AXILINEComo reduzir a vibração do equipamento: a sequência que poupa dinheiro
A máquina está a abanar e esperam uma solução sua até amanhã de manhã. A tentação é grande: retirar a roda e mandá-la equilibrar. Às vezes é o passo certo, mas na maioria das vezes é um turno perdido, porque a vibração vinha de um pé mole (um apoio que não assenta bem na fundação), de um rolamento danificado ou da ressonância da estrutura. A seguir, um percurso de seis passos que elimina trabalho desnecessário: primeiro as verificações baratas, depois as caras.
O percurso: seis passos de «está a abanar» até à normalidade
- 01
Confirme que a medição é real
Repita a medição no mesmo regime, no mesmo ponto, na mesma direção. Um número que não obteve duas vezes não serve para decidir nada.
- 02
Separe a vibração em 1x e no resto
Compare o nível total com a componente de rotação e observe o espectro — a decomposição da vibração por frequências. Este passo determina se é preciso equilibrar ou reparar.
- 03
Verifique a mecânica
Fixação, pé mole, folgas, assento da roda no veio, estrutura e fundação. O ponto mais barato para encontrar a causa e o mais vezes ignorado.
- 04
Exclua a ressonância
Varie a rotação e observe a amplitude e a fase do 1x. Na zona de ressonância, a equilibragem não se mantém.
- 05
Equilibre, se o 1x dominar
Dois a três arranques no local, nos próprios apoios, sem desmontar. A massa é colocada num plano de correção acessível — um ponto do rotor onde é possível fixá-la.
- 06
Confirme o resultado
Meça depois do trabalho: o mesmo regime, os mesmos pontos, a mesma banda de frequências. Registe os valores de antes e depois no relatório.
A ordem importa mais do que a velocidade. Equilibrar uma máquina com pés por apertar ou com desalinhamento consome um dia e não dá resultado, porque está a combater a causa errada. Cada passo do percurso é mais barato do que o seguinte, por isso vale a pena segui-lo de cima para baixo.
Passo 1. Faça uma medição em que possa confiar
O ventilador começou a zumbir depois da limpeza da roda. O primeiro impulso é desmontar e mandar equilibrar a roda. Comece pelo mais barato. Coloque um sensor no apoio do rolamento e obtenha um número que se repete.
Mantenha o sensor num íman, sobre uma superfície limpa e plana, o mais perto possível do rolamento. Direção radial-horizontal, se não souber ao certo onde a vibração é maior. Depois, mantenha essa direção e esse ponto inalterados. Aqueça a máquina, mantenha a mesma carga e a mesma rotação, caso contrário está a comparar duas máquinas diferentes.
Números implausivelmente altos quase sempre indicam um problema de medição, não da máquina. O aparelho indicou 250 mm/s na carcaça da bomba em vez dos habituais 3 mm/s? Verifique o cabo, o conector e o assentamento do íman, depois volte a medir.
- Ponto de medição: o apoio do rolamento, não a tampa nem a grelha de proteção.
- Fixação rígida do sensor: íman sobre metal sem tinta nem sujidade, sem juntas.
- O mesmo regime sempre: rotação, carga, temperatura, posição da comporta ou da válvula.
- Medição repetida pelo menos duas vezes, com uma dispersão dentro de 10–15 %.
- Rotação registada. Sem ela, não encontra o 1x no espectro.
- Registe o que está a funcionar ao lado: um equipamento vizinho induz vibração através da fundação.
Registe à parte o nível base desta máquina em bom estado. Um aumento em relação ao nível base diz mais do que o número absoluto: 2,5 mm/s numa máquina que sempre deu 0,8 mm/s merece atenção, mesmo que formalmente ainda esteja na zona B.
Passo 2. Compare a vibração total com a componente de rotação
A vibração total é tudo ao mesmo tempo, um único número em mm/s RMS (valor eficaz): desequilíbrio, desalinhamento, folgas, rolamentos, ressonância, interferência de equipamentos vizinhos.
