Como converter mm/s, g e µm na análise de vibração? Entenda por que a frequência importa

 

Você recebeu uma medição de vibração em g, mas está acostumado a trabalhar com mm/s.

Ou encontrou um valor em mm/s RMS e precisa saber qual é o deslocamento correspondente em µm.

A primeira pergunta parece simples:

Como converter uma unidade de vibração para outra?

Mas existe um detalhe fundamental: quando a conversão envolve deslocamento, velocidade e aceleração, a frequência da vibração precisa ser conhecida.

Sem a frequência, não existe uma conversão única entre essas grandezas.

Neste artigo, vamos entender por quê e mostrar como fazer essas conversões corretamente.

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As três principais grandezas da vibração

Uma vibração pode ser representada por três grandezas principais:

• Deslocamento — quanto o objeto se movimenta;
• Velocidade — quão rapidamente esse movimento acontece;
• Aceleração — quão rapidamente a velocidade muda.

Em análise de vibração, é comum encontrar essas grandezas em diferentes unidades.

Deslocamento

Pode aparecer, por exemplo, em:

• µm;
• mm;
• mils.

Velocidade

É comum encontrar:

• mm/s;
• m/s;
• in/s.

Aceleração

Pode ser apresentada como:

• m/s²;
• mm/s²;
• g.

O mesmo fenômeno pode ser representado por qualquer uma dessas grandezas.

Mas elas não são intercambiáveis sem considerar a frequência.

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Por que a frequência importa?

Considere uma vibração senoidal.

Para uma determinada frequência, existe uma relação matemática entre deslocamento, velocidade e aceleração.

As relações são:

e:

Onde:

• d = deslocamento;
• v = velocidade;
• a = aceleração;
• f = frequência em Hz.

Portanto:

e:

Isso significa que a mesma aceleração pode representar uma velocidade diferente dependendo da frequência.

E o mesmo acontece com o deslocamento.

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Um exemplo: 0,08 g equivale a quantos mm/s?

Imagine que uma medição apresentou:

0,08 g

Se alguém perguntar:

“Quanto isso representa em mm/s?”

a resposta é:

depende da frequência.

Primeiro, podemos converter g para aceleração:

Agora suponha que essa componente esteja em 30 Hz.

Aplicando:

temos aproximadamente:

4,17 mm/s

Agora mantenha exatamente os mesmos 0,08 g, mas considere uma frequência de 100 Hz.

O resultado passa a ser aproximadamente:

1,25 mm/s

Observe:

A aceleração é a mesma.

Mas a velocidade é diferente.

A única coisa que mudou foi a frequência.

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A mesma aceleração pode representar deslocamentos muito diferentes

Essa relação fica ainda mais evidente quando analisamos o deslocamento.

Considere uma aceleração de:

1 g

aproximadamente:

9,81 m/s²

Para uma componente senoidal de 10 Hz, o deslocamento de pico é aproximadamente:

2,49 mm

Em 100 Hz:

24,9 µm

E em 1.000 Hz:

0,249 µm

Ou seja:

A mesma aceleração pode representar movimentos físicos completamente diferentes dependendo da frequência.

Essa é uma das razões pelas quais simplesmente converter um valor de aceleração para deslocamento sem conhecer a frequência pode produzir um resultado sem significado físico.

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RMS, pico e pico-a-pico são outra questão

Além de escolher a grandeza — deslocamento, velocidade ou aceleração — precisamos saber como a amplitude está sendo representada.

Os valores mais comuns são:

• RMS;
• pico;
• pico-a-pico.

Por exemplo, considerando uma onda senoidal:

3,182 mm/s RMS

corresponde a aproximadamente:

4,500 mm/s pico

e:

9,000 mm/s pico-a-pico

A relação é:

e:

Mas existe uma ressalva importante

Essas relações são exatas para uma senoide.

Uma vibração real de uma máquina pode conter:

• harmônicos;
• impactos;
• múltiplas frequências;
• ruído;
• componentes transitórias.

Nesse caso, o pico real não necessariamente será igual a RMS × √2.

Portanto, não é correto assumir automaticamente que qualquer sinal de vibração possui essa relação.

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Um exemplo completo

Considere uma vibração de:

3,182 mm/s RMS

em uma frequência de:

29,01 Hz

Para uma componente senoidal, podemos calcular:

Velocidade RMS

3,182 mm/s RMS

Velocidade de pico

≈ 4,500 mm/s pico

Velocidade pico-a-pico

= 9,000 mm/s pico-a-pico

Agora podemos calcular o deslocamento de pico:

Usando a velocidade de pico:

d ≈ 24,69 µm

Portanto:

• 3,182 mm/s RMS
• 4,500 mm/s pico
• 9,000 mm/s pico-a-pico
• 24,69 µm deslocamento pico
• 49,38 µm deslocamento pico-a-pico

representam a mesma componente senoidal de vibração, apenas expressa de formas diferentes.

