Máquina de equilibragem feita por si: apoios, estrutura de base, acionamento e sistema de medição

Montar uma bancada de equilibragem na sua própria oficina é realista, e isso faz-se com mais frequência do que se costuma pensar. A parte cara de um projeto destes não é a eletrónica, é a mecânica: apoios, estrutura de base, acionamento e o assentamento do rotor. A seguir analisamos a construção por módulos, mostramos onde ficam os limites físicos da precisão, e damos uma sequência passo a passo para a aceitação. Nos exemplos, o núcleo de medição é o Balanset-1A OEM, porque para máquinas de apoios flexíveis essa é a sua aplicação de origem.

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

Precisa mesmo de uma bancada própria: uma bifurcação honesta

Uma bancada própria justifica-se quando tem um fluxo de peças do mesmo tipo e as equilibra antes da montagem. Impulsores de ventiladores, rotores de bombas, polias, roscas transportadoras, tambores, veios porta-facas, rotores de motores elétricos depois de rebobinados, ferramentas. A bancada dá o mesmo assentamento de peça para peça, elimina a chatice de instalar os sensores de cada vez, e permite trabalhar com os coeficientes de influência guardados — a resposta da bancada à massa de teste, memorizada, a partir da qual o aparelho calcula a correção sem novos arranques de teste.

Uma bancada não se justifica quando a máquina já está montada na sua fundação. A equilibragem nos próprios apoios tem em conta os apoios de rolamento reais, a rigidez real da estrutura, a temperatura de serviço e o regime de trabalho. Uma bancada não reproduz isso. Obtém uma peça equilibrada num mandril e, mesmo assim, vai ter de se deslocar para afinar o conjunto no local.

Uma máquina de fábrica ganha onde é preciso um documento. Uma máquina de fábrica vem com uma ficha técnica, um desequilíbrio residual mínimo alcançável declarado, e uma metodologia de verificação. Uma bancada feita por si não herda estes números: tem de os obter você mesmo, e isso é um trabalho à parte.

Conselho prático: comece pela equilibragem no local da sua gama de peças. Em um ou dois meses vai reunir estatística sobre massas, diâmetros, velocidades e número de planos de correção — as secções do rotor onde se colocam as massas de correção. Projetar a bancada com base nestes dados é muito mais simples do que com base em suposições.

Esquema de apoios flexíveis e rígido: onde fica a velocidade de serviço

Toda a diferença entre os dois esquemas resume-se a uma pergunta: onde está a velocidade de serviço em relação à frequência própria da suspensão dos apoios. No esquema de apoios flexíveis (acima da ressonância), o apoio é complacente e oscila de forma percetível sob a ação da força centrífuga do desequilíbrio. A velocidade de serviço fica acima da frequência própria da suspensão — daí o nome «acima da ressonância» — aproximadamente 2 a 3 vezes ou mais. Mede-se, neste caso, o movimento do apoio: velocidade de vibração ou deslocamento de vibração.

No esquema rígido (abaixo da ressonância), o apoio está praticamente imóvel. Constrói-se como uma placa espessa com uma ranhura em U, que divide a placa, de forma convencional, numa parte rígida e numa parte flexível. Sob a ação da força de desequilíbrio, estas partes deslocam-se uma em relação à outra por micrómetros, e esse deslocamento é captado por um sensor de força ou por um sensor de deslocamento de alta sensibilidade. A velocidade de serviço mantém-se 2 a 3 vezes abaixo da frequência própria do apoio, daí «abaixo da ressonância».

Para uma bancada feita por si, o esquema de apoios flexíveis é mais simples por três razões. As amplitudes nos apoios são muitas vezes maiores, por isso servem acelerómetros comuns. A frequência própria da suspensão é fácil de ajustar pela geometria das molas e fácil de medir. E, por fim, a resposta do apoio não exige um modelo de cálculo: o sistema calibra-se a si próprio com a massa de teste. O Balanset-1A OEM encaixa neste esquema de origem: dois acelerómetros nos apoios, um sensor de fase a laser sobre a marca refletora, um módulo USB de dois canais e o software num portátil.

A frequência própria do apoio de uma bancada de apoios flexíveis depende da massa do rotor montado. Ou seja, a sua gama de trabalho de velocidades vai ser diferente para um rotor de ventilador leve e para um tambor pesado. Calcule a janela de velocidades para as massas extremas da sua gama de peças, não para uma peça média única.

Apoios: o módulo que determina tudo o resto

O apoio é a parte móvel da bancada que suporta o rotor e transmite a sua vibração ao sensor. Os requisitos que lhe são impostos são contraditórios: tem de ser complacente na direção de medição e rígido em todas as outras, mantendo ao mesmo tempo o alinhamento e sem perder a geometria ao longo dos anos de trabalho.