A componente de rotação 1x é a parte da vibração exatamente na frequência de rotação, uma vez por volta. O aparelho isola o 1x a partir da marca do tacómetro e, ao mesmo tempo, dá a sua fase — o ângulo que indica em que momento da rotação a vibração atinge o máximo.
Observe a proporção. 8 mm/s no total com 7 mm/s no 1x: a equilibragem elimina quase tudo. 8 mm/s no total com 2 mm/s no 1x: a equilibragem elimina um quarto do nível, o resto fica, e vai ter de explicar pelo que pagou.
A fase separa dois defeitos que dão um 1x igualmente alto. No desequilíbrio, a fase é estável, e num só apoio a diferença entre a direção horizontal e a vertical é de cerca de 90°. No desalinhamento, ao longo do acoplamento, na direção axial, o desvio é de cerca de 180°. As soluções aqui são opostas: equilibragem ou alinhamento de eixos.
- Domina o pico do 1x, a fase é estável: provavelmente desequilíbrio, a equilibragem é adequada.
- 2x percetível mais vibração axial: desalinhamento ou pé mole.
- Pente de harmónicas 1x, 2x, 3x e acima, fundo de ruído elevado, fase instável: fixação mecânica solta, fissura, roçamento.
- Picos em frequências altas, não múltiplas da rotação, fator de crista crescente (relação entre os picos do sinal e o nível médio): defeito de rolamento.
- Picos abaixo da frequência de rotação (subsíncronos) numa transmissão por correia: correia, tensão, batimento da polia.
A equilibragem reduz apenas a componente de rotação. Nenhuma massa na roda vai eliminar uma batida de rolamento, um pente de harmónicas por folga ou a vibração de um desalinhamento. Esta é a regra principal que poupa deslocações.
O que observa, causa provável, primeiro passo
| O que observa | Causa provável | Primeiro passo |
|---|---|---|
| 1x alto, fase estável, diferença entre horizontal e vertical no apoio de cerca de 90° | Desequilíbrio do rotor | Equilibragem no local, nos próprios apoios |
| 1x mais 2x percetível, vibração axial forte, desvio de fase de cerca de 180° ao longo do acoplamento | Desalinhamento, pé mole | Verificar o assentamento dos pés e, depois, alinhamento de eixos |
| Harmónicas 1x, 2x, 3x, semi-harmónicas, fase instável | Fixação solta, fissura na estrutura, roçamento | Apertar a fixação ao binário, verificar folgas e o maciço de fundação |
| Pico acentuado numa faixa estreita de rotação, a fase do 1x roda 180° na aceleração | Ressonância do rotor ou da estrutura | Deslocar a rotação de trabalho ou alterar a rigidez dos apoios |
| Ruído de alta frequência, linhas não múltiplas da rotação, impulsos no sinal no domínio do tempo | Defeito de rolamento | Substituição do rolamento, apurar causas de montagem e lubrificação |
| O nível subiu depois de uma limpeza, troca de pá ou reparação da roda | Novo desequilíbrio da roda | Equilibragem no local depois de verificar o assento |
| O 1x muda de arranque para arranque sem causa aparente | Assento solto da roda, polia ou rosca no veio, chaveta | Verificar o assento e o batimento, restaurar o ajuste |
| A componente desaparece de imediato ao cortar a alimentação | Causa eletromagnética, não mecânica | Teste em desaceleração livre, observar o dobro da frequência de rede |
| A vibração aumenta ao fechar a válvula, ruído semelhante a gravilha na bomba | Cavitação, regime fora do ponto de trabalho | Repor o regime no ponto de trabalho, verificar a pressão de entrada |
A tabela ajuda a escolher o primeiro passo, não a fechar um diagnóstico definitivo. Um único sintoma tem muitas vezes várias causas: um pé mole dá desalinhamento induzido, folga aparente e aumento do 1x ao mesmo tempo. Verifique a hipótese com uma medição, não com um palpite.
