Diagnóstico e eliminação de ruídos e vibrações em reduzidos industriais: manual prático

1. Descrição do problema e área de aplicação

Anomalia de ruído (barulho, chiado, batida) e vibração elevada em redutores cilíndricos, cônico-cilíndricos e planetários indicam o desenvolvimento de defeitos em componentes mecânicos. Este guia abrange equipamentos com potência nominal entre 11 e 500 kW, utilizados nas indústrias ucranianas (conveysores metálicos, acionamentos de moinhos de cimento, estações de bombas e extrusores).

Classificação de criticidade:

• Crítica (Nível 3): O ruído é acompanhado por escorregamento metálico, vibração acima de 11,2 mm/s (RMS) na frequência de rotação do eixo ou aumento brusco da temperatura do óleo acima de +85°C. Requer parada imediata da máquina.
• Significativa (Nível 2): Aumento do nível geral de vibração no intervalo de 4,5–11,2 mm/s (RMS), aparecimento de ruído periódico sem interrupção do ciclo de produção. Necessária a diagnóstico dentro de 24–48 horas.
• Leve (Nível 1): Nível de vibração 1,8–4,5 mm/s (RMS), mudança de tom do som. Requer monitoramento e planejamento de inspeção durante a próxima manutenção programada.

2. Medidas de proteção e segurança

ATENÇÃO! PERIGO DE FERIMENTO E CHOQUE ELÉTRICO!

Antes de realizar qualquer trabalho de diagnóstico e desmontagem do redutor, execute a procedimento Lockout/Tagout (LOTO):

• Desligue totalmente o motor elétrico e fixe o disjuntor de entrada na posição desligada com cadeado suspenso.
• Bloqueie a parte mecânica contra rotação acidental sob a ação da energia potencial (cintas tracionadas de transportadores, eixos verticais) utilizando travas mecânicas ou freios.
• Use os meios de proteção individual (MPI): óculos de proteção, luvas termorresistentes (durante a operação com óleo quente até +80°C), calçados especiais com ponta metálica e capacetes de proteção.
• Lembre-se da perigo de superfícies quentes do corpo do redutor e do meio de trabalho.

3. Ferramentas diagnósticas necessárias

4. Checklist inicial de avaliação do estado

5. Diagrama de blocos sistemático de diagnóstico

1. Sintoma: Ocorrencia de ruído ou vibração no redutor.
   • Verifique o nível e a localização da vibração usando um analisador de vibração.
     • Se o pico de vibração ocorrer na frequência de rotação do eixo (1X) ou desbalanceamento:
       • Verifique as correias, alinhamento dos eixos e fixação do motor/redutor à estrutura.
         • Resultado: Afastamento dos parafusos ou deslocamento angular/paralelo → Causa provável: Deslocamento dos parafusos do fundamento ou desgaste dos elementos elásticos das correias.
     • Se o pico de vibração nas frequências de engrenagem (GMF — Gear Mesh Frequency e suas harmônicas):
       • Realize a análise do folgo lateral e verifique a marca de contato dos dentes.
         • Resultado: Marca de contato desigual ou folgo excessivo → Causa provável: Desgaste dos dentes, montagem incorreta ou deformação dos eixos sob carga.
     • Se o pico de vibração nas frequências de alta frequência não desejadas (BPFO, BPFI, BSF - frequências de defeitos de rolamentos):
       • Realize uma análise espectral detalhada da envolvente da aceleração (Demodulation / PeakVue).
         • Resultado: Frequências moduladas de rolamentos detectadas → Causa provável: Pitting nas trilhas de rolagem ou esferas/rolamentos.

6. Matriz de falhas e causas

7. Análise das causas raiz de cada falha

7.1. Desgaste e lubrificação dos dentes das engrenagens

Por que ocorre: Ocorre devido ao desgaste por fadiga das superfícies de trabalho dos dentes sob a ação de tensões de contato cíclicas que excedem a resistência à fadiga do material (conforme ISO 6336). Fatores adicionais: contaminação do óleo com partículas sólidas ou uso de óleo com um pacote inadequado de aditivos anti-escorregamento (EP).

Como comprovar: Exame endoscópico através das janelas de inspeção do redutor ou análise da amostra de óleo para a presença de partículas ferromagnéticas. São visíveis crateras (furos) ou arranhões na superfície dos dentes.

Consequências: Degradação progressiva do perfil do dente, travamento da engrenagem, destruição completa da engrenagem e parada da produção.