A solução mais comum em bancadas feitas por conta própria são as molas planas (em lâmina). Duas placas de aço ligam a placa de apoio inferior à placa superior, sobre a qual assenta o conjunto de apoio. Faça as molas obrigatoriamente em aço de mola ou num aço ligado de qualidade. Um aço de construção comum, com um limite de elasticidade baixo, acumula deformação residual sob carga estática e dinâmica, o alinhamento perde-se, e no pior dos casos o apoio perde estabilidade.

A suspensão de fita do carro dá uma frequência própria muito baixa, da ordem de 1–2 Hz, e por isso uma gama larga de velocidades de serviço. Aqui é importante escolher bem a espessura e a largura da fita: tem de aguentar o peso do rotor e, ao mesmo tempo, evitar oscilações de torção da suspensão, que se manifestam como batimento axial. As molas cilíndricas de compressão sob a placa são as mais simples de fabricar, mas têm um defeito de nascença. Com um rotor assimétrico, as molas da frente e de trás cedem de forma diferente, o eixo do rotor inclina-se no plano vertical, e surgem forças que deslocam o rotor na direção axial.

• Rigidez e a sua direção: complacência só no plano de medição, rígido na direção transversal e vertical.
• Frequência própria da suspensão na direção transversal: no mínimo 2–3 vezes abaixo da velocidade de serviço.
• Frequência própria na direção axial: limita a gama por cima, mantenha a velocidade de serviço não acima de 0,3–0,5 dela.
• Igualdade das frequências de todos os apoios da máquina: uma dispersão entre os apoios do fuso e os intermédios estreita a janela de trabalho de velocidades até ao pior caso.
• Atrito: qualquer atrito seco e folga transformam-se em dispersão de amplitude e fase entre arranques.
• Regulação: em altura, para o alinhamento, e ao longo da estrutura de base, para diferentes distâncias entre apoios do rotor.
• Força axial: o apoio tem de suportar o esforço axial do acionamento e de um eventual desalinhamento sem perder a geometria.
• Bloqueio: um mecanismo de fixação do apoio durante a aceleração e a paragem por inércia, caso contrário a suspensão desgasta-se ao passar pela ressonância.
• Espessura dos apoios rígidos como referência: cerca de 20 mm para rotores até 50–100 kg, 30–40 mm até 300–500 kg, 50–60 mm ou mais para rotores a partir de 1000 kg.

Corrigir a frequência própria de um apoio sobre molas planas não é complicado. Freza-se ranhuras longitudinais ou transversais na mola, reduz-se a rigidez, mede-se a frequência de novo. É assim que se igualam as frequências dos apoios do fuso e dos intermédios depois da montagem.

Frequência própria da suspensão: primeiro calcule, depois meça

O cálculo estimado faz-se por um modelo de um grau de liberdade: uma massa sobre uma mola. A frequência própria é igual à raiz quadrada da razão entre a rigidez e a massa, dividida por 2π. Para um rotor simétrico entre apoios, tome a massa como a massa da parte móvel do apoio mais a massa do rotor, dividida pelo número de apoios envolvidos. A rigidez é mais simples de obter experimentalmente: carregue o apoio com uma força estática usando um dinamómetro, meça o deslocamento com um indicador, e divida a força pela deformação.

Desta fórmula decorrem duas regras que se esquecem facilmente. A frequência depende da rigidez e da massa através de uma raiz quadrada: duplicar a rigidez só sobe a frequência 1,4 vezes, e duplicar a massa da parte móvel só a desce 1,4 vezes também. E a segunda: o cálculo por um esquema simplificado dá um erro grande, por isso o número final obtenha-o sempre por medição.

Mede-se de duas formas. A excitação por impacto funciona tanto para apoios flexíveis como para rígidos. A determinação pela paragem por inércia só se aplica ao esquema de apoios flexíveis: numa máquina rígida, a velocidade de serviço está claramente abaixo da frequência própria do apoio, e não é possível excitá-la pela paragem por inércia.

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   Cálculo

   Estime a rigidez do apoio por carregamento estático e calcule a frequência própria esperada. É preciso para saber que ordem de grandeza está a procurar.

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   Impacto

   Coloque o sensor de vibração de modo a que o seu eixo de medição coincida com a direção do impacto. Bata com um martelo emborrachado ou maço com uma massa de cerca de 10% da massa do conjunto a excitar. Registe a função no tempo e o espectro das oscilações amortecidas: o pico no espectro é a frequência própria.