Fontes: ISO 13373-3:2015 · ISO 281:2007
Passo 3. Mecânica: fixação, pé mole, folgas, fundação
Aqui trabalham uma chave, um comparador e meia hora de tempo. Por vezes isto basta para eliminar metade do nível, e a equilibragem deixa de ser necessária.
O pé mole merece atenção especial. Um dos apoios não assenta bem na fundação: folga, desnível, estrutura deformada, sujidade sob o pé. Ao apertar o parafuso, a carcaça deforma-se, os alojamentos dos rolamentos desviam-se, e o 1x e o 2x aumentam. O alinhamento de eixos com pé mole não tem sentido, o resultado desfaz-se logo no primeiro aperto seguinte.
- Aperte os parafusos de fundação e os dos apoios dos rolamentos segundo a documentação, não a olho.
- Verifique o pé mole: desaperte o parafuso de um pé, observe a variação da vibração e da folga, reponha o binário, passe ao seguinte. Compense a folga com calços calibrados.
- Inspecione a estrutura e o maciço de fundação: fissuras, descolamento da fundação, pilhas de anilhas aleatórias em vez de calços.
- Verifique a folga radial nos rolamentos e o batimento do veio com um comparador.
- Verifique o assento da roda, da polia e da rosca no veio, o estado da chaveta e do rasgo de chaveta.
- Numa transmissão por correia, verifique a tensão, o desgaste da correia e o batimento da polia.
- Remova acumulações: pó nas pás, produto na rosca, gelo, incrustações. Caso contrário, o desequilíbrio volta.
- Faça o alinhamento de eixos depois de eliminar o pé mole, e só nesta ordem.
Registe o nível de vibração depois de cada ação. Assim vê o que realmente teve efeito, e não fica depois a adivinhar se foi o aperto ou o alinhamento que ajudou.
Fontes: ISO 13373-5:2020
Passo 4. Verifique a ressonância, caso contrário o resultado não se mantém
A ressonância amplifica o que já existe. Um pequeno desequilíbrio residual na frequência de ressonância dá uma amplitude grande. A equilibragem nesta zona corre mal: a fase salta de arranque para arranque, o coeficiente de influência (a resposta da máquina a uma massa de prova conhecida) sai instável, e o resultado não se repete.
Tem um variador de frequência? Varie a rotação de forma gradual e observe o 1x. A ressonância revela-se por um pico estreito: antes dele, a amplitude é moderada, nele há um aumento acentuado, depois dele há uma queda. A fase do 1x, ao passar pelo pico, roda cerca de 180°. Numa máquina sem regulação, observe a desaceleração livre — como se comporta a vibração enquanto a máquina para livremente depois de cortada a alimentação.
Não é só o rotor que pode entrar em ressonância. Muitas vezes é a estrutura, o suporte, a tubagem, a plataforma de manutenção ou a própria carcaça. Encoste o sensor, alternadamente, à estrutura e ao apoio: se a estrutura oscilar mais do que a máquina, encontrou o destinatário do problema.
- A amplitude aumenta bruscamente numa faixa estreita de rotação e cai fora dela.
- A fase do 1x roda rapidamente perto do pico e é estável longe dele.
- O apoio, a estrutura ou a tubagem oscilam de forma mais percetível do que a própria máquina.
- A vibração mudou várias vezes depois de uma reparação da fundação, troca da estrutura ou deslocação do equipamento.
A ressonância trata-se não com massas, mas alterando a rigidez, a massa ou a rotação de trabalho: desloque a frequência de trabalho, reforce a estrutura com uma escora, alivie a tubagem, reveja os apoios antivibráticos. Um caso à parte é o rotor flexível, que trabalha acima da primeira frequência crítica (a rotação na qual o próprio veio entra em ressonância). Equilibra-se de forma diferente do rotor rígido e exige uma metodologia própria e um especialista.