7.2. Defeitos de rolamentos de rolagem

Por que ocorre: Consequência do desgaste natural, violação da pureza do montagem, lubrificação insuficiente ou excessiva, bem como vazamento de corrente elétrica através do rolamento (eletrólise devido a conversores de frequência).

Como comprovar: Métodos vibroacústicos (medição de picos de impacto em decibéis, SPM/PeakVue) e detecção de frequências de rolamentos no espectro de vibração.

Consequências: Travamento do rolamento, destruição do separador, torção do eixo e danos aos dentes dos engrenagens vizinhas devido à perda de precisão de rotação.

7.3. Alteração da geometria e da coaxialidade da engrenagem

Por que ocorre: Deformações térmicas do corpo do redutor, falta de rigidez do fundamento, erros durante a regulagem dos rolamentos durante a manutenção prévia conforme o padrão ISO 1328.

Como comprovar: Verificação da mancha de contato com tinta (tinta baseada em azul de Berlín — cobertura não inferior a 60% do comprimento e 50% da altura do dente) e alinhamento laser de eixos.

Consequências: Contato lateral dos dentes, sobrecarga de um lado do dente, falha rápida e rachaduras no corpo da engrenagem.

8. Procedimentos passo a passo de resolução de falhas

Procedimento 1: Substituição do rolamento danificado e ajuste do jogo

1. Execute a procedimento LOTO, derrame a óleo em uma embalagem especializada.
   • Controle: certifique-se de que não haja resíduos de óleo no carter.
2. Remova as tampas dos conjuntos de rolamentos e retire o eixo conjunto usando dispositivos especiais ou equipamento hidráulico.
   • Controle: não permita golpes de martelo nas superfícies de montagem dos eixos.
3. Remova o antigo rolamento usando um aquecedor indutivo ou um extrator hidráulico.
   • Controle: verifique o diâmetro da porca do eixo com micrômetro (tolerância conforme ISO h6/j6).
4. Aqueça o novo rolamento até a temperatura não superior a +110°C utilizando um aquecedor indutivo e monte no eixo até o limite.
   • Controle: meça o jogo radial do rolamento com um paquímetro de acordo com a documentação técnica do fabricante.
5. Monte o conjunto, ajuste a folga axial dos rolamentos com folgas reguladoras com precisão de 0,05 mm.
   • Controle: o momento de resistência ao giro do eixo deve corresponder ao regulamento de fábrica.
6. Encha com óleo de transmissão fresco da viscosidade recomendada (por exemplo, ISO VG 220 ou 320 conforme ISO 3448).
   • Controle: verifique o nível com o visor de observação após 10 minutos de sedimentação.

Procedimento 2: Verificação e restauração da mancha de contato na engrenagem

1. Lave as superfícies de trabalho dos dentes da engrenagem e da roda com restos de óleo usando um limpador especializado.
   • Controle: as superfícies devem estar completamente desengorduradas.
2. Aplique uma camada fina de tinta (azul) em 3–4 dentes da engrenagem motriz.
   • Controle: a camada deve ser uniforme, sem sobras.
3. Gire o eixo de marcha lenta manualmente em ambas as direções sob um pequeno momento de frenagem.
   • Controle: assegure a rotação de 1 volta completa da roda.
4. Avalie o desgaste da tinta no dente em uso.
   • Norma: mancha de contato concentrada no centro do dente, ocupando pelo menos 60% de seu comprimento e 50% de sua altura.
5. No caso de deslocamento da mancha para a borda, corrija a posição do eixo usando folgas reguladoras ou deslocamento do corpo do rolamento.
   • Controle: repita o teste de pintura até atingir os valores normativos.

9. Procedimentos de manutenção preventiva

10. Peças de reposição e componentes

Para solicitar peças de reposição certificadas com entrega no seu estabelecimento, visite catálogo eletrônico UNITEC-D.

11. Referências Normativas

• ISO 10816-3 / ISO 20816-3: Vibração mecânica. Avaliação da vibração de máquinas com base nas medições em partes não consideradas.
• ISO 6336: Cálculo de resistência de engrenagens cilíndricas.
• ISO 1328-1: Engrenagens Cilíndricas. Sistema de Tolerâncias de Precisão.
• DSTU GOST 21354: Engrenagens Cilíndricas. Cálculo de Resistência (ou normas europeias correspondentes EN).
• Regulamentos técnicos de segurança de máquinas e equipamentos (certificação CE, UkrSEPRO).