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   Duas direções

   Repita o impacto na direção transversal (onde mede o desequilíbrio) e na axial, ao longo do eixo de rotação do rotor. A frequência axial nos apoios flexíveis é muitas vezes o fator limitante por cima.

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   Paragem por inércia

   Acelere o rotor até ao máximo, desligue o acionamento, e registe em ciclo a amplitude e a fase da componente na frequência de rotação — a vibração na frequência de rotação. A ressonância denuncia-se por um salto local de amplitude e uma rotação brusca da fase, de cerca de 180°.

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   Janela de velocidades

   Defina a gama de trabalho: não abaixo de 2–3 frequências próprias na direção transversal, e não acima de 0,3–0,5 da frequência própria na direção axial. Verifique que a janela se mantém válida para a peça mais leve e para a mais pesada da sua gama.

Um exemplo da prática. Um apoio sobre molas planas de 300×200×3 mm deu, sem carga, 11–12 Hz. Ou seja, nesta máquina pode equilibrar-se não abaixo de 22–24 Hz, isto é, aproximadamente a partir de 1320–1440 RPM. Os apoios intermédios da mesma máquina, com molas de 200×200×3 mm, mostraram 13–14 Hz, e foi preciso igualar as suas frequências com as dos apoios do fuso.

Conjuntos de apoio e o local para o sensor

O conjunto de apoio é aquilo sobre o que o rotor gira diretamente. Dele dependem o atrito, a repetibilidade do assentamento e um batimento que não vai conseguir equilibrar com massa nenhuma.

Pense também na superfície de fixação do sensor de vibração. Coloque o sensor na parte móvel do apoio, o mais próximo possível da linha de ação da carga, numa superfície limpa, plana e trabalhada, com parafuso prisioneiro ou íman. A direção de medição costuma ser horizontal-radial, perpendicular ao eixo, e tem de ser a mesma de medição para medição. Uma superfície pouco rígida, uma consola feita de uma tira de chapa, um sensor na tampa ou na cobertura, tudo isso dá ressonâncias próprias dentro da banda de medição e dispersão de fase.

• Assentamento dos roletes e rolamentos sem folga, com controlo do batimento depois da montagem, não pela ficha técnica do rolamento.
• Regulação do conjunto em altura, para o alinhamento dos apoios, e ao longo da estrutura de base, para diferentes distâncias entre apoios do rotor.
• Superfície trabalhada para o sensor de vibração, na parte móvel do apoio, o mais próximo possível da linha de carga.
• A mesma direção de medição em todos os apoios, fixada nas instruções do operador.
• Cabo do sensor fixo e sem funcionar como mola: um cabo solto acrescenta oscilações próprias.
• Assentamento repetível do rotor: encosto, marca, posição fixa, para que a peça se deite nos apoios sempre da mesma forma.
• Aquecimento dos anéis exteriores dos rolamentos do fuso não acima de 70°C, e para alta precisão não acima de 40–45°C.

Estrutura de base, instalação e isolamento de vibrações

A estrutura de base sustenta a geometria de toda a bancada. Exigem-se-lhe quatro coisas: rigidez à flexão e à torção, precisão geométrica das guias, estabilidade contra vibrações e resistência ao desgaste das guias. A massa da estrutura de base deve superar claramente a massa do rotor mais pesado da sua gama, caso contrário os apoios começam a abanar a base, e vai estar a medir o comportamento da estrutura, não o desequilíbrio.

O caminho mais rápido para uma oficina é uma estrutura de base em ferro fundido de uma máquina-ferramenta de corte de metal ou de trabalhar madeira em segunda mão. Obtém logo um sistema portante rígido com guias, sobre as quais assentam colunas de apoio de qualquer tipo. O trabalho principal resume-se a recuperar a precisão geométrica das guias, o que em condições de oficina se faz por raspagem fina.

Estruturas de base soldadas e montadas a partir de perfis em U também funcionam, mas exigem disciplina. Depois da soldadura, é preciso um tratamento térmico para aliviar as tensões internas, caso contrário a estrutura desvia a geometria em meio ano. Uma ligação aparafusada permite dispensar este passo, porque não introduz deformações de soldadura. Em ambos os casos, as abas superiores dos perfis em U têm de ser trabalhadas: retificação ou fresagem fina para as guias.