Fontes: ISO 21940-12:2016
Passo 5. Equilibragem: como decorre e até que valores reduzir
Chegou a este passo e vê um 1x dominante com a mecânica em bom estado? Equilibre no local, nos próprios apoios da máquina, sem desmontar e sem enviar a roda para uma máquina-ferramenta. Dois sensores nos apoios dos rolamentos, um sensor laser de fase apontado a uma marca refletora, e trabalha à rotação de trabalho, em condições reais.
- Zona A: estado de máquina nova ou de máquina depois de uma reparação.
- Zona B: funcionamento prolongado é admissível.
- Zona C: funcionamento admissível de forma limitada, a causa deve ser eliminada.
- Zona D: funcionamento inadmissível, a vibração destrói a máquina.
- Objetivo da equilibragem: levar a vibração total para a zona A ou B e mantê-la lá.
- 01
Arranque 0, vibração inicial
A máquina à rotação de trabalho, o aparelho regista a amplitude e a fase do 1x nos dois apoios. É isto que vai reduzir. Ao mesmo tempo, volta a ver o 1x contra o total.
- 02
Massa de prova
Coloca uma massa conhecida a um raio conhecido no primeiro plano de correção. O aparelho observa como o sistema respondeu e calcula o coeficiente de influência. Um arranque de prova válido altera a amplitude do 1x em 20–30 % ou a fase em 20–30°. Uma alteração menor significa que a massa é pequena: pare a máquina, aumente a massa, introduza o valor real, repita.
- 03
Cálculo e instalação da correção
O programa indica a massa e o ângulo para cada plano. No modo de posições fixas, indica logo o número da pá ou do furo, e não é preciso transferidor. O ângulo é contado a partir do local onde esteve a massa de prova.
- 04
Arranque de controlo
Medição no mesmo regime. Não atingiu o valor-alvo? O programa calcula um acerto para as massas já instaladas, e chega à tolerância sem uma nova calibração.
| Grupo de máquinas | Zona A | Zona B | Zona C | Zona D |
|---|---|---|---|---|
| Grupo I, máquinas pequenas até 15 kW | ≤ 0,71 | 0,71–1,80 | 1,80–4,50 | > 4,50 |
| Grupo II, máquinas médias 15–75 kW | ≤ 1,12 | 1,12–2,80 | 2,80–7,10 | > 7,10 |
| Grupo III, máquinas grandes, base rígida | ≤ 1,80 | 1,80–4,50 | 4,50–11,20 | > 11,20 |
| Grupo IV, máquinas grandes, base flexível | ≤ 2,80 | 2,80–7,10 | 7,10–18,00 | > 18,00 |
Os números da tabela são dados em mm/s RMS na banda de 10–1000 Hz como referência prática, segundo a classificação anteriormente aplicada da ISO 10816-3. Verifique a parte e a edição aplicável da ISO 20816 para a sua máquina: há exceções por potência, rotação e tipo de equipamento, e para ventiladores pequenos e transmissões por correia a aplicabilidade deve ser verificada em separado. A indicação «dentro da tolerância» no programa do aparelho significa apenas uma coisa: o 1x residual está abaixo do valor-alvo que definiu. Não confirma nem a avaliação segundo a ISO 20816, nem a classe de qualidade G segundo a ISO 21940-11. Ordem de grandeza típica para ventiladores: um equipamento com um nível de cerca de 12 mm/s desce para 1,5–2 mm/s, se a maior parte do nível vinha mesmo do desequilíbrio. Numa máquina com desalinhamento ou rolamento desgastado, isto não acontece.
