Diagnóstico de Falha

Falha em Rolamentos

A maioria dos equipamentos rotativos possuem rolamentos em sua constituição. Motores elétricos, bombas e ventiladores industriais são alguns dos equipamentos que possuem rolamento no conjunto de seus componentes. 

Existem vários tipos de rolamentos no mercado (ex. esfera, rolos), entretanto se assemelham em suas principais partes constituintes:

Não é de se espantar que uma das principais falhas mecânicas na Indústria é a falha em rolamentos. Segundo uma pesquisa da SKF, 1/3 dessas falhas é ocasionado por fadiga, 1/3 por problemas de lubrificação, 1/6 por contaminação (vedação ineficiente) e 1/6 por outros motivos.

A análise de vibração é muito utilizada para a detecção de falhas em rolamento, sendo a técnica do “Envelope” uma das mais utilizadas para detectar falhas em rolamentos em estágios iniciais.  

Neste artigo vamos explicar o que são as frequências de falha em rolamentos e como são detectadas pela análise de vibração.

Como a vibração pode detectar falhas em rolamentos?

Quando houver um defeito em um rolamento (ex. trinca na pista externa), vai existir um impacto destacando uma frequência característica de falha. Vamos a um exemplo para ficar mais claro…

Imagine que exista um rolamento que tenha uma trinca na pista externa. Toda vez que o elemento girante (esfera ou rolo) passar por essa trinca vai produzir um impacto, fazendo com que haja uma vibração característica:

Quais são as frequências de falhas em rolamentos?

Existem basicamente 4 frequências que podem ser destacadas em um espectro para definir a falha em rolamentos.

  • Defeito BPFI – frequência de falha da pista interna
  • Defeito BPFO – frequência de falha da pista externa
  • Defeito BSF – frequência de falha dos elementos rolantes (rolos ou esferas)
  • Defeito FTF – frequência de falha da gaiola 

Por que utilizar a técnica do Envelope?

Toda vez que existe uma falha no rolamento e que o impacto ocorre, a frequência natural do conjunto é excitada. Essa frequência não tem nenhuma relação com a rotação do equipamento, sendo influenciada apenas pela rigidez e massa do sistema. 

Ocorre que na prática, as amplitudes das vibrações ocasionadas por falhas em rolamentos são pequenas comparadas às amplitudes relativa a frequência fundamental e seus harmônicos.

 Dessa maneira, em um espectro convencional, sem a aplicação do envelope não é possível identificar esse tipo de falha. 

O envelope consiste no processo de remover as frequências baixas (ex. abaixo de 500Hz) e fazer um processo de “envelopamento” no sinal resultante.

A partir da plataforma IoTebe é possível calcular o envelope do sinal, acessando a aba “Espectro” e clicando em “Envelope”. As frequências de falha do rolamento também podem ser destacadas clicando no botão do passo (3) abaixo:

Dessa maneira é possível detectar as falhas de rolamentos em estágio inicial, sendo possível intervir de maneira precoce no equipamento evitando paradas inesperadas.