• Betão polimérico com revestimento vibroabsorvente: coeficiente de amortecimento mais alto, condutividade térmica e deformação térmica mais baixas, sem tensões internas, não corrói. A parte superior é reforçada com insertos de aço para as guias.
• Fixação ao pavimento: ou de forma rígida com ancoragem na fundação, ou sobre apoios antivibráticos. A fixação rígida mantém melhor a geometria; os apoios antivibráticos protegem melhor contra interferências externas da oficina.
• Ressonâncias da estrutura de base: verifique-as pelo mesmo método de impacto que os apoios. Um pico da estrutura dentro da gama de trabalho de velocidades dá amplitude e fase instáveis, e nenhuma configuração de software resolve isso.
• Fontes externas: uma prensa, uma ponte rolante, um compressor perto da bancada dão vibração em frequências que caem dentro da banda de medição. A filtragem síncrona atenua-as, mas não infinitamente.
• Guias: o comprimento e a precisão determinam que distância entre apoios do rotor consegue servir, e com que repetibilidade os apoios intermédios assentam sempre no mesmo lugar.

Referências de geometria a que vale a pena aspirar na aceitação: nivelamento da estrutura de base nas direções longitudinal e transversal não pior que 0,02–0,04 mm/m, desvio de retilineidade das guias de cerca de 10 µm até 500 mm de comprimento, 15 µm até 1000 mm, e 20 µm até 2000 mm, empeno das guias não superior a 10 µm. São referências de trabalho para uma bancada feita por si, não requisitos normativos.

Acionamento: como fazer girar o rotor sem estragar a medição

O acionamento só serve para levar o rotor a uma velocidade estável. Tudo o que ele acrescentar à vibração vai para o erro. Daí uma regra simples: quanto menos o acionamento participar na medição, mais limpo é o resultado.

A grande maioria das bancadas feitas por conta própria constroem-se com um motor assíncrono e um variador de frequência. É barato e dá uma gama larga de regulação. Potências orientativas do acionamento principal: 0,25–0,72 kW para rotores até 5 kg, 0,72–1,2 kW até 50 kg, 1,2–1,5 kW até 100 kg, 1,5–2,2 kW até 500 kg, 2,2–5 kW até 1000 kg, 5–7,5 kW até 3000 kg.

O tipo de transmissão influencia a medição mais do que parece. Para conjuntos de fuso, é preferível a transmissão por correia plana. A correia trapezoidal e a correia dentada introduzem cargas dinâmicas adicionais a partir de erros geométricos da correia e das polias, e essas cargas chegam aos apoios junto com o sinal útil. Coloque a polia de acionamento na extremidade traseira do fuso, o mais próximo possível do conjunto de apoio, com a mínima consola. Uma polia levada para uma consola longa aumenta o momento de carga dinâmica sobre os apoios do fuso.

• Motor fixado de forma rígida à estrutura de base ou à fundação, não à parte móvel do apoio.
• Motor, junto com a polia montada, equilibrado antes da montagem na máquina ou no local de instalação.
• Batimento radial da polia de acionamento dentro de 20 µm: o batimento da polia é lido pelo sistema de medição como desequilíbrio.
• Correia tensionada de modo a não escorregar: o escorregamento dá saltos de velocidade, e da velocidade dependem a configuração do filtro síncrono e a precisão da fase.
• Filtros de rede à entrada e à saída do variador de frequência, de origem ou feitos por conta própria com anéis de ferrite.
• Máquina devidamente ligada à terra: sem ligação à terra, o variador de frequência induz interferência diretamente no canal de medição.
• A aceleração e a paragem por inércia decorrem com os apoios bloqueados, se o mecanismo de bloqueio estiver previsto.
• Acionamento amovível ou medição na paragem por inércia previstos como forma de se livrar completamente das interferências do acionamento.

A medição na paragem por inércia é um recurso legítimo para uma bancada de apoios flexíveis. Acelera o rotor acima da velocidade de serviço, desliga o acionamento, e regista a amplitude e a fase na frequência de rotação pretendida com o motor desligado. As interferências da correia, da polia e do variador desaparecem nesse momento. O preço é que a velocidade cai continuamente, e em rotores de baixa velocidade pode não haver tempo suficiente para a acumulação síncrona.

Parte de medição: sensores, marca, dois canais

A tarefa do sistema de medição é uma só: medir com precisão a amplitude e a fase da componente de vibração na frequência de rotação do rotor. Tudo o resto são meios para atingir esse objetivo. O sinal útil tem de ser extraído de uma mistura de interferências, por isso na cadeia estão, em sequência, filtragem de banda larga, amplificação, integração, um filtro de seguimento de banda estreita, conversão analógico-digital, filtragem síncrona e análise harmónica.