Fontes: ISO 20816-1:2016 · ISO 21940-11:2016 · Manual de operação Balanset-1A
O que faz sozinho, e quando vale a pena chamar um engenheiro
Somos engenheiros que desenvolvem e fabricam os equipamentos Balanset e que os utilizam pessoalmente para equilibrar no local. Por isso a conversa costuma ser curta: envie o tipo de máquina, a rotação, a potência e o nível de vibração atual, com indicação do ponto de medição, e dizemos-lhe se isto se parece com um desequilíbrio ou não. Se não parecer, não precisa de uma deslocação, e dizemos isso com franqueza. O apoio de consultoria sobre o aparelho e sobre a metodologia está incluído.
Por conta própria
Medição repetível nos apoios dos rolamentos. Aperto da fixação ao binário. Procura do pé mole desapertando os parafusos um a um. Inspeção da estrutura, do maciço de fundação, das correias e das polias. Limpeza das pás e remoção de acumulações. Tendência: três a quatro medições por mês no mesmo regime. Este conjunto basta para resolver uma parte significativa dos casos de vibração elevada sem uma deslocação.
Quando chamar um especialista
O espectro é contraditório e parece igualmente com dois defeitos diferentes. O nível continua alto depois do aperto e do alinhamento. A fase do 1x não se repete de arranque para arranque. Suspeita de ressonância ou de rotor flexível. A máquina é crítica e precisa de um relatório com valores de antes e depois. O rotor é grande e a massa de prova tem de ser calculada, não escolhida a olho.
O que fazemos numa deslocação
Vamos até à máquina, medimos a vibração nos apoios, separamos o 1x do total, observamos o espectro e a fase. Se a causa for o desequilíbrio, equilibramos no local, nos próprios apoios, num ou em dois planos. Se a causa for outra, dizemo-lo com clareza e explicamos o que fazer a seguir. Trabalhamos em Portugal: ventiladores, exaustores de fumos, roscas transportadoras, britadores, destroçadores, centrífugas, polias e rotores de motores elétricos.
Se quiser fazer isto sozinho
O Balanset-1A é composto por dois acelerómetros, um sensor laser de fase, um módulo USB de dois canais e um software para Windows. O aparelho mede a rotação, a amplitude e a fase da velocidade de vibração, o total e o 1x, e mostra o espectro. Calcula a massa de prova e as massas de correção, distribui a massa por posições fixas, calcula a furação, guarda os coeficientes de influência e um arquivo de resultados para os relatórios. O mesmo sistema funciona tanto numa deslocação como sistema de medição de uma máquina de equilibragem de apoio flexível.
Antes de ligar, reúna o mínimo de dados: rotação, potência, tipo de apoios, nível total e 1x em cada apoio, o que mudou na máquina no último mês. Com estes números, a análise demora minutos em vez de exigir uma nova deslocação.
Fontes: Especificações do fabricante Balanset-1A
Perguntas frequentes
A equilibragem reduz a vibração se a causa for o desalinhamento?
Não. A equilibragem reduz apenas a componente de rotação 1x. O desalinhamento produz um 2x percetível e uma vibração axial forte, e uma massa na roda não a remove. Vai gastar um turno em arranques de prova e obter o mesmo nível. Primeiro elimine o pé mole, depois faça o alinhamento de eixos, volte a medir e só então decida se é preciso equilibrar.
Quantos mm/s se consideram normais?
Como referência prática: para máquinas médias de 15–75 kW, a zona A vai até 1,12 mm/s RMS, a zona B até 2,8 mm/s, a zona C até 7,1 mm/s, e acima de 7,1 mm/s o funcionamento é inadmissível. Meça em partes fixas, na banda de 10–1000 Hz. Verifique a parte e a edição aplicável da ISO 20816 para a sua máquina: há exceções por potência, rotação e tipo de equipamento.
É possível reduzir a vibração sem desmontar nem retirar a roda?
