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AMBIENTE MULTIMÍDIA DE SUPORTE À DISCIPLINA DE PÓS-GRADUAÇÃO FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICO DE MÁQUINAS Mauro Hugo Mathias Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá

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Apresentação em tema: "AMBIENTE MULTIMÍDIA DE SUPORTE À DISCIPLINA DE PÓS-GRADUAÇÃO FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICO DE MÁQUINAS Mauro Hugo Mathias Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá"— Transcrição da apresentação:

1 AMBIENTE MULTIMÍDIA DE SUPORTE À DISCIPLINA DE PÓS-GRADUAÇÃO FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICO DE MÁQUINAS Mauro Hugo Mathias Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá Programa de Pós-graduação em Mecânica Área de Projetos

2 Conteúdo do capítulo Neste capítulo efetuaremos o estudo de: Avaliação de falhas com o uso de técnicas do domínio do tempo; Avaliação de falhas com o uso de técnicas do domínio da freqüência; Avaliação de falhas com o uso de técnicas do domínio tempo- freqüência; 3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

3 AMBIENTE MULTIMÍDIA DE SUPORTE À DISCIPLINA DE PÓS-GRADUAÇÃO FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICO DE MÁQUINAS Capítulo 3.1 – Avaliação de falhas com o uso de técnicas no domínio do tempo

4 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações: A medição de nível global é um método de análise aproximado da condição da máquina através do sinal de vibração, mensurando a amplitude do sinal, avaliada de diferentes formas. O valor RMS ou valor eficaz que mede a energia da vibração; O valor de pico-a-pico, que mede a amplitude máxima da onda fundamental. Esta medida é bastante útil quando a amplitude de deslocamento constitui um parâmetro crítico em relação às restrições de carga máxima. O valor de pico, ou de crista, parâmetro útil para identificar eventos de curta duração, como choques de curta duração, por exemplo. 3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

5 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações: Quando alguma característica mecânica é alterada as solicitações sobre os elementos mecânicos são alteradas modificando as freqüências que compõe a vibração do sistema. O desgaste, presença de trincas, folgas, alterações no acoplamento, dentre outros fenômenos são alterações mecânicas que interferem na solicitação mecânica dos componentes e geram freqüências que se propagam pela estrutura do sistema alterando a vibração global 3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

6 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações: Este tipo de medição precisa de um valor de referência para identificação dos pontos de alarme pois a base de comparação passa a ser a própria máquina. 3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

7 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Parâmetros calculados a partir do sinal no domínio do tempo: Valor RMS (Root Mean Square) Valor de pico (Peak-Value) Fator de Crista (Crest-Factor) Curtose (Kurtosis) 3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

8 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Valor RMS (Root Mean Square) O valor médio quadrático (RMS) é utilizado para indicar o nível de energia das vibrações do equipamento: n = número de ponto do sinal x i (t) = sinal da vibração medido O valor RMS é uma medida simples da energia da vibração, podendo ser utilizado para indicar deterioração das condições do equipamento. O valor RMS sofre poucas alterações nos estágios iniciais dos danos nos elementos mecânicos, pois a energia total do sinal permanecerá praticamente inalterada. 3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

9 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Valor RMS (Root Mean Square) Com a progressão da falha o valor RMS tende a aumentar pois o numero de picos no sinal cresce, desta forma é possível utilizar níveis de alarme para manutenção: O monitoramento do equipamento através do valor RMS deve sempre considerar dados históricos para permitir uma avaliação dos pontos de parada e alarme. 3 - Ferramentas de diagnóstico de falhas

10 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Valor de pico (Peak-Value) O valor de pico é o valor da maior amplitude presente no sinal. Quando seu valor aumenta é um indicativo de que impactos começaram a surgir no equipamento com uma possível falha futura. Geralmente seu valor aumenta antes do valor RMS, pois o valor de pico é pontual, já o valor RMS depende da energia global do sinal e demora mais para ser alterado. 3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

11 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Fator de Crista (Crest-Factor) É a relação entre o valor de pico e o valor RMS: Conforme o início e a progressão da falha o fator de crista pode exibir aumentos abruptos, causados pelo aumento de um defeito localizado (aumenta o valor de pico, mas o valor RMS permanece praticamente o mesmo), sendo possível utilizá-lo como um indicador de monitoramento do surgimento de um defeito. 3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

12 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Relação entre Valor RMS, Fator de Crista e valor de Pico: 3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

13 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Curtose (Kurtosis) A curtose é definida como sendo o valor do quarto momento estatístico da função distribuição da densidade de probabilidade: Para mancais de rolamento o valor da curtose varia conforme o progresso da falha, sendo que cresce rapidamente quando a falha se inicia e continua crescendo até certa fase do progresso da falha, quando então com o aumento do valor RMS a curtose pode ser reduzida. 3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

14 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Exercício: Calcule os parâmetros RMS, valor de pico, Fator de Crista e Curtose para os dados abaixo tomados de um sinal aleatório com um intervalo entre cada amostra de 1/20s. 3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas

15 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Resultados do exercício proposto: Valor RMS = 46,458 Valor de Pico = 98 Fator de Crista = 2,105 Curtose K = 2, – Ferramentas de diagnóstico de falhas

16 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo 3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações - Exercício prático Nos discos serão acopladas massas para induzir desbalanceamento no eixo em 5 condições: Massas opostas a 180º (sem desbalanceamento) Massas a 135º, 90º e 45º Massas lado a lado (situação mais crítica)

17 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo 3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações - Exercício prático Massas opostas a 180º (sem desbalanceamento): * Esta seria a assinatura inicial Baseline da máquina, contra a qual os níveis de alarme seriam definidos. m/s 2

18 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo 3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações - Exercício prático Massas opostas a 135º: m/s 2

19 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo 3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações - Exercício prático Massas opostas a 90º: m/s 2

20 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo 3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações - Exercício prático Massas opostas a 45º: m/s 2

21 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo 3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações - Exercício prático Massas opostas a 0º (massas lado a lado) m/s 2

22 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo 3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações - Exercício prático Distribuição das massas: Baseline 180º 135º 90º 45º 0º m/s 2

23 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo 3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações - Exercício prático Baseline Uma máquina nova teria repetidas medições com amplitude igual a do Baseline; Um nível de alarme especificado pelo usuário ou pelo fabricante da máquina poderia ser usada para identificar o ponto correto de parada

24 3.1 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo 3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações - Exercício prático para o aluno Com base nos sinais fornecidos do exemplo acima, elaborar rotina em um dos softwares a seguir para cálculo dos parâmetros RMS, valor de pico, Fator de Crista e Curtose. Softwares que podem ser utilizados: Matlab, Scilab, Octave ou Labview Os sinais estão disponíveis na base de dados do Teleduc


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