Vibração de rolamento — a zona ISO 20816 vira consulta certificada (e mostra seu próprio ponto cego)

Manutenção preditiva por vibração classifica a saúde da máquina em zonas A/B/C/D de velocidade RMS (ISO 20816-3, máquinas classe II >15 kW). O TUBE retém a série com bound provável e transforma "a máquina está na Zona C?" numa consulta que você prova, do jeito certificado. Dado real: CWRU Bearing Data Center — acelerômetro do lado motor (DE), rolamento saudável (arquivo 97, 20,3 s) e rolamento com falha semeada por EDM (arquivo 130, 10,2 s), ambos a 1.796 RPM, 12.000 Hz.

Velocidade RMS ISO por condição — quantil no Y, valor na cor, sem eixo de tempo

mm/s RMS por janela de 0,1 s, banda 10–1.000 Hz (ISO 20816-3, Parseval + Hanning, média removida por janela) · X = tipo de falha × carga (0–3 HP), 24 condições do CWRU a 12 kHz · Y = quantil das janelas · cor = velocidade ÷ fronteira A/B (1,4 mm/s), log centrada em 1
≤ ½ do limiarno limiar≥ 2× o limiar

O painel inteiro é verde. Nenhuma condição, em nenhum quantil, nem a P99,9 das janelas, chega perto de 1,4 mm/s — a pior é pista interna 0,021" a 0 HP, P99 = mm/s. A norma não vê nenhuma das 20 condições de falha. Esta é a forma honesta do gráfico de "linha × tempo" que estava aqui antes: cada célula é um quantil de janelas reais, não um pixel interpolado entre duas leituras.

CDF da velocidade RMS por tipo de falha (cargas agrupadas) · X = mm/s (log) · Y = fração das janelas ≤ x · trilho vermelho = 1,4 mm/s

Curva mais à esquerda = mais quieta. Saudável e falha de esfera se cruzam; pista interna e externa deslocam à direita — mas todas terminam antes do trilho. A CDF é a única linha permitida nesta página: é acumulado de dados reais, não interpolação.

Consulta certificada — zona de severidade

"quantas janelas de 0,1 s tiveram velocidade RMS acima da fronteira A/B (1,4 mm/s)? E acima de B/C (2,8 mm/s)?"

[0, 0]
acima de 1,4 mm/s (A/B) · de 304 janelas
[0, 0]
acima de 2,8 mm/s (B/C) · de 304 janelas

Bracket EXATO nas duas consultas — 0 na borda ±ε, prova de ausência. E é aqui que a norma trai a si mesma: o rolamento do trecho de falha tem 9,1× mais energia de aceleração (RMS 0,670 g vs 0,074 g, pico 3,63 g vs 0,31 g) que o saudável — dano real, severo, semeado por EDM — e a Zona A/B da ISO 20816 não vê nada. Ver "o limite honesto" abaixo.

A surpresa do TUBE, generalizada: a distribuição de r = |Δa| ÷ ε por condição

r = |Δaceleração| ÷ ε, ε = 0,1 g (o mesmo bound do codec), amostras a 12 kHz · X = tipo × carga · Y = quantil de r · cor = r, log centrada em 1 (verde < ½ε, amarelo = ε, vermelho > 2ε) · a linha do gate está marcada
r ≤ 0,5r = 1 (ε)r ≥ 2■ canal DE = acelerômetro no mancal com defeito

O gate é a linha P90, não a P50. No saudável, P90 de r fica em ; em toda falha, P90 ≥ — sem sobreposição. A P50 quase serve (saudável ≤ 0,77; falhas ≥ 1,06) mas esfera 0,021" a 2–3 HP cai a 0,97: uma célula amarela na linha P50 que um limiar único esconderia. A surpresa clássica (fração de amostras com r > 1) é um ponto só desta CDF; o painel mostra a CDF inteira e em que quantil o regime rompe o contrato.

o mesmo painel no canal FE — acelerômetro no outro mancal (sensor distante, o caso realista)

Longe do defeito a amplitude perde: esfera 0,007" tem P50 de r contra saudável até 0,85 — as duas ficam amarelas na mesma linha. Só pista externa segue vermelha em todas as linhas. É o achado de 08/08 (AUC 0,54 em esfera) virando imagem: onde a cor não separa, precisa de novidade de forma, não de amplitude.

