Como determinar a causa da vibração de um equipamento: uma metodologia, não uma lista de causas

O ventilador começou a fazer barulho depois da limpeza do impulsor. Encostou o sensor, viu 7 mm/s e ficou por aí: tem o número, mas não tem a causa. Uma lista de causas possíveis ajuda pouco aqui, porque quase todas elas conseguem produzir o mesmo número. O que ajuda é uma sequência de trabalho que vai eliminando hipóteses uma a uma.

Atualizado em 27 de agosto de 2026 · por AXILINE · Vila Nova de Gaia

Passo 1. Reúna o contexto antes de tirar o equipamento da mala

Metade do diagnóstico está no livro de manutenção e na memória do operador. O equipamento responde à pergunta «quanto». Quem responde à pergunta «por causa de quê» é o contexto.

Uma vibração que apareceu no mesmo dia em que se substituiu um rolamento, e uma vibração que foi crescendo ao longo de três meses, exigem hipóteses diferentes. A primeira aponta para a montagem. A segunda, para desgaste, acumulação de material ou afundamento da fundação.

• Quando começou. Data exata ou turno. De forma súbita ou gradual.
• O que se fez antes disso. Substituição de um rolamento, limpeza do rotor, reparação da fundação, transferência do equipamento, correia nova, soldadura na estrutura.
• Como depende da carga. Aumenta com o caudal, diminui, ou não reage de forma alguma.
• Como depende da rotação. Se houver variador de frequência, percorra a gama e registe onde é pior.
• Como depende da temperatura. Meça com a máquina fria e depois de 40–60 minutos de funcionamento.
• O que se ouve e o que se vê. Zumbido, apito, impactos com um período regular, tremor na tubagem, marcas de contacto na carcaça.
• O que já se experimentou. Equilibrar, alinhar, apertar parafusos. Com que resultado e por que ordem.
• Se existe histórico de medições. Mesmo dois números com um mês de intervalo valem mais do que um único número de hoje.

Depois da limpeza do impulsor, a máquina pode fazer barulho por duas razões ao mesmo tempo: removeu o depósito de forma desigual e criou um desequilíbrio, e, ao mesmo tempo, desapertou a fixação da carcaça. O contexto reduz o leque de hipóteses, mas não substitui a medição.

Passo 2. Confirme que a medição reflete a máquina, e não a sua fixação

Antes de explicar o número, verifique a sua fiabilidade. As leituras falsas são responsáveis por quase metade dos casos «misteriosos», e depois esses artefactos são procurados durante semanas como se fossem um defeito real.

O método de fixação do sensor determina a banda de frequências em que consegue ver alguma coisa. Uma sonda manual corta tudo acima de cerca de 500–1000 Hz. Um íman sobre uma superfície limpa e plana funciona numa banda mais larga. Um espigão roscado dá a banda máxima e a melhor repetibilidade. Um íman sobre uma camada de tinta ou sobre ferrugem transforma-se numa mola com a sua própria ressonância.

• Faça a medição duas vezes, sem tocar em nada, depois desloque o sensor e repita. Uma dispersão superior a 10–15 % significa que está a medir a fixação. Um pico que desaparece depois de deslocar o sensor era seu, não da máquina.
• Verifique o sensor laser de fase. Uma rotação instável, por exemplo entre 1450 e 1490 rpm, significa geralmente uma marca refletora suja, e não o acionamento. Com a marca limpa, a fase do 1x (a componente da vibração na frequência de rotação) mantém-se dentro de ±2°.
• Observe o sinal no domínio do tempo (o registo das oscilações ao longo do tempo, sem decomposição por frequências) à procura de cortes. Um topo plano, em cima e em baixo, significa saturação do sensor ou da entrada. No espectro, isto cria um falso pente de harmónicas, e acaba por diagnosticar uma folga mecânica que não existe.
• Compare grandezas do mesmo tipo. RMS (valor eficaz) com RMS, pico com pico. Um nível de alarme em mm/s RMS e uma leitura em valor de pico diferem várias vezes.
• Mantenha as configurações inalteradas: o mesmo ponto, a mesma direção, o mesmo Fmax (o limite superior de frequências do espectro), o mesmo número de linhas. Espectros com Fmax diferentes não se comparam diretamente.