Para o filtro passa-banda de um aparelho de equilibragem, limites razoáveis são 2–3 Hz por baixo e 50–100 Hz por cima. A filtragem por baixo suprime o ruído de baixa frequência dos amplificadores, a filtragem por cima remove frequências de combinação e ressonâncias de conjuntos isolados da máquina. A filtragem síncrona funciona como uma acumulação por rotações: a energia do sinal útil cresce proporcionalmente ao quadrado do número de ciclos de acumulação, e a energia da interferência só proporcionalmente ao seu número. O preço é que, a velocidades baixas, a medição demora tempo: a 120 RPM e 64 ciclos de acumulação, uma única medição dura mais de 30 segundos.

Os dois canais em simultâneo não são só para comodidade, mas porque o problema de dois planos se resolve por um sistema de equações sobre os dois apoios ao mesmo tempo. Se medir os apoios um de cada vez, obtém duas medições em estados diferentes do sistema, e os coeficientes de influência ficam calculados a partir de dados não coerentes entre si.

• O que dá o software do núcleo de medição: cálculo da correção em um e dois planos, coeficientes de influência guardados por tipo concreto de rotor.
• A componente 1× com fase, à parte da vibração global, espectro FFT e diagrama polar para confirmar que está mesmo a lidar com o desequilíbrio.
• Valor-alvo da vibração residual e um sinal de que está dentro da tolerância, além do cálculo da tolerância pelos graus G.
• Posições fixas: o software indica o número da posição e a massa em vez do ângulo, o que elimina o erro mais comum do operador com o sentido de contagem.
• Repartição da massa entre duas posições vizinhas e cálculo dos parâmetros de furação, quando se remove metal em vez de o acrescentar.
• Arquivo de medições e impressão de relatórios: sem isto, a bancada não dá rastreabilidade, e não é possível recuperar o histórico de uma peça concreta.
• Compensação da excentricidade de assentamento pelo método de rotação do rotor: subtrai a contribuição do mandril ou do fuso do resultado.

A banda de medição do Balanset-1A, segundo o manual, é de 5–200 Hz para o valor eficaz da velocidade de vibração, com uma gama de 0,02–80 mm/s para a componente na frequência de rotação. A avaliação do estado de máquinas segundo a série ISO 20816 costuma exigir uma medição de banda larga na banda de 10–1000 Hz. São coisas diferentes, e se a sua aceitação estiver ligada a esta segunda banda, verifique a aplicabilidade com antecedência. Confirme à parte a parte e a edição aplicável da norma.

Fontes: Manual de operação Balanset-1A · Especificações do fabricante Balanset-1A · ISO 20816-1:2016

Mandris, assentamento e compensação da excentricidade

A precisão da sua bancada esbarra no assentamento do rotor, não na eletrónica. Se o mandril tiver excentricidade, o rotor assenta nele com o eixo desviado, e o sistema de medição mostra honestamente essa excentricidade como desequilíbrio. Vai equilibrar a peça junto com o erro do mandril, retirá-la da bancada, montá-la na máquina, e obter vibração.

O mesmo se aplica ao fuso. O batimento radial e axial do fuso passa para o resultado. Referência de tolerância: não mais de 5 µm em ambos os parâmetros, se quiser dispensar uma rotação adicional do rotor a 180°. Mantenha o alinhamento dos conjuntos de apoio, para máquinas de tamanho médio, dentro de 10–15 µm.

Contra a excentricidade existe um recurso de origem: a equilibragem com rotação do rotor, chamada nos sistemas de medição de compensação da excentricidade. A ideia é simples. Faz-se uma medição, roda-se o rotor no mandril 180°, e faz-se uma segunda medição. O desequilíbrio do próprio rotor roda junto com ele, e a excentricidade do mandril fica no mesmo sítio. A diferença entre os vetores permite separar as duas contribuições e subtrair o erro de assentamento do resultado.

• O mandril tem um batimento mínimo e está ele próprio equilibrado em dois planos, com um grau de qualidade 1 a 2 níveis acima do da peça.
• O assentamento da peça no mandril é repetível: cone, ressalto, encosto, e não «à vista, à mão, até encostar».
• O aperto da fixação da peça está normalizado por binário: um aperto diferente é um assentamento diferente e um resultado diferente.
• A marca no rotor ou no fuso está associada ao zero da escala angular da máquina.
• Para peças com um requisito apertado de desequilíbrio residual, está previsto um modo de compensação de excentricidade, não só a medição direta.
• Os planos de correção estão acessíveis com o rotor parado, sem retirar a peça do mandril, caso contrário cada iteração estraga o assentamento.
• O raio de colocação da massa está marcado e registado: coloque a correção no mesmo raio da massa de teste.

