Para monitorar e supervisionar máquinas rotativas (bombas, motores, ventiladores, caixas de engrenagens), é natural que você queira utilizar sistemas de monitoramento de vibração confiáveis e de alta qualidade. Neste artigo, discutimos 11 pontos-chave a serem considerados ao escolher o acelerômetro certo para aplicações industriais.
#1 Faixa de medição de aceleração
A maioria das aplicações industriais utiliza uma faixa de medição de aceleração de 80 g ou 50 g.
- Os sensores de 80 g oferecem uma faixa de medição dinâmica mais ampla.
- Sensores de 50 g podem cortar o sinal, resultando em sobrecarga do sensor se a amplitude da vibração exceder a faixa de medição. Esse corte é denominado “clipping” em inglês.
#2 Confiabilidade do sinal de medição ao longo da vida útil do sensor
- Um sensor pode ser afetado por diversos fatores externos, o que impacta sua precisão a longo prazo:
- A estabilização piezoelétrica do cristal PZT minimiza o desvio do sinal ao longo de um período prolongado (vários anos).
- A vedação hermética (de preferência verificada por testes de vazamento de hélio) protege os componentes internos contra contaminação externa e oxidação.
- Verifique se o fabricante fornece dados de confiabilidade, como o Tempo Médio entre Falhas (MTBF), que indica o intervalo médio durante o qual o sensor opera sem falhas.
#3 Tolerância à sensibilidade
Os acelerômetros industriais normalmente apresentam uma faixa de tolerância de sensibilidade de 5% a 20%. Uma faixa de tolerância de 5% oferece a maior precisão e reprodutibilidade, enquanto uma tolerância mais ampla, de 10% a 20%, pode ser utilizada quando o valor exato da sensibilidade pode ser programado no equipamento de aquisição de dados.
As tolerâncias são mais importantes se o seu coletor de dados ou sistema on-line não puder lidar efetivamente com as variações de sensibilidade de acelerômetros individuais. Uma tendência de medição pode apresentar desvios significativos ao trocar sensores com uma tolerância de 20%.
#4 Aceleração x Velocidade
Sensores de aceleração e velocidade detectam diferentes tipos de falhas nas máquinas:
- Na maioria das aplicações, utilizam-se sensores de velocidade porque um sinal de velocidade é geralmente o melhor indicador para monitorar a condição da máquina, sendo adequado tanto para máquinas/componentes de rotação lenta quanto para os de rotação rápida.
- O sinal dos acelerômetros pode ser convertido em velocidade por meio de integração quando a sensibilidade e a qualidade adequadas são escolhidas.
- A medição de aceleração é mais adequada para o monitoramento de frequências de engrenagens e a detecção precoce de problemas em rolamentos.
- O sinal dos acelerômetros pode ser convertido em velocidade por meio da integração, permitindo que ambos os tipos de medição sejam registrados com um único sensor.
- Para ambas as soluções, há várias opções para o sinal de saída: saída superior ou lateral, uma variedade de sensibilidades e tolerâncias, cabeamento integrado e certificações para áreas perigosas.
#5 Certificações para Áreas Perigosas
Os sensores de vibração estão disponíveis com certificações para praticamente qualquer tipo de área perigosa encontrada em ambientes industriais (ATEX). Ao escolher o acelerômetro, certifique-se de que ele seja adequado para a zona correta onde será instalado.
#6 Frequência de ressonância do sensor
Frequências de medição próximas à frequência ressonante do sensor podem causar leituras errôneas. O sinal pode sofrer distorção, resultando em sinais fantasmas de baixa frequência. As frequências ressonantes do sensor devem ser cerca de duas vezes maiores do que a frequência de medição mais alta esperada.
#7 Faixa de temperatura
Determine com antecedência qual será a temperatura no local onde o acelerômetro será instalado. A temperatura ambiente influencia significativamente o tipo de acelerômetro adequado para a aplicação.
- Os acelerômetros industriais padrão com componentes eletrônicos integrados estão limitados a 120 °C.
- Componentes de alta qualidade permitem que alguns sensores operem em temperaturas de até 150 °C.
- Os acelerômetros piezoelétricos, que não contêm circuitos eletrônicos internos, normalmente operam em temperaturas de até 260 °C.
- Elementos especiais de sensores para altas temperaturas permitem a operação em temperaturas de até 760 °C, mas esses sensores também exigem outras considerações, tornando importante equilibrar os requisitos de temperatura com fatores como custo e robustez.
#8 Cabeamento
Há muitas opções de cabeamento para acelerômetros, por isso é importante considerar os seguintes pontos:
- Passagens de cerâmica/metal separam os componentes internos do sensor do cabo para manter toda a umidade e contaminação fora do sensor.
- Testar sensores exclusivamente no nível de pressão especificado nas especificações pode não detectar uma fratura. Para aplicações subaquáticas, os sensores também devem ser testados em vários níveis de pressão para detectar problemas.
- Para aplicações em águas profundas, deve-se utilizar um cabo com isolamento que evite danos em caso de entrada de água.
#9 – Isolamento e Carcaça
O projeto do sensor e dos cabos deve proteger o sinal contra fatores ambientais que possam afetar os dados:
- É necessário usar um cabo blindado em que a blindagem se estenda até a caixa de junção (e não apenas até o sensor) para evitar loops de aterramento e cargas estáticas.
- Os sensores devem ser projetados para suportar ESD (descarga eletrostática) de até 20.000 volts, mas essa especificação geralmente não consta nas fichas técnicas e deve ser solicitada ao fabricante.
- As bases de montagem podem fornecer isolamento (até 1.500 volts) em ambientes onde há grandes diferenças de potencial de alta tensão, alto acúmulo de carga estática ou condições de aterramento incertas.
#10 – Faixa de medição
Sensores de 100 mV/g são os mais comumente usados para monitorar equipamentos rotativos industriais, mas há exceções:
- Sensores de 10 mV/g para aplicações com alta força g, como turbinas de alta velocidade ou monitoramento da segunda e terceira harmônicas das frequências das engrenagens.
- Sensores de 500 mV/g para aplicações de baixa frequência, como o monitoramento de pás de turbinas eólicas ou máquinas de rotação lenta em torres de resfriamento.
#11 – Suporte Técnico
Dado o número de considerações importantes na escolha do acelerômetro, o suporte técnico do fabricante e uma equipe de vendas competente são cruciais para selecionar o acelerômetro certo para sua aplicação. A Istec pode orientá-lo na ampla gama de acelerômetros e ajudá-lo a escolher o sensor certo para diversas aplicações industriais. Nossos especialistas, com anos de experiência em medições de vibração e sensores, também podem realizar a instalação ou dar suporte a você nesse processo.
Leia também: 6 métodos de montagem para acelerômetros
