O que é análise de vibração
A análise de vibração mede como uma máquina rotativa vibra e usa o espectro desse sinal para identificar a causa: desbalanceamento, desalinhamento, folga ou defeito de rolamento. É a técnica mais usada da manutenção preditiva, porque cada falha mecânica deixa uma assinatura em uma frequência própria, muito antes de a máquina parar.
A ideia central é simples: a vibração total diz que há um problema, e o espectro diz qual.
Mapa visual da análise de vibração
O mapa mostra como desbalanceamento, desalinhamento e folga aparecem no espectro, com os números do motor de 1780 rpm usado como exemplo.
Do sinal ao espectro
Um acelerômetro fixado no mancal gera um sinal no tempo. A FFT (transformada rápida de Fourier) o converte em espectro: eixo horizontal em frequência (Hz), eixo vertical em amplitude. Três conceitos bastam para começar:
- Frequência de rotação (1X): rpm ÷ 60. Para 1780 rpm, 1X = 29,67 Hz. Os múltiplos (2X = 59,3 Hz; 3X = 89,0 Hz) são os harmônicos.
- Grandeza medida: aceleração destaca altas frequências (rolamentos); velocidade, em mm/s RMS, é a melhor medida de severidade geral; deslocamento serve para baixas frequências. Relação: aceleração = velocidade × 2π × f. Uma velocidade de pico de 6,0 mm/s a 29,67 Hz corresponde a 1,12 m/s², cerca de 0,114 g.
- RMS e pico: para uma onda senoidal, RMS = 0,707 × pico. Os 6,0 mm/s de pico viram 4,24 mm/s RMS.
Os parâmetros de aquisição definem o que você enxerga. Com Fmax = 1000 Hz e 1600 linhas, a resolução é 1000 ÷ 1600 = 0,625 Hz, suficiente para separar 1X (29,67 Hz) de picos vizinhos. A frequência de amostragem deve ser de pelo menos 2,56 × Fmax = 2560 Hz, e o tempo de aquisição é 1 ÷ 0,625 = 1,6 s.
Assinaturas das falhas mais comuns
| Falha | Onde aparece no espectro | Direção típica |
|---|---|---|
| Desbalanceamento | Pico dominante em 1X, fase estável | Radial (horizontal e vertical) |
| Desalinhamento | 1X e 2X altos; regra prática: 2X acima de 50% de 1X | Axial e radial |
| Folga mecânica | Vários harmônicos (1X, 2X, 3X…), às vezes 0,5X | Radial, com fase instável |
| Defeito de rolamento | Picos não síncronos (BPFO, BPFI) e, no início, ruído de alta frequência | Radial, na região do mancal |
Para rolamentos, as frequências de defeito dependem da geometria. Para a pista externa, BPFO = (n ÷ 2) × f × (1 − d/D × cos φ), e para a interna, BPFI = (n ÷ 2) × f × (1 + d/D × cos φ), sendo n o número de elementos rolantes. Com n = 9, d/D = 0,2, φ = 0 e f = 29,67 Hz: BPFO = 4,5 × 29,67 × 0,8 = 106,8 Hz e BPFI = 4,5 × 29,67 × 1,2 = 160,2 Hz. Na prática, use os valores do catálogo do fabricante do rolamento. A conferência é simples: BPFO + BPFI = n × f = 267,0 Hz.
Exemplo: motor e ventilador de 1780 rpm (fictício)
Na rota mensal, o mancal do ventilador apresentou velocidade global de 4,2 mm/s RMS contra 1,8 mm/s da linha de base. O espectro mostra:
| Frequência | Hz | Amplitude (mm/s RMS) | Leitura |
|---|---|---|---|
| 1X | 29,7 | 4,2 | Dominante |
| 2X | 59,3 | 0,4 | Baixo |
| 3X | 89,0 | 0,3 | Baixo |
| BPFO | 106,8 | 0,1 | Sem pico de rolamento |
A relação 2X ÷ 1X = 0,4 ÷ 4,2 ≈ 0,095, bem abaixo de 0,5, e não há harmônicos em série nem pico em BPFO. O diagnóstico é desbalanceamento do rotor (acúmulo de sujeira nas pás, por exemplo). A ação é limpar e balancear no local, e a confirmação vem na medição seguinte: 1X deve voltar para perto de 1,8 mm/s.
