Neste artigo fala-se como o deslocamento pico-pico das vibrações maior que folga diametral. De facto, explica-se como a amplitude do deslocamento pico pico das vibrações medidas com um proximitor, num veio numa chumaceira de filme fluido, numa turbo máquina, pode ser maior que a folga diametral do veio na chumaceira.

A situação em que a amplitude de vibração pico-a-pico medida por um proximitor é maior que a folga diametral de um veio numa chumaceira de filme fluido (hidrodinâmica) é normal e tem explicações claras na dinâmica rotor–chumaceira.

1 – O proximitor mede o deslocamento relativo veio–estrutura, não apenas o movimento dentro da chumaceira

A chave é perceber que o sensor mede o movimento relativo do veio em relação à sonda, mas não mede diretamente o movimento relativo do veio dentro da folga.

O proximitor está fixo à carcaça da máquina (stationary), mas o veio vibra em relação à carcaça, enquanto a órbita real do veio dentro da chumaceira é limitada pela folga radial.

Like this, o movimento resulta da soma de:

• Movimento do veio
• Movement (flexão) da estrutura da chumaceira ou do suporte
• Deslocamentos dinâmicos do rotor (whirl, whip, modos próprios)

O sensor não distingue estas componentes.

2 – O movimento do rotor não é limitado pela folga – só o centro geométrico é

A folga radial (metade da folga diametral) limita onde o centro do veio pode estar dentro da chumaceira, mas a superfície exterior do veio pode deslocar-se muito mais quando o rotor flete (modo de vibração), porque a flexão aumenta a excentricidade da superfície, mesmo que o centro permaneça dentro da folga.

That is:

• Centro do veio: limitado pela folga
• Superfície do veio (o que o proximitor vê): pode mover-se muito além da folga

3 – Whirl e oil-whip podem produzir amplitudes superiores à folga

Vibrações autoexcitas como:

• oil whirl (≈ 0,42×RPM)
• oil whip (travado numa frequência próxima da frequência natural)

podem causar grandes amplitudes na superfície do rotor, especialmente quando o rotor entra em ressonância.

In such cases, a amplitude pode exceder várias vezes a folga da chumaceira.

4 – Modos de flexão do rotor em rotores alta velocidade

Quando o rotor entra em modo próprio (1º modo, 2º modo, etc.), a vibração não é um simples deslocamento rígido do veio dentro da folga.

Ele deforma-se, e um ponto onde o proximitor está a medir pode deslocar-se bastante, excedendo largamente a folga radial.

5 – Pequeno movimento do apoio → grande erro na medição

Se a carcaça ou o suporte do proximitor vibra até 10–20 μm (muito comum em máquinas grandes), isso aparece como “vibração adicional” no sinal.

Example:

• Movimento real do veio: 50 μm pk-pk
• Movimento da estrutura onde o sensor está montado: 20 μm pk-pk

O proximitor mostra:

That is: diferença de 40% sem que o veio tenha aumentado a vibração.

6 – O movimento da estrutura pode estar desfasado

O movimento do apoio pode estar:

• na mesma fase
• em oposição de fase
• com um ângulo qualquer

Isto pode:

✔ aumentar a amplitude medida
✔ reduzir a amplitude medida
✔ causar rotações anómalas na órbita
✔ alterar a fase aparente
✔ produzir o efeito de “vibração maior que a folga”

7 – Modos estruturais influenciam a leitura

Quando a carcaça, base ou suporte entra em ressonância, o movimento do apoio dos proximitors pode ficar muito maior, criando leituras enganosas.

Consequências típicas:

• Picos de amplitude “misteriosos” em frequências que não são do rotor
• Mudanças bruscas de fase
• Órbitas deformadas ou em figura de 8
• Aumento da vibração num sentido mas não no outro (por causa de modos estruturais direcionais)

8 – Em chumaceiras de filme fluido o problema é relevante

Nas chumaceiras hidrodinâmicas a carcaça:

• Vibra com modos próprios diferentes dos do rotor
• Pode amplificar vibrações por cargas hidráulicas
• Tem baixa rigidez em certas direções

Isto aumenta ainda mais o erro da medição relativa dos proximitors.

9 – Como isto pode causar amplitude maior que a folga

Se o suporte do proximitor vibra 30–40 μm pk-pk, o deslocamento medido pode parecer enorme.

Exemplo real:

• Folga radial: 0,10 mm
• Vibração real do centro do veio: 60 μm pk-pk
• Vibração da estrutura no ponto do proximitor: 40 μm pk-pk

Leitura aparente do proximitor:

Se estiver em oposição de fase pode ainda dar mais.

Logo o proximitor pode mostrar mais que a folga mesmo sem contacto ou problemas graves no rotor.

10 -Representação gráfica

Na figura a seguir apresentada ilustra-se o efeito da combinação da vibração do veio, com a vibração do ponto onde o proximitor está montado, no resultado da medição.

10 Sintomas de que as vibrações do suporte do proximitor estão a influenciar as suas medidas

Os sintomas de que as vibrações do suporte do proximitor estão a influenciar as suas medidas são:

• Mudança de fase incompatível com fenómenos no veio
• Órbita medida com forma “estranha” ou “borrada”

10.1 Mudança de fase incompatível com fenómenos no veio

A vibração real do veio numa chumaceira de filme fluido tem uma fase muito estável (normalmente associada ao desequilíbrio).

Mas caso se observe:

• Fase a variar com carga, temperatura ou arranque
• Fase instável entre sensores opostos
• Órbitas distorcidas ou “flutuantes”

Indica fortemente movimento na carcaça.

10.2 Órbita medida com forma “estranha” ou “borrada”

Movimento da carcaça causa órbitas:

• Com centro deslocado
• Achatadas em direções não usuais
• Altamente excêntricas
• Com “loops” inesperados

Se a órbita não corresponde ao típico comportamento óleo-hidrodinâmico (oil whirl/whip), há participação da carcaça.

11. Testes diretos para confirmar influência da carcaça

11.1. Medição simultânea: proximitor + acelerómetro na mesma direção

Se a fase ou forma de onda do proximitor “segue” a vibração da carcaça isto é uma prova direta de contaminação na medição.

11.2. Comparação entre proximitores opostos (X e Y)

Se a soma quadrática (magnitude) varia com temperatura, carga ou rigidez estrutural da carcaça a causa está na structure, não no veio.

11.3  Análise modal e Bode

Se o proximitor mostra:

• amplitude crescente perto da frequência natural da estrutura
• fase típica de um sistema massa-mola
• enquanto o veio não tem fenómenos correspondentes (sem oil whirl/whip nesta frequência)

É a carcaça a vibrar, não o veio.