Falhas de Engrenamento

Como identificar falhas em rolamentos

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

Existem tipos diferentes de rolamentos no mercado, como de esferas e de rolos. Entretanto, todos se assemelham em suas principais partes constituintes:

Não é de se espantar que uma das principais falhas mecânicas na Indústria seja a falha em rolamentos. Segundo 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 há um defeito em um rolamento (ex. trinca na pista externa), ocorre um impacto que destaca uma frequência característica de falha. Vamos a um exemplo para ficar mais claro…

Imagine 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 específica:

Essa vibração é captada por sensores de vibração como o Tebe NXG , e a forma de onda da vibração do impacto se apresenta da seguinte forma:

As 4 frequências de falhas em rolamentos

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

> BPFI

Frequência de falha da pista interna

> BPFO

Frequência de falha da pista externa.

> BSF

Frequência de falha dos elementos rolantes (rolos ou esferas).

> 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 relativas à 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 do “envelope” do sinal, é possível calcular a  FFT (Fast Fourier Transform)  e encontrar as frequências de falha. 

Plataformas de monitoramento e diagnóstico inteligente atuam na manutenção preditiva de forma a identificar falhas de rolamento. A plataforma IoTebe permite calcular o envelope do sinal: basta acessar a aba  Espectro  e clicar em  Envelope.

As frequências de falha do rolamento também podem ser destacadas clicando no botão indicado:

Dessa maneira, é possível detectar as falhas de rolamentos em estágio inicial, o que permite intervir de maneira precoce no equipamento e evitar paradas inesperadas.