envelope through the establishment of a single numerical value, with practical benchmarks that allow the diagnosis of small defects with the appropriate notice. This study is the analysis of real vibration signals, obtained from a sample of electrical motors and centrifugal pumps, in the moment which the corrective maintenance of the rolling bearing was requested. Achieving the overall value from the envelope acceleration spectrum is the desired simplification, because the analyzed data corresponds to effective detection of a bearing defect. The result of the spectral analysis is confirmed by the disassembly of the damaged rolling bearing, and the determination of their failure stage. The optimized predictive technique composed by the overall envelope spectrum, and the overall velocity has its technical and economic feasibility confirmed. The proposed model can be successfully applied to the electrical motor and centrifugal pumps studied sample.