AMBIENTE MULTIMÍDIA DE SUPORTE À DISCIPLINA DE PÓS-GRADUAÇÃO FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICO DE MÁQUINAS Capítulo 3.2 – Avaliação de falhas com o uso de técnicas no domínio da freqüência

3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência Softwares utilizados para as demonstrações: Para a realização das demonstrações podem ser utilizados os softwares: Scilab - http://www.scilab.org/products/scilab/download – software gratuito Octave – http://www.gnu.org/software/octave/download.html - software gratuito Matlab – www.matlab.com - Software não é gratuito

3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência Técnicas a serem estudadas: Demodulação HFRT – High Frequency Ressonance Technique ou Técnica do Envelope Aplicação do envelope através do método da transformada de Hilbert

3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência Demodulação A modulação de um sinal ocorre quando em um sinal senoidal (chamaremos de sinal portador) são aplicadas variações em sua amplitude e freqüência com o tempo. No primeiro caso trata-se de modulação de amplitude e no segundo de freqüência ou modulação de fase. Exemplo de sinal modulado em amplitude:

3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência A combinação da freqüência portadora com a moduladora resulta no sinal modulado em amplitude ou em freqüência:

3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência Demodulação Demodular um sinal significa fazer o caminho inverso da modulação, ou seja extrair do sinal portador a freqüência de repetição dos impulsos que o modularam no passado. Esta técnica é útil para rolamentos onde a informação dos impactos está contida na freqüência de repetição dos impactos, modulada no sinal ao redor das freqüências ressonantes do sistema excitadas pelos impactos dos defeitos no rolamento.

3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência Demodulação

3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência Técnicas a serem estudadas: Demodulação HFRT – High Frequency Ressonance Technique ou Técnica do Envelope Aplicação do envelope através do método da transformada de Hilbert

3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência HFRT – High Frequency Ressonance Technique ou Técnica do Envelope Para explicarmos a técnica do HFRT utilizaremos o exemplo do mancal de rolamento defeituoso: Cada vez que uma esfera atinge um ponto defeituoso em uma das pistas do mancal de rolamento um sinal de impulso é gerado: Impacto

3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência HFRT – High Frequency Ressonance Technique ou Técnica do Envelope A energia gerada por estes impulsos é igualmente distribuída por toda a faixa de freqüência, sendo que cada freqüência ou pequena faixa de freqüência irá receber muito pouca energia. Impacto

3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência HFRT – High Frequency Ressonance Technique ou Técnica do Envelope Na banda de baixa freqüência, a energia destes impulsos pode ser facilmente encoberta por muitas outras fontes de vibração do sistema mecânico (desalinhamentos, freqüência de rede elétrica, desbalanceamento, etc.), que em sua maioria tem alto valor que energia, fazendo com que os impulsos não se destaquem nesta faixa do espectro de freqüência

3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência HFRT – High Frequency Ressonance Technique ou Técnica do Envelope O conceito da técnica do envelope se baseia no fato de que os impactos gerados pela passagem das esferas por um ponto defeituoso excitam as freqüências ressonantes do sistema (freqüência portadora). A freqüência de impactos contra o defeito na pista é modulada na freqüência ressonante do sistema:

3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência HFRT – High Frequency Ressonance Technique ou Técnica do Envelope Desta forma, a técnica busca identificar freqüências ressonantes (freqüência portadora) do sistema que foram excitadas pelos impactos da esfera contra os defeitos para através da demodulação identificar quais as freqüências de defeito presentes no sinal.

3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência HFRT – High Frequency Ressonance Technique ou Técnica do Envelope Princípio: Quando um defeito em uma superfície de um rolamento atinge outra superfície o impacto excita ressonâncias no rolamento e no sistema mecânico. A técnica busca áreas de ressonância para demodular o sinal e obter a freqüência de repetição dos impulsos. A freqüência de ressonância selecionada em si não é importante, mas sim a informação sobre a repetição dos impulsos que ela carrega. Para dano extenso a técnica apresenta limitações na identificação das freqüências características.

3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência HFRT – High Frequency Ressonance Technique ou Técnica do Envelope Etapas do processamento do sinal pela técnica: 1 – Retificação do sinal utilizando um retificador de meia-onda: 2 – Aplicação do filtro ao sinal retificado. 3 – Aplicar a FFT ao sinal filtrado 4 – Efetuar um filtro passa-baixa para eliminar as freqüências de ordem mais elevada.

3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência HFRT – High Frequency Ressonance Technique ou Técnica do Envelope As freqüências presentes no sinal demodulado correspondem às taxas de repetição dos impactos que geram as vibrações livres de curta duração e alta freqüência (ressonâncias).

3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência Demonstração da aplicação da técnica do envelope utilizando demodulação: Utilizar sinal HFRT disponível na base Teleduc.

3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência Demonstração da aplicação da técnica do envelope utilizando demodulação:

3 – Ferramentas de diagnóstico de falhas 3.2 – Avaliação de falhas com técnicas do domínio da freqüência Demonstração da aplicação da técnica do envelope utilizando demodulação: