Proxímetros são utilizados para obter medidas de deslocamento relativo entre partes móveis e estacionárias de máquinas, comumente utilizado para medição do deslocamento relativo entre eixos e mancais.
Indiferentes das possíveis configurações físicas, todos os transdutores de deslocamento sem contato consistem da utilização dos mesmos componentes em sua confecção. Como exemplo, considere o esquema de um típico transdutor de deslocamento mostrado na figura 3.11. Nessa figura a bobina é confeccionada em plástico ou material cerâmico a qual está localizada na extremidade do transdutor onde é conectada por dois fios pertencentes a um cabo coaxial que liga o transdutor e o condicionador. Este cabo
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coaxial deve ser eletricamente isolado e possuir um comprimento estipulado de forma a manter uma impedância adequada entre o transdutor e o condicionador. Se o tamanho do cabo interconectado for alterado, a calibração do transdutor também será influenciada.
Figura 3.11 – Corte transversal de um transdutor de deslocamento sem contato.
Três cabos externos são ligados no proxímetro: um cabo para o sinal de saída (cor branca), outro é um ponto comum (cor preta) e o terceiro é a alimentação do proxímetro (cor vermelha). A fonte de energia é fornecida por um sinal elétrico DC de 24 volts. Internamente o proxímetro possui um oscilador que converte parte da energia de entrada em um sinal de alta freqüência cuja faixa é da ordem de megahertz (MHz). Este sinal de alta freqüência é direcionado para a bobina do transdutor via cabo coaxial resultando na excitação do dispositivo. Tal excitação produz um campo magnético que se irradia da ponta do transdutor. Quando a ponta do sensor fica próxima a uma superfície condutora, correntes parasitas são induzidas na superfície do material, consumindo energia da excitação do transdutor e reduzindo sua amplitude. Como a distância entre a ponta do transdutor e o material condutor é variada, uma tensão DC correspondente é gerada na saída do proxímetro, que irá variar proporcionalmente à variação da distância entre a transdutor e o eixo. Normalmente o proxímetro é fixado nos mancais de equipamentos que se deseja a análise, onde o eixo faz o papel da superfície condutora podendo-se obter então o deslocamento relativo entre o eixo e o mancal.
Cartas de calibração para os proxímetros podem ser confeccionadas, bem como a sensibilidade de cada um pode ser determinada.
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(
)
(
deslocamento)
voltagem proxímetro do ade Sensibilid Δ Δ = (3.2)Figura 3.12 – Curva de calibração de um transdutor sem contato.
Utilizando a carta de calibração exibida na figura 3.12 pode-se encontrar a sensibilidade do transdutor cujos valores máximos e mínimos medidos respectivamente são: 10 e 110 Mils (1Mil = 0,001 polegadas).
Mil milivolts Mils volts ade sensibilid 192,2 10 110 03 , 2 25 , 21 = − − = (3.3)
A sensibilidade de cada proxímetro é influenciada diretamente pelo material da superfície que se visa a obtenção da medida. Nas medições, qualquer fenômeno que distorce o “crystal lattice” do condutor pode influenciar a sensibilidade do transdutor. Mudanças na resistividade elétrica, permeabilidade magnética, magnetismo residual ou concentração de tensão poderão parecer como ruído no sinal. Dependendo de suas magnitudes elas poderão alterar o fator de escala. Mudanças de materiais também têm grande efeito sobre a sensibilidade conforme mostrado na tabela 3.1
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Tabela 3.1 – Sensibilidade dos transdutores de deslocamento em relação aos materiais de superfície.
MATERIAL SENSIBILIDADE DO TRANSDUTOR
Cobre 380 millivolts/mil
Alumínio 370 millivolts/mil
Latão 330 millivolts/mil
Carboneto de Tungstênio 290 millivolts/mil
Aço Inoxidável 250 millivolts/mil
Aço – 4140 or 4340 200 millivolts/mil
Em muitos casos após a calibração dos transdutores, tabelas e gráficos são confeccionados visando a monitoração do equipamento pela definição de níveis de alerta e alarme conforme mostrado na figura 3.13. Os critérios de severidade de vibração são bastante usuais e existem uma grande gama de norma técnicas internacionais que estabelecem valores aceitáveis e não aceitáveis aplicáveis para alguns equipamentos mais comuns.
Figura 3.13 – Exemplo hipotético da definição dos níveis de alarme e trip na tabela de calibração de um transdutor de deslocamento.
Direção do aumento da voltagem
Diminuir rotação
Aumentar fluxo de óleo nos mancais Alarme Emergência
Alarme Emergência
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Podem-se citar algumas vantagens e desvantagens na utilização do transdutor de deslocamento, são elas:
• Medidas dinâmicas do movimento do eixo; • Medidas estáticas da posição do eixo; • Excelente resposta do sinal;
• Montagem robusta e confiável; • Simples calibração;
• Encontrado em várias configurações físicas; • Instalação adequada em ambiente agressivo;
• Pode ser aplicado em uma grande variedade de máquinas; • Não sofre efeitos de óleos e gases.
Também se podem citar algumas desvantagens desse transdutor que são: • Sensível a imperfeições da superfície de medição e magnetismo; • Sensível a propriedades do material;
• A superfície do eixo deve ser de boa condutibilidade; • Uma fonte externa de energia é requerida;
• A impedância do cabo que liga o transdutor ao condicionador deve ser mantida;
• Sensível a interferências de outros transdutores de deslocamento próximos; • Instalação potencialmente difícil em algumas instalações;
• Não pode ser submerso em água. • Temperatura
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Pode-se enfatizar ainda que, com o avanço tecnológico sensores a laser foram desenvolvidos e podem ser aplicados com a mesma finalidade dos proxímetros, porém, eliminando as desvantagens citadas acima.