Um limite prático. Se o batimento do mandril representar uma fração apreciável do desequilíbrio residual exigido, nenhum sistema de medição vai ajudar: vai esbarrar no ferramental. Calcule este número antes de construir a bancada, porque é ele que determina que grau de qualidade é sequer alcançável na sua construção.

Aceitação da bancada: geometria e dinâmica, passo a passo

Uma bancada feita por conta própria é um produto único, sem documentação de série. Por isso precisa de uma verificação aprofundada ao entrar em funcionamento, e a ordem aqui é importante: primeiro a geometria, depois a dinâmica, depois o canal de medição, e só então a precisão num rotor de controlo. Verificar a precisão antes de a geometria estar corrigida não faz sentido.

Do ferramental, vai precisar de um nível de precisão (de bolha ou eletrónico), uma régua de verificação, um suporte com indicador de relógio, uma ponte de medição, um mandril de controlo e um dinamómetro. Tudo isto está disponível em qualquer secção de manutenção.

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   Instalação e nivelamento

   Fixe a estrutura de base com ancoragens na fundação, ou coloque-a sobre apoios antivibráticos. Nivele-a nas direções longitudinal e transversal, registando leituras em pontos distribuídos uniformemente ao longo da estrutura.

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   Guias

   Verifique a retilineidade das guias com uma régua de verificação e um indicador, ou com um nível com um passo igual à sua base. O desvio é igual à maior diferença algébrica das leituras em todas as secções. Verifique à parte o empeno com um nível colocado transversalmente às guias.

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   Fusos e polias

   Meça com um indicador o batimento radial e axial do fuso condutor e do conduzido, nas superfícies cilíndrica e frontal da anilha de referência. Depois, o batimento radial da polia de acionamento.

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   Roletes

   Verifique o batimento radial de cada rolete na sua superfície cilíndrica. Aproveite para detetar mossas e danos nas pistas de rolamento, que surgem tanto no fabrico como em funcionamento.

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   Alinhamento dos apoios

   Monte o mandril de controlo nos conjuntos de apoio dianteiro e traseiro. Coloque a ponte com o suporte do indicador apoiada nas superfícies plana e lateral das guias, e faça-a percorrer entre os apoios. Faça as medições em dois planos mutuamente perpendiculares, vertical e horizontal.

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   Frequências próprias

   Determine pelo método de impacto as frequências próprias de todos os apoios nas direções transversal e axial, e, se necessário, também da estrutura de base. Verifique que as frequências dos apoios estão próximas entre si.

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   Paragem por inércia

   Acelere o rotor e registe a amplitude e a fase da 1× na paragem por inércia. Confirme que, na gama de trabalho definida, não há nem salto de amplitude nem rotação de fase. Só depois disso fixe a velocidade de serviço nas instruções.

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   Canal de medição

   Registe a função no tempo nos dois canais de vibração e no canal do ângulo de fase. As sinusoides devem estar limpas, e o seu período deve coincidir com a frequência de passagem das marcas.

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   Estabilidade

   Faça três medições seguidas no mesmo rotor sem paragem, e compare: a velocidade não deve divergir da média mais de 1–2 RPM, o módulo da componente na frequência de rotação mais de 5%, a fase mais de 1–2°.

A instabilidade das leituras tem quase sempre uma de duas causas. Elétrica: falta de ligação à terra, sem filtros no variador de frequência, uma soldadura a trabalhar por perto na mesma rede. Mecânica: ressonância do apoio ou da estrutura de base, desgaste dos roletes e das pistas de rolamento, folgas nos rolamentos do fuso, batimento da polia, ovalização ou mossas nos munhões do próprio rotor. É fácil distingui-las: a interferência do acionamento desaparece na paragem por inércia, um defeito mecânico permanece.

Verificação da precisão num rotor de controlo

Este é o passo que as bancadas feitas por conta própria mais frequentemente saltam, e é exatamente ele que separa uma máquina verificada de uma não verificada. A ideia é pegar num rotor com um desequilíbrio residual pequeno e conhecido à partida, introduzir-lhe desequilíbrios de teste conhecidos, e ver com que estabilidade a máquina os encontra.

O rotor de controlo, idealmente, devia ser um padrão, mas em condições de oficina serve uma peça de série cuidadosamente equilibrada. O requisito é este: o desequilíbrio residual não deve ultrapassar dez vezes o valor do desequilíbrio residual mínimo alcançável na sua máquina. A massa do rotor de teste toma-se como 0,2–0,3 da massa máxima para a qual está a dimensionar a bancada.