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E quanto isso representa em aceleração?

Também podemos calcular a aceleração.

Partindo da velocidade de pico:

Temos:

a ≈ 0,820 m/s²

Convertendo para g:

Resultado:

≈ 0,0836 g

Portanto, para essa condição:

3,182 mm/s RMS ≈ 0,0836 g pico

Mas atenção novamente:

Essa equivalência depende da frequência de 29,01 Hz e da hipótese de uma componente senoidal.

Não significa que exista uma conversão fixa entre mm/s e g.

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Por que não posso simplesmente converter um valor global?

Aqui está uma das armadilhas mais importantes.

Imagine que um equipamento apresente um valor global de:

0,5 g RMS

Esse valor pode ser resultado da combinação de várias componentes:

30 Hz
60 Hz
120 Hz
250 Hz
500 Hz
...

Cada frequência possui uma relação diferente entre:

aceleração → velocidade → deslocamento

Por isso, pegar o valor global de 0,5 g e escolher arbitrariamente uma frequência para convertê-lo em mm/s pode produzir um resultado enganoso.

Quando estamos analisando uma componente específica do espectro, a situação é diferente.

Se você sabe que determinada componente está em:

60 Hz

e possui determinada amplitude, pode calcular a grandeza equivalente naquela frequência.

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É por isso que o espectro é tão importante

O espectro de frequência permite separar a vibração em suas diferentes componentes.

Em vez de observar apenas:

0,5 g

podemos encontrar algo como:

30 Hz  → componente A
60 Hz  → componente B
180 Hz → componente C
450 Hz → componente D

Agora cada componente pode ser analisada individualmente.

Isso permite entender melhor a relação entre:

frequência × amplitude × grandeza

e evita interpretações erradas causadas pela conversão de um valor global usando uma única frequência.

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Então qual unidade devo usar?

Depende do que você está tentando analisar.

De forma simplificada:

Velocidade — mm/s

É bastante utilizada para avaliação global da vibração de máquinas rotativas e aparece em critérios de severidade.

Aceleração — g ou m/s²

Pode ser especialmente útil para componentes de maior frequência e fenômenos como impactos.

Deslocamento — µm

Pode ajudar a representar amplitudes de movimento, especialmente em frequências mais baixas.

Nenhuma delas é simplesmente “melhor” em qualquer situação.

A escolha depende da máquina, da frequência analisada, do sensor e do objetivo da medição.

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Use o conversor de unidades de vibração

Para evitar fazer essas contas manualmente, criamos o Conversor de Unidades de Vibração do ICONECTE Vibra.

A ferramenta permite informar:

• grandeza de entrada;
• valor;
• unidade;
• RMS, pico ou pico-a-pico;
• frequência.

E calcular as equivalências entre:

deslocamento ↔ velocidade ↔ aceleração

Além de converter unidades como:

mm/s ↔ m/s ↔ in/s

e:

m/s² ↔ g

A ferramenta também apresenta a conversão em dB quando aplicável.

[Converter minha medição de vibração]

Importante: para converter entre deslocamento, velocidade e aceleração, informe a frequência da componente analisada.

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Conversão não é diagnóstico

Essa distinção é importante.

O conversor responde:

“Quanto esse valor representa em outra unidade?”

Ele não responde:

“Essa vibração é normal?”

Essa é uma análise de severidade.

Também não responde:

“Qual é a causa da vibração?”

Essa é uma questão de diagnóstico.

São etapas diferentes.

No ICONECTE Vibra, elas começam a formar uma sequência:

Converter → Classificar → Interpretar

Primeiro você entende o valor.

Depois verifica a severidade.

E então pode analisar as frequências e investigar possíveis causas.

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Conclusão

Converter unidades de vibração não é apenas trocar mm/s por g ou µm por mm.

Quando a conversão envolve deslocamento, velocidade e aceleração, a frequência faz parte da própria relação matemática.

Por isso:

0,08 g não possui um único equivalente em mm/s.

É necessário conhecer a frequência da componente analisada.

Da mesma forma, um valor em mm/s pode representar deslocamentos muito diferentes dependendo da frequência.

E existe ainda uma segunda questão:

RMS, pico e pico-a-pico não são a mesma forma de representar a amplitude.

Entender essas diferenças evita erros simples, mas bastante comuns, na interpretação de medições de vibração.

[Acesse gratuitamente o Conversor de Unidades de Vibração do ICONECTE Vibra]

Se você já possui uma medição em g, mm/s, in/s ou µm, informe a frequência e veja as equivalências diretamente na ferramenta.