No Balanset-1A, a medição do RMS da velocidade de vibração é feita na banda de 5–200 Hz, enquanto as zonas da ISO 20816 são definidas para a banda de 10–1000 Hz. Tenha isto em conta: esta medição não mostra a parte de alta frequência associada aos rolamentos, que se procura separadamente — pela aceleração e pelo espectro de envolvente, um método que realça os impactos fracos de um rolamento.

Passo 3. Faça um mapa de base: todos os apoios, três direções

Um único ponto não é um diagnóstico. Percorra cada apoio de rolamento nas três direções: horizontal (H), vertical (V) e axial (A). Identifique-os como é habitual: 1H, 1V, 1A, 2H e assim por diante, contando os apoios a partir do lado do acionamento. Um equipamento de dois canais mede dois pontos simultaneamente, e poupa metade dos arranques.

A informação diagnóstica não vem do número absoluto, mas da relação entre as direções. Eis como ler este mapa.

Faça o mapa sempre no mesmo regime e registe-o de imediato numa tabela, junto com a rotação, a carga e a temperatura dos apoios. Duas horas depois, já não vai recordar com que caudal mediu o ponto 2A.

Passo 4. Converta os hertz em múltiplos da rotação

O espectro mostra hertz. O diagnóstico vive em múltiplos. Divida a frequência do pico pela frequência de rotação e obtém a ordem: 1x, 2x, 0,5x, 3,7x. A ordem, por si só, indica a classe da causa.

Calcula-se numa linha. 1480 rpm são 1480/60 = 24,67 Hz. Um pico em 49,3 Hz dá exatamente 2,00x. Um pico em 100 Hz, com a mesma rotação, dá 4,05x, e isto já não é uma harmónica, mas o dobro da frequência de rede. A diferença é essencial: uma repara-se com os mecânicos, a outra com os eletricistas.

• Ordens inteiras (1x, 2x, 3x) indicam fenómenos associados à rotação do eixo: desequilíbrio, desalinhamento, folga mecânica, empeno do eixo, batimento de uma polia.
• Semi-ordens (0,5x, 1,5x, 2,5x) indicam folga mecânica, roçamento, instabilidade do filme de óleo.
• Ordens fracionárias e não inteiras indicam algo que gira de forma não sincronizada com este eixo: rolamentos, correias, um segundo eixo através de uma transmissão.
• A frequência das pás é igual ao número de pás multiplicado pelo 1x. Por si só, é normal; o que tem valor diagnóstico é o aumento da sua amplitude.
• Uma frequência que não muda quando a rotação muda não é, de facto, uma ordem. É uma frequência natural da estrutura ou uma fonte externa.

Num acionamento com variador de frequência e velocidade instável, o espectro habitual espalha as linhas. Nesses casos, usa-se a análise de ordens: o eixo é sincronizado com a marca de rotação, e as componentes de rotação ficam fixas, independentemente da velocidade. Como funciona o próprio espectro, explicamos num artigo separado sobre a leitura do espectro de vibração.

Passo 5. Abra o sinal no domínio do tempo, verifique a repetibilidade e a fase

O espectro faz uma média e, por isso, esconde eventos isolados. Um rolamento em estágio inicial produz um impacto uma vez a cada várias rotações do eixo. No espectro, esse impacto dissolve-se no ruído, mas no sinal no domínio do tempo vê impulsos distintos. Observe sempre as duas imagens.

Use uma duração de registo de pelo menos 4–6 rotações do eixo. A 1500 rpm são 0,2 s, na prática regista-se 1–2 s. Num cilindro lento a 60 rpm são necessários cerca de 6 s, caso contrário um evento raro simplesmente não entra na amostra.

• Impactos com um período regular. Calcule o período e converta-o em múltiplo da rotação. Uma vez por rotação significa roçamento ou defeito deste eixo.
• Modulação. A amplitude «respira» com um ritmo constante. O espaçamento da modulação identifica a fonte com mais precisão do que a altura do pico.
• Corte nos topos. É um sinal de saturação da cadeia de medição, não de um defeito da máquina.
• Assimetria entre cima e baixo. Frequentemente indica folga mecânica: o conjunto bate com mais liberdade num dos sentidos.
• A fase do 1x, entre H e V no mesmo apoio, difere cerca de 90°. Este é um argumento a favor do desequilíbrio.
• A fase do 1x, na direção axial, diverge cerca de 180° entre os dois lados do acoplamento. Este é um argumento a favor do desalinhamento.
• A fase do 1x nos dois apoios está em fase: o desequilíbrio é provavelmente estático. Em contrafase: é de momento, e um único plano de correção não o elimina.
• A fase salta de arranque para arranque. Folga mecânica, roçamento ou ressonância. Não vale a pena equilibrar: o coeficiente de influência (a relação «colocou a massa — a vibração mudou», em que se baseia o cálculo) não se mantém.

