ESTUDO DO COMPORTAMENTO DINÂMICO DE ROTORES E CONTROLE DOS NÍVEIS DE VIBRAÇÃO SOB DESBALANCEAMENTO ROTATIVO

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Também considera-se que o mesmo rotor possui um certo desbalanceamento residual.

Figura 1. Sistema Rotor-Mancal (Fonte: adaptado de [2])

O desbalanceamento é a maior causa de vibrações em máquinas rotativas[3], onde este fenômeno é caracterizado pela existência de desequilíbrios de massa em relação aos eixos de rotação[4]. Tais desequilíbrios são originados por inevitáveis assimetrias, tolerâncias e desvios de forma, além das imperfeições da matéria-prima e da montagem. Quando o sistema está desbalanceado pode gerar comportamentos indesejáveis, os quais podem ocasionar diversos danos a outros equipamentos que estão interligados. Desta forma surge a necessidade de estudar a dinâmica dos rotores para uma melhor compreensão dos sinais de vibração e obter melhores modelos para o sistema. Desta forma as análises por elementos finitos são bastantes atrativas devido a grande aproximação da realidade dos modelos. Para chegar nos modelos matemáticos há a necessidade de utilizar métodos numéricos, onde neste trabalho foi utilizado o método de elementos finitos. O método dos elementos finitos é um método mais abrangente de aplicação de engenharia[5], onde utiliza matrizes para cada elemento do sistema.

Para a detecção e identificação dos defeitos é necessário obter e processar os sinais de vibração, obtendo estes sinais e conhecendo a velocidade de rotação do sistema, pode-se conhecer o problema do equipamento através de suas frequência predominantes. Na Tab.1 mostra-se alguns problemas que ocorrem num típico sistema rotor-mancal e suas frequências predominantes onde pode ser identificado.

Tabela 1: Frequências predominantes de falhas. (Fonte: adaptado de [6])

Tipo de

defeito

Desbalanceamento

Desalinhamento

Defeitos em Rolamentos

Folga nos Mancais

Oil Whirl

Frequência

Predominante

1 x N

1 x N

2 x N

3, 4 x N

Altas Frequências acima de

2 KHz

1/2 ou 1/3 x N

1/2 x N

Para o processamento destes sinais existem alguns programas conhecidos como sistemas especialistas. De acordo com [7], o sistema especialista desenvolvido é uma classe de sistemas de inteligência artificial e serve como consultor na tomada de decisão que envolve a área de manutenção, normalmente apenas dominadas pelo pessoal de manutenção, funcionando como uma ferramenta de manutenção preventiva e preditiva que serve para auxiliar os encarregados a manter a saúde dos equipamentos.

Este trabalho visa a investigação dos níveis de desbalanceamentos de rotores com uma configuração com um disco e tendo como motivação principal melhorar a vida útil destes equipamentos fazendo com que estes evitem tal defeito assim