CDF de r por tipo de falha, canal DE (cargas agrupadas) · X = r (log) · Y = fração das amostras ≤ r · trilho = ε

Separação entre curvas = AUC. Saudável (verde) cruza o trilho r = 1 com ~75 % das amostras já acumuladas; pista externa (vermelho) com ~25 %. Esfera 0,021" (âmbar) é a curva que encosta na saudável — a cauda separa, o miolo não.

Consulta certificada — anomalia vs linha de base saudável

"quantas amostras cruas de aceleração do trecho com falha ficam fora do envelope 3σ do saudável (±0,221 g)?"

[44.123, 87.761]
bracket certificado · de 121.991 amostras (10,2 s a 12.000 Hz) · ε=±0,1 g

Entre 36% e 72% das amostras do trecho com falha estão provada ou possivelmente fora da faixa que o rolamento saudável nunca visita — sem precisar descomprimir o arquivo inteiro para responder. A banda de ambiguidade (44,1 mil "certo" até 87,8 mil "possível") é larga porque ε=0,1 g é uma fração grande do sinal aqui — o preço de escolher um bound conservador; ver "o limite honesto".

Retenção — canal de velocidade RMS TUBE vence

1 canal × 304 amostras · ε=0,1 mm/s
gzipgorillaTUBE (±ε)

16,0× menor que o bruto f64, 14,6× menor que o gzip. Bound nunca violado (maxerr/ε = 1,00).
Nota de 2026-09-01: com a velocidade recalculada (média removida por janela, saudável a 12 kHz) o canal fica em 0,13–0,40 mm/s — da ordem do próprio ε = 0,1 mm/s. O codec o reduz a 10 B (150 janelas), mas isso é canal degenerado (ε ≈ sinal), não mérito: o número não deve ser vendido. O 16,0× acima é do dado antigo, mantido para auditoria.

Retenção — canal de aceleração crua dado antigo: 48 kHz + 12 kHz

2 canais (saudável 243.938 amostras a 48 kHz + falha 121.991 a 12 kHz) · ε=0,1 g · barras = medição original, mantidas para auditoria

gzipgorillaTUBE (±ε)

36,8× menor que o bruto f64, 11,6× menor que o gzip — e o gorilla (o codec float-XOR de referência de série temporal) fica pior que o arquivo bruto neste sinal (2,9 MB vs 2,8 MB): vibração de alta frequência não tem a estrutura de bits que o gorilla explora. Bound nunca violado.
Recomputado em 2026-09-01 com o saudável decimado para 12 kHz (182.975 amostras, mesmo ε, mesmo codec via tube -pack, bound verificado): TUBE 62,1 KB · 23,6× vs bruto f64 (1,46 MB); gzip 855 KB · 1.7×. O 36,8× anterior estava inflado pela taxa: a 48 kHz o saudável muda 4× menos por amostra e o deadband descansa mais. Gorilla não recomputado.

O limite honesto

1. A norma tem um ponto cego real, não fabricado. ISO 20816-3 avalia velocidade RMS de 10–1.000 Hz porque foi desenhada para desbalanceamento, desalinhamento e folga — fenômenos de baixa frequência (1×–3× rotação). Defeito de rolamento de elemento rolante excita ressonâncias de estrutura tipicamente na faixa de poucos kHz; neste dado real ela aparece em ~2,8–3,6 kHz. Integrar aceleração→velocidade e filtrar na banda da norma apaga exatamente a energia que o defeito produz — por isso as duas condições (saudável e severamente danificada) caem na mesma Zona A. Isso é uma limitação conhecida e documentada da monitoração de vibração de banda larga para rolamentos — não um artefato do codec.