A fase, por si só, não mostra onde está o ponto pesado. O que mostra é a diferença: entre direções, entre apoios, entre arranques. É a diferença que tem valor.

Passo 6. Reúna os sinais numa hipótese, com a ajuda da tabela

A tabela oferece uma hipótese, não uma conclusão. A mesma imagem pode ter duas causas e, inversamente: uma folga mecânica também pode elevar o 1x, e um desalinhamento pode acrescentar harmónicas. É a coluna da direita que transforma a hipótese em diagnóstico.

Fontes: ISO 13373-3:2015 · ISO 13373-5:2020

Passo 7. Altere um parâmetro de cada vez e observe a reação

Aqui deixa de observar e passa a experimentar. A regra é uma só: em cada arranque, altera apenas uma coisa. Caso contrário, o número muda, mas não sabe a que atribuir essa mudança.

1. 01

   Rotação

   Com o variador de frequência, percorra a gama em passos de 5–10 % e registe o 1x e a fase em cada escalão. O desequilíbrio cresce de forma suave, aproximadamente como o quadrado da rotação. A ressonância produz um pico estreito e uma rotação de fase. A frequência natural da estrutura mantém-se fixa em hertz, enquanto a linha de rotação se desloca em frequência.

2. 02

   Carga

   Mantenha a rotação, altere o caudal ou o débito. A hidráulica e a aerodinâmica respondem de imediato. O desequilíbrio é quase indiferente à carga. O desalinhamento frequentemente aumenta com a carga, devido à reação do acoplamento.

3. 03

   Temperatura

   Meça com a máquina fria e depois de 40–60 minutos de funcionamento. Uma alteração da vibração com o aquecimento indica dilatação térmica e desalinhamento induzido, ou então uma deformação térmica do rotor. Uma máquina assim alinha-se com desvios a frio predefinidos, e não «a zero».

4. 04

   Alimentação

   Desligue o motor da rede e observe a linha suspeita no momento da desaceleração. A componente eletromagnética desaparece instantaneamente, a mecânica diminui junto com a rotação. É um teste gratuito e inequívoco.

5. 05

   Fixação

   Aperte os parafusos segundo um esquema, e meça depois de cada um. Assim encontra o pé específico, e não «uma folga qualquer». A ordem importa: primeiro a fixação e o pé mole, depois o alinhamento dos eixos, e só então a equilibragem.

Registe tudo numa única tabela: rotação, carga, temperatura dos apoios, vibração total (o nível global em todas as frequências), 1x, 2x, fase. Ao fim de meio dia de trabalho, essa tabela vai ser a sua própria conclusão.

Os três níveis de alarme, e porque a tendência é mais importante do que um único valor

Uma medição fala do estado. Duas medições com um intervalo entre elas falam da tendência, e é a tendência que orienta a decisão. Uma máquina que se mantém em 4,0 mm/s há três meses é menos preocupante do que uma que subiu de 1,5 para 3,0 num único mês, ainda que, formalmente, a segunda esteja «melhor».

Por isso, em vez de um único limiar, definem-se três níveis de alarme. Desta forma, ganha tempo para se preparar, em vez de uma paragem de emergência no turno da noite.

• Registe a linha de base numa máquina em bom estado, aquecida, no regime de trabalho, e guarde-a. Sem linha de base, não existe tendência.
• Um limiar estatístico baseado no histórico da máquina é muitas vezes mais correto do que o normativo: a média mais alguns desvios-padrão dá menos alarmes falsos e menos falhas de deteção.
• Além do nível global, defina alarmes de banda estreita: separadamente para o 1x, para o 2x e para a banda de alta frequência. Um defeito localizado eleva a sua própria linha muito antes de o valor total se mover.
• Associe a periodicidade à velocidade de evolução do defeito. Regra prática: o intervalo entre medições não deve exceder metade do intervalo entre o primeiro sinal e a avaria. Para o desequilíbrio, isto são semanas e meses; para os rolamentos, geralmente entre um e seis meses.