Linha de base, alarmes e rota
Dois alarmes simples funcionam bem para começar, definidos a partir da linha de base de cada ponto: alerta em 2 × a base (3,6 mm/s no exemplo) e crítico em 3 × a base (5,4 mm/s). Os 4,2 mm/s do ventilador cruzam o alerta e pedem diagnóstico e programação da correção. Esses fatores são critério interno de exemplo; para limites por classe de máquina use a ISO 20816, que define zonas de severidade (A a D).
- Pontos fixos: marque o local do sensor, com a mesma direção e posição a cada leitura.
- Periodicidade: mensal para a maioria dos ativos; encurte se a tendência subir.
- Priorização: comece pelos ativos críticos, definidos pelo RCM.
- Registro: lance a leitura, o diagnóstico e a ordem de serviço no CMMS para acompanhar a tendência.
O resultado aparece nos indicadores: menos paradas não planejadas elevam o MTBF e reduzem o MTTR, como mostra o artigo sobre MTBF e MTTR. A análise de vibração também ajuda a detectar o início da fase de desgaste da curva da banheira.
Erros comuns
- Medir sem ponto fixo: sensor em posições diferentes gera tendência falsa.
- Olhar só o valor global, sem abrir o espectro.
- Resolução insuficiente, que mistura picos próximos (por exemplo, 1X com a frequência de rede).
- Diagnosticar sem conferir a rotação real: com inversor, 1X muda.
- Confundir ressonância da estrutura com falha da máquina.
- Não fechar o ciclo: medir após o reparo para confirmar que o pico caiu.
Perguntas frequentes
Para que serve a análise de vibração?
Para detectar e diagnosticar falhas mecânicas em equipamentos rotativos, como desbalanceamento, desalinhamento, folga e defeitos de rolamento, antes da quebra.
Como calcular 1X?
Divida a rotação em rpm por 60. Para 1780 rpm: 1780 ÷ 60 = 29,67 Hz.
Qual a diferença entre desbalanceamento e desalinhamento?
No desbalanceamento domina 1X, no sentido radial. No desalinhamento aparecem 1X e 2X, com 2X relevante (regra prática: acima de 50% de 1X) e componente axial alta.
Qual grandeza devo medir, aceleração ou velocidade?
Velocidade em mm/s RMS para severidade geral; aceleração para falhas de rolamento e engrenagens, que aparecem em altas frequências.
Qual a periodicidade das medições?
Mensal na maioria dos casos. Reduza o intervalo quando a tendência estiver subindo ou o ativo for crítico.
Preciso de ISO para limites de alarme?
Não é obrigatório, mas a ISO 20816 oferece zonas de severidade por classe de máquina. Muitas plantas combinam essas zonas com limites baseados na linha de base de cada ponto.
Fontes
- SCHEFFER, C.; GIRDHAR, P. Practical Machinery Vibration Analysis and Predictive Maintenance. Oxford: Newnes, 2004.
- MOBLEY, R. K. An Introduction to Predictive Maintenance. 2. ed. Butterworth-Heinemann, 2002.
- ISO 20816-1: Mechanical vibration, measurement and evaluation of machine vibration, general guidelines.
- ISO 13373-1: Condition monitoring and diagnostics of machines, vibration condition monitoring.
Para estudar mais: fontes e links confiáveis
- ABRAMAN: Associação Brasileira de Manutenção e Gestão de Ativos
- SMRP: Society for Maintenance & Reliability Professionals (em inglês)
- Wikipédia: Linha de produção
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Sobre o autor
Especialista em Lean Manufacturing e Gestão Comportamental
Mais de 20 anos de indústria automotiva e metalmecânica (GM e Dana), especialista em Lean Manufacturing desde 2006. Instrutor e mentor do SENAI no programa Brasil Mais Produtivo, com consultorias, treinamentos e auditorias em mais de 50 empresas, unindo qualidade, produtividade e desenvolvimento de pessoas.