A verificação decorre em duas etapas. Primeiro, uma aproximação iterativa: o procedimento padrão com arranques de teste, depois mais alguns ciclos que baixam o desequilíbrio residual até ao limite das possibilidades da máquina. Além disso, desloca-se a marca 60° e faz-se uma medição de controlo já no novo sistema de coordenadas angulares: assim verifica que o resultado não depende da posição do zero.

A segunda etapa é uma volta ao rotor com uma massa de controlo. Uma massa de valor conhecido é deslocada sucessivamente por ângulos com um passo de 30°, ou seja, 12 arranques, ou com um passo de 60° numa verificação reduzida. Para cada plano de correção, calcula-se o valor médio do desequilíbrio medido e a razão entre cada medição e essa média. A dispersão dos valores relativos é exatamente a característica honesta da sua máquina. Como referência para a prática corrente, toma-se um intervalo de 0,88 a 1,12.

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   Preparação

   Equilibre o rotor de controlo até um estado em que o seu desequilíbrio residual não ultrapasse dez vezes o mínimo. Marque-o de forma coerente com o zero da escala da máquina.

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   Massa de teste

   Calcule a massa de teste a partir do desequilíbrio residual relativo declarado, da massa do rotor e do raio de colocação. Pese a massa e introduza a massa e o raio reais no software.

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   Iterações

   Execute o procedimento padrão com os arranques de afinação, depois mais alguns ciclos de aproximação sucessiva. Registe o desequilíbrio residual inicial e os sucessivos numa folha de controlo.

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   Mudança do zero

   Desloque a marca 60° e repita a medição. O resultado não deve mudar: se mudar, procure batimento no assentamento e erros na contagem do ângulo.

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   Volta com a massa

   Coloque a massa de controlo sucessivamente em 12 (ou 6) posições angulares, e registe o desequilíbrio medido nos dois planos de correção para cada posição.

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   Processamento

   Calcule os valores médios e os desvios relativos, construa um gráfico para cada plano. Uma dispersão fora do intervalo significa que ficou algum defeito na máquina, não que é preciso reduzir a tolerância na ficha técnica.

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   Compensação de excentricidade

   Verifique à parte a cadeia de compensação de excentricidade: a rotação do rotor simula-se deslocando as massas de controlo 180°. Com este modo a funcionar corretamente, o desequilíbrio residual deve descer para umas poucas unidades percentuais do valor de controlo introduzido.

O que fazer se a verificação não passar. Não reescreva a tolerância na ficha técnica antes de resolver a causa. A ordem de procura é o inverso da ordem de aceitação: primeiro o canal de medição e a ligação à terra, depois as ressonâncias, depois os batimentos dos roletes e do fuso, depois o assentamento e o mandril, e só então a própria construção dos apoios.

Fontes: ISO 21940-11:2016 · Manual de operação Balanset-1A

Rotores longos e com múltiplos apoios

Dois planos de correção bastam para um rotor rígido que não se deforma à velocidade de serviço. O limite geométrico é simples: com uma razão comprimento/diâmetro até cerca de 0,5, a peça comporta-se como um disco e muitas vezes basta um plano. Com uma razão maior, são precisos dois, caso contrário fica um desequilíbrio de binário — um par de forças que faz girar o rotor sobre si mesmo — e a vibração no segundo apoio não desaparece.

A partir daqui começa outro problema. Um eixo composto por várias secções, sobre três ou quatro apoios, equilibra-se em três ou quatro planos, e isso tem de se resolver com um sistema de equações com três ou quatro incógnitas, a partir dos coeficientes de influência de todos os apoios. Cada arranque de teste dá uma coluna da matriz: coloca-se uma massa de teste num plano e regista-se a resposta de todos os apoios ao mesmo tempo. Para três planos, isso são no mínimo quatro arranques; para quatro planos, cinco.

À parte fica o rotor flexível, que muda de forma com a velocidade. Aqui, o esquema de dois e três planos de um rotor rígido simplesmente não funciona, e usam-se métodos modais. Isto já não é tarefa para uma bancada feita por conta própria, e o honesto é dizê-lo assim.

• Uma bancada para um eixo com múltiplos apoios exige deslocamento longitudinal dos apoios intermédios ao longo das guias, e dispositivos para regular a altura dos apoios de rolamento intermédios.
• Todos os apoios de uma bancada destas devem ter frequências próprias próximas: uma dispersão estreita a janela de trabalho de velocidades até ao pior apoio.
• Um sistema de medição de dois canais resolve o problema para dois planos. Três e quatro planos exigem o número correspondente de canais e um algoritmo de cálculo diferente.
• Um contorno prático para três planos com um sistema de dois canais: dividir o problema em etapas por secções do eixo, mas a repetibilidade cai com isso, e o resultado tem de ser verificado com um arranque de controlo em todos os apoios.
• A classificação dos rotores em rígidos e flexíveis, e as abordagens à equilibragem de rotores flexíveis, estão descritas na série ISO 21940. Verifique à parte a parte e a edição aplicável.