2. Este demo não diagnostica o modo de falha. Dizer que é pista interna, pista externa, esfera ou gaiola (BPFI/BPFO/BSF/FTF) exige análise espectral fina ou envelope de alta frequência — o domínio do tempo/RMS aqui não faz isso, de propósito. O arquivo 130 do CWRU tem falha semeada por EDM (eletroerosão); o dataset público não documenta, de forma que pudéssemos verificar no tempo disponível, qual elemento específico foi eletroerodido nesse número exato — então tratamos como "falha real, modo não identificado", consistente com o que este demo se propõe a fazer.

3. Não é run-to-failure. O CWRU registra condições discretas (saudável vs. já-danificado), não uma degradação contínua. A fonte preferida para mostrar "surpresa dispara antes do alarme formal" seria o NASA IMS Bearing Dataset (run-to-failure real, ~2 GB) — testamos: o zip externo (`4.+Bearings.zip`, AWS S3, 1,08 GB) aceita HTTP Range, mas a entrada interna (`IMS.7z`) está compactada via DEFLATE dentro do zip (não "stored"), quase sem ganho de tamanho (1,0756 GB → 1,0756 GB) — ler qualquer amostra do fim do 7z exigiria decodificar o stream deflate quase inteiro desde o início, o que equivale a baixar ~1 GB mesmo com Range. Fora do orçamento de tempo desta tarefa; por isso não conseguimos medir um tempo de antecedência real em segundos/janelas — só a separação (sem sobreposição) entre duas condições estáticas.

4. Correção de 2026-09-01 — taxa de amostragem. A versão anterior desta página comparava o arquivo saudável (97.mat, gravado a 48 kHz) com o de falha (130.mat, 12 kHz) tratando os dois como 12 kHz. Numa estatística por amostra como a surpresa (|Δa| entre amostras consecutivas) isso favorece o saudável em 4×: a "separação 0–0,8 % vs 76,7–82,7 %" era em parte artefato. Com os normais decimados para 12 kHz (FIR, fase zero) a separação por janela fica 10,5–40,6 % (saudável) vs 41,6–84,7 % (falha) em 24 condições — ainda sem sobreposição, mas com 1 pp de margem, não 76. Por isso o gate honesto é a linha P90 do painel, não a fração de rompimento. A velocidade ISO também mudou (removida a média por janela, que vazava pelo 1/f para dentro da banda): saudável 0,15–0,18 mm/s, falhas 0,13–0,40 — a tese do ponto cego da norma fica mais forte, não menos. Arquivos e cálculo em Research/2026-08-08-align-rag/test1_cwru.py (vault).

5. ε escolhido, não medido. Não achamos o datasheet exato do acelerômetro ICP usado pelo CWRU (documentação pública não especifica o modelo/tolerância). Usamos ε=0,1 g na aceleração — escolha de engenharia conservadora (a resolução abaixo da qual variação amostra-a-amostra é ruído/vibração de fundo irrelevante para monitoração; não é o piso de ruído do sensor), e ε=0,1 mm/s na velocidade derivada — grosseiramente consistente com a faixa de exatidão declarada por medidores de vibração portáteis comerciais, também não uma especificação de instrumento específica. A taxa de amostragem (12 kHz nas falhas, 48 kHz nos normais) segue a convenção documentada do dataset — o .mat não carrega essa metadata; ver item 4.

Por que isso importa para manutenção preditiva. O comprador de condition monitoring já confia na Zona ISO como critério de disparo de ordem de serviço — e acabou de ver, em dado real, essa zona ficar em silêncio diante de 20 condições de falha, uma delas 9× mais violenta. A surpresa do TUBE roda no mesmo pipeline de compressão que já reteria o sinal por custo de armazenamento, de graça, e captura o que a banda larga estrutural mente. Honesto: separação limpa em dado estático não é o mesmo que antecedência medida num run-to-failure — esse é o próximo experimento, não este. Dado real: CWRU Bearing Data Center — retenção e consultas em 97.mat e 130.mat; painéis de quantil em 24 arquivos (97–100, 105–108, 118–121, 130–133, 209–212, 222–225). Layout dos painéis: Yao Yue, "Beyond Line Charts" (InfoQ, 2026) — quantil no Y, valor na cor, tempo fora do eixo. TUBE, gorilla e gzip no mesmo dado, bound idêntico por canal.