Utilize os números das zonas A, B, C, D como referência de trabalho, e verifique a parte e a edição aplicável da norma para a máquina em concreto: a potência, a rotação, o tipo de apoios e as exceções por tipo de máquina estão especificadas em separado. A análise das três tolerâncias diferentes está num artigo separado.

Fontes: ISO 20816-1:2016 · ISO 13373-3:2015

Hipótese, uma verificação e os limites honestos do método

Formule uma única hipótese com as palavras da máquina, não com as palavras do equipamento. Não «1x elevado», mas «desequilíbrio do impulsor depois de uma limpeza irregular». Depois, escolha uma única ação que distinga esta hipótese da hipótese concorrente mais próxima, e faça apenas essa.

Não se faz um diagnóstico a partir de um único espectro, e isto é uma característica do método, não um excesso de cautela. O espectro mostra a composição em frequência em média, e não distingue a causa do efeito. Uma fixação solta eleva o 1x e finge ser um desequilíbrio. Um pé mole deforma a carcaça e cria um desalinhamento real, que vai encontrar e corrigir de boa-fé, e que volta uma semana depois. A ressonância amplifica qualquer excitação, por isso, em ressonância, quase tudo parece um desequilíbrio.

Há também aquilo que os sensores montados na carcaça simplesmente não conseguem ver. A posição do eixo dentro da folga e a instabilidade do filme de óleo exigem proxímetros e órbitas. Os defeitos iniciais de rolamentos exigem aceleração e envolvente até 10 kHz. As barras partidas do rotor de um motor exigem resolução fina em frequência mais análise da corrente do estator. Se o seu caso cair aqui, é preciso outra ferramenta e outro especialista, não mais uma massa de prova.

• Hipótese «desequilíbrio»: verifique com uma massa de prova. Se não mudar 20–30 % em amplitude ou 20–30° em fase, a hipótese está errada, e isso também é um resultado.
• Hipótese «desalinhamento»: primeiro o pé mole, depois o alinhamento dos eixos com a máquina aquecida, e apenas por esta ordem.
• Hipótese «ressonância»: altere o sistema, não a massa do rotor. A rigidez da base, a massa, a rotação de trabalho.
• Hipótese «folga mecânica»: aperto segundo um esquema, com medição depois de cada pé, seguido de um novo mapa em todos os apoios.
• Os sinais contradizem-se ou apontam para chumaceiras de deslizamento, eletricidade ou hidráulica: chame um especialista em diagnóstico de vibrações e não gaste um turno com massas de correção.

O que faz a AXILINE quando o quadro não é claro

Vamos até ao local e percorremos todo este caminho: medição em todos os apoios dos rolamentos, nas três direções, vibração total e 1x com fase, espectro FFT e sinal no domínio do tempo em dois canais simultaneamente, verificação de ressonância por aceleração e desaceleração. Se o quadro apontar para desequilíbrio, equilibramos num ou em dois planos de correção diretamente nos apoios próprios da máquina, sem desmontagem nem transporte do rotor. Se não apontar, recebe uma conclusão clara sobre o que fazer em vez de equilibrar, e não paga por massas de correção que não iriam ajudar.

O equipamento também pode ser adquirido, para trabalhar com ele por conta própria. O conjunto Balanset-1A é composto por dois acelerómetros, um sensor laser de fase, um módulo USB de dois canais com pré-amplificadores, integradores e conversor A/D, e um programa para Windows. A gama de medição do 1x em velocidade de vibração é de 0,02–80 mm/s, a rotação de 100 a 100 000 rpm, o erro de medição da fase ±1°. O programa mostra a vibração total e o 1x, o espectro e o sinal no domínio do tempo, mantém um arquivo e calcula a tolerância pelas classes G (as classes de qualidade da equilibragem). A tendência é construída a partir dos seus próprios dados guardados, e não da memória.

O apoio de consultoria é dado por engenheiros que desenvolvem e fabricam os equipamentos Balanset e que os utilizam pessoalmente para equilibrar no local. Envie as suas medições, espectros e a descrição da máquina, e analisamo-los juntos.

Fontes: Especificações do fabricante Balanset-1A · Manual de operação Balanset-1A

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