Na maioria dos casos, sim. A equilibragem é feita no local, nos próprios apoios da máquina: dois a três arranques à rotação de trabalho, e a massa é colocada num plano de correção acessível. Só é preciso retirar a roda e levá-la a uma máquina-ferramenta quando não há acesso ao plano de correção, o rotor é flexível ou a sua geometria já está comprometida.
Porque é que a vibração voltou um mês depois da equilibragem?
Três causas frequentes. A primeira: acumulação, desgaste ou erosão, ou seja, surgiu um novo desequilíbrio e a fonte de contaminação não foi eliminada. A segunda: a massa estava fixa por ponto de solda ou por cola e deslocou-se. A terceira: a verdadeira causa não era o desequilíbrio, mas sim ressonância, fixação solta ou desalinhamento, e a equilibragem apenas mascarou o nível durante algum tempo.
O 1x domina e a equilibragem não reduz a vibração. O que fazer a seguir?
Verifique quatro coisas. Rotação próxima da ressonância: a fase do 1x fica instável de arranque para arranque. Assento solto da roda, da polia ou da rosca no veio: o 1x muda depois de cada arranque. Deformação térmica numa máquina quente. Erro no sentido de leitura do ângulo: a massa ficou em espelho, e o nível subiu. Em caso de dúvida, passe a um vibrodiagnóstico completo em vez de fazer mais arranques de prova.
Um vibrómetro comum chega para decidir o que fazer?
Um vibrómetro dá um único número, o nível total. Diz que a máquina está mal, mas não diz porquê. Para decidir, são precisos o 1x, a fase e o espectro, o que exige um sensor em cada apoio e uma marca de referência para o tacómetro. Um sistema de dois canais com sensor laser de fase dá tudo isto de uma vez e permite equilibrar de imediato, se o 1x se confirmar.
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Coloque o sensor no apoio de rolamento, de forma rígida, numa zona limpa até ao metal, com o eixo de sensibilidade exatamente na direção da medição. Para uma avaliação geral, use a velocidade de vibração em mm/s RMS (valor eficaz); para altas frequências e impactos, a aceleração de vibração; para eixos lentos, o deslocamento de vibração. Registe junto com o número a velocidade de rotação, a carga e o regime, caso contrário não haverá com que comparar essa medição. Repita a medição três vezes: uma dispersão superior a 10–15% significa que é a medição que precisa de reparação, não a máquina.
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A causa não se encontra a partir de um único espectro (a decomposição da vibração por frequências), mas a partir de um conjunto de sinais: o contexto (o que mudou e quando começou), a fiabilidade da medição, a relação da vibração em todos os apoios dos rolamentos, nas três direções, os múltiplos de frequência em relação à rotação, a forma do sinal no domínio do tempo, a repetibilidade e a fase — o ângulo que indica em que ponto da rotação a vibração atinge o máximo. Primeiro reúne estes dados, depois formula uma única hipótese e testa-a com uma ação controlada. O diagnóstico não é feito pelo equipamento, mas pela combinação dos sinais, do comportamento da máquina e de uma verificação que o confirme.
Equilibragem de equipamento de linhas de produção no local de funcionamento
Sim, equilibramos rotores de equipamento de produção no local. São precisas três condições: o rotor arranca à rotação de serviço e mantém-na estável, há acesso às chumaceiras para os sensores e ao plano de correção para as massas, e a maior parte da vibração vem da componente síncrona 1× — a vibração na frequência de rotação do rotor, criada pelo desequilíbrio. Se 1× for pequena e a máquina continuar a abanar, a causa está na fixação, no desalinhamento, nos rolamentos ou na ressonância. Dizemo-lo antes de começar os trabalhos. Na produção alimentar, farmacêutica e química, trabalhamos sem trabalhos a quente: massas em parafusos e espigas de aço inoxidável, ou remoção de material por furação em locais autorizados.
Descreva o equipamento e o problema
Respondemos às suas perguntas, esclarecemos os dados iniciais e informamos o que é necessário para o orçamento e a deslocação.