Fontes: ISO 21940-11:2016 · ISO 21940-12:2016

Segurança e erros típicos de bancadas feitas por conta própria

Uma bancada de equilibragem é uma máquina com uma massa em rotação e com massas amovíveis sobre ela. Uma massa de correção que se solta à velocidade de serviço não é um risco hipotético. Inclua a proteção e o procedimento de trabalho no projeto desde o primeiro desenho, não depois do primeiro incidente.

• Proteção em toda a zona de rotação, com bloqueio: o acionamento não arranca com a proteção aberta.
• Paragem de emergência ao alcance da mão do operador, separada dos botões do variador de frequência.
• Limitação por software e mecânica da velocidade máxima, adaptada à peça mais pesada e de maior diâmetro.
• Fixe a massa de teste e a de correção com a mesma firmeza que uma massa permanente: soldadura, parafuso, cavilha, nunca massa de vedar ou fita adesiva.
• Verificação de bom senso da massa de teste: não deve criar uma vibração perigosa, sobrecarregar os apoios nem tocar em peças fixas.
• Fixação do rotor no mandril com controlo do binário de aperto e com encosto axial.
• Bloqueio dos apoios na aceleração e na paragem por inércia, se a velocidade de serviço estiver acima da ressonância da suspensão.
• Ligação à terra do rotor e da máquina, sobretudo com conjuntos de apoio não metálicos.
• Procedimento à parte para a paragem por inércia: o operador não se aproxima do rotor até à paragem completa, não «quando já estiver quase parado».

O que se pode declarar com honestidade e em que ajuda a AXILINE

Separe duas afirmações. A primeira: «a nossa bancada dá um resultado repetível e serve para o controlo interno». Isto pode confirmá-lo você mesmo, ao passar a aceitação pela geometria, pela dinâmica e pela volta com a massa de controlo. A segunda: «a nossa bancada garante o grau de qualidade X e emitimos relatórios para aceitação externa». Isto exige uma metodologia confirmada, um rotor de controlo e um acordo com a parte que aceita o relatório. Não misture as duas na correspondência com o cliente.

Uma nota à parte sobre o significado de «dentro da tolerância» no software. Significa apenas uma coisa: a componente residual na frequência de rotação desceu abaixo do valor-alvo que introduziu. Isto não é uma confirmação do grau G segundo a série ISO 21940, nem uma avaliação da máquina segundo a série ISO 20816. Existem três critérios em paralelo: a 1× residual face ao seu limiar, o desequilíbrio residual em g·mm/kg pelos graus G, e a velocidade de vibração global pelas zonas. Verifique em cada caso, à parte, a parte e a edição aplicável da norma.

O Balanset é concebido e fabricado por engenheiros que eles próprios equilibram com estes aparelhos em deslocações. Na prática, isto significa que perguntas como «onde fica o sensor neste apoio», «um plano chega para este impulsor» ou «que janela de velocidades resta com uma dispersão de massas de 3 a 40 kg» resolvem-se diretamente, não através de um catálogo. Damos apoio de consultoria na escolha da configuração da parte de medição, no esquema de instalação dos sensores e da marca, na configuração do software e na formação do seu operador.

Como começar a conversa. Envie-nos a gama de massas e diâmetros dos rotores, a sua razão comprimento/diâmetro, o grau de qualidade exigido, a velocidade prevista, o tipo de acionamento, e um esboço ou fotografias da construção de apoios prevista. Isto basta para dizermos se o Balanset-1A OEM encaixa de origem no seu esquema, onde vai esbarrar no ferramental, e o que verificar antes de construir. Se dos seus dados resultar que não precisa de uma bancada, dizemo-lo também: para máquinas já montadas na sua fundação, a equilibragem no local, nos próprios apoios, continua a ser a solução mais honesta.

Uma opção intermédia que se esquece com frequência. Comece pela equilibragem no local da sua gama de peças, com o conjunto completo Balanset-1A. Vai obter números sobre os desequilíbrios iniciais, sobre o número de planos necessários e sobre os valores residuais alcançáveis, ver o aparelho a funcionar nas suas peças, e só depois decidir se vale a pena construir uma bancada e como deve ser.

Fontes: Manual de operação Balanset-1A · Especificações do fabricante Balanset-1A · ISO 21940-11:2016 · ISO 20816-1:2016

Perguntas frequentes

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