SPM – Shock Pulse Method

Luis Cyrino
27 ago 2017
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SPM (Shock Pulse Method) O Método Pulso de Choque

SPM (Shock Pulse Method) – Atualmente, vários métodos são usados para monitorar a condição dos rolamentos e o mais comum é a Análise de vibração.

Isso pode ser tão simples como “ouvir” ou “sentir” por rugosidade usando os sentidos humanos ou usando análises de espectro sofisticadas.

Técnicas de medição de ruído sônico e ultrassônico, também são utilizadas. Todos esses métodos podem ser influenciados por fatores externos que não sejam condições de rolamento. Uma vez que a análise de vibração é amplamente utilizada, ela merece comentários.

Variações do espectro de vibração

Uma mudança de velocidade, massa ou alinhamento de qualquer peça da máquina causará algumas mudanças no seu espectro de vibração. Detectar e medir que uma mudança ocorreu é bastante direto usando analisadores de vibração confiáveis, mas interpretar e prever os motivos dessa mudança não é tão fácil.

Em muitos casos, a detecção de falhas é realizada na faixa de frequência de 20Hz a 20KHz. Contudo, muitas vezes o rolamento pode atingir um estágio avançado de danos antes da detecção de vibração nas frequências relacionadas, se a velocidade de rotação aumentar acima do nível de ruído conhecido.

No momento em que o sinal de vibração do rolamento é grande o suficiente para ser detectado de forma confiável, em muitos casos, o rolamento está perto de falhas, proporcionando muito pouco tempo de aviso.

Um método baseado no monitoramento dos impactos mecânicos causados por danos nos rolamentos e problemas de condição de operação está agora disponível e amplamente utilizado. Esta técnica permite que a condição de um rolamento seja testada durante toda a vida.

Não é influenciado pelo design, tamanho ou vibração de fundo da máquina. Esta técnica, o Shock Pulse Method (SPM), originado na Suécia, é patenteado na maioria dos países e agora é amplamente utilizado em muitas indústrias.

O Método SPM – Teoria Básica

Em termos simples, o Método SPM detecta o desenvolvimento de uma onda de choque mecânica causada pelo impacto entre duas massas. No momento instantâneo de impacto, ocorre contato molecular e ocorre uma onda de compressão (choque) em cada massa.

O método SPM baseia-se nos eventos que ocorrem na massa durante o período de tempo extremamente curto após a entrada das primeiras partículas dos corpos colidindo.

Este período de tempo é tão curto que ainda não ocorreu deformação detectável do material. O contato molecular produz aceleração de partículas amplamente aumentada no ponto de impacto.

Especificamente, vamos examinar o que acontece durante um impacto mecânico. Veja na figura 1A onde uma esfera é descartada em uma barra. Antes do impacto, a barra está em repouso e a esfera tem uma certa velocidade (v).

No instante de impacto, a superfície da barra e a superfície da esfera se encontrarão com uma velocidade igual à velocidade da esfera.

No ponto de impacto, uma grande aceleração do material é iniciada. Durante esta fase inicial de contato, a magnitude dessa aceleração depende unicamente da velocidade do impacto e não é influenciada pelos tamanhos relativos da esfera e da barra ou por uma vibração mecânica.

A aceleração do material no ponto de impacto configura uma onda de compressão que se propaga de forma ultrassônica em todas as direções através da barra. Outra onda também percorre a esfera. A magnitude frontal de onda é uma medida indireta da velocidade do impacto (v).

Durante a segunda fase do impacto (Figura 1B), as superfícies da esfera e da barra se deformarão e a energia do movimento irá desviar a barra e causar vibrações nele. Esta é a vibração normalmente detectada pela análise de vibração.

O método SPM detecta e mede a magnitude de um impacto mecânico detectando e medindo a compressão de onda frontal resultante (pulsos de choque).

O instrumento SPM usa um acelerômetro piezoelétrico para medir o impacto mecânico ou o pulso de choque, sem ser influenciado por outros fatores como vibração de fundo e ruído. Este transdutor é ajustado mecanicamente e eletricamente a uma frequência de ressonância de 32KHz.

A compressão de onda frontal (impulso de choque) causado por um impacto mecânico configura uma oscilação amortecida no transdutor em sua frequência de ressonância.

Isso é mostrado na Figura 1 como uma saída elétrica transitória amortecida causada pelo impacto. A amplitude de pico dessa oscilação (A) é, portanto, diretamente proporcional à velocidade de impacto (v).

Como o transiente amortecido está bem definido e de uma taxa de decaimento constante, é possível filtrar eletronicamente todos os outros sinais, isto é, os sinais de vibração.

A medição e análise do valor máximo de curta duração (A) é o princípio por trás do método SPM para monitorar a condição dos rolamentos antifricção. Veja a Figura 2.

Usando o método SPM para monitorar rolamentos antifricção

As superfícies dos rolamentos sempre têm um grau de aspereza. Quando o rolamento roda, essa rugosidade superficial ou um defeito superficial causará impactos mecânicos.

Esses impactos mecânicos produzem pulsos de choque fazendo com que o rolamento atue como um “gerador de impulsos de choque”.

A magnitude desses impulsos depende da condição da superfície e da velocidade periférica do rolamento (rpm e tamanho). Veja a Figura 3.

Os impulsos de choque gerados por um rolamento aumentam até 1000 vezes quando o rolamento está em boas condições para quando é necessário substituir.

Somente o método SPM interpreta com precisão esses pulsos de choque durante a vida do rolamento: desde a instalação inicial até a substituição final.

Conclusão

Ao contrário da análise de vibração, os analisadores de rolamento SPM possuem a capacidade única de analisar e exibir a condição de lubrificação e rolamentos sem necessidade de desenvolver dados da linha de base para tendências.

A capacidade do método SPM de detectar e quantificar danos nos rolamentos torna possível preparar e agendar a substituição do rolamento para o tempo mais conveniente, sem correr o risco de falha e danos adicionais dispendiosos para a máquina.

Referência bibliográfica:

www.info@spminstrument.com

 

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