# Porque é que a equilibragem não resolve: 7 casos em que a vibração permanece

> Equilibrou o ventilador, o software indicou «dentro da tolerância», e a máquina continua a fazer o mesmo ruído de antes. Ou a vibração baixou e, ao fim de um turno, voltou. Isto acontece não porque a equilibragem tenha sido mal feita, mas porque a vibração não vinha do desequilíbrio. A seguir, sete casos em que as massas de correção são inúteis ou prejudiciais, e o que fazer em cada um.

**Em resumo:** A equilibragem reduz apenas a componente de rotação da vibração, o 1x. Se a vibração total for muito maior do que o 1x, a parte principal vem de outra coisa: ressonância da estrutura, desalinhamento, fixação solta, rolamento desgastado, causas hidráulicas ou eletromagnéticas. As massas de correção não eliminam esse tipo de vibração e, por vezes, chegam a mascarar um defeito perigoso, como uma fissura na roda. A ordem é sempre a mesma: primeiro a medição e a avaliação do espectro, só depois a decisão sobre equilibrar.

Source: https://axiline.pt/artigos/porque-equilibragem-nao-resolve/  
Publisher: AXILINE · Vila Nova de Gaia, Portugal · +351 931 831 229 · axilinegeral@gmail.com

## Primeiro teste: 1x contra a vibração total

A equilibragem trabalha com uma única grandeza. É a componente de rotação, o 1x: a parte do sinal exatamente na frequência de rotação, uma vez por cada volta. O equipamento isola-a a partir da marca do tacómetro. O resto do espectro não é afetado pelas massas de correção.

Daqui resulta uma regra simples. Mede a vibração total em mm/s RMS na banda de 10–1000 Hz e observa, ao lado, a amplitude do 1x. Se o 1x representar a maior parte do total, faz sentido equilibrar. Se o total for várias vezes maior, procure outra causa.

Faça a conta de cabeça. Um ventilador mostra 9 mm/s no total e 2 mm/s no 1x. Mesmo uma equilibragem perfeita só elimina esses 2 mm/s, e a máquina fica perto de 8,8 mm/s. Gasta um turno de trabalho e não obtém resultado.

O segundo indicador mais importante é a repetibilidade da fase (o ângulo que indica em que ponto da rotação a vibração atinge o máximo). Arranque a máquina duas vezes com a mesma rotação. A fase do 1x deve coincidir dentro de poucos graus. Se variar dezenas de graus, o sistema é não linear, e o cálculo da massa de correção será instável.

| O que se vê no espectro | Causa provável | A equilibragem ajuda? |
| --- | --- | --- |
| 1x domina, o resto é pequeno, a fase repete-se | Desequilíbrio | Sim |
| 2x forte junto com o 1x, vibração axial percetível | Desalinhamento, pé mole | Não, é necessário o alinhamento dos eixos |
| Pente de 2x, 3x e acima, fase instável | Fixação solta | Não |
| Componente estável em 0,42–0,48x | Vórtice de óleo na chumaceira de deslizamento | Não |
| Componente abaixo da frequência de rotação (subsíncrona), 50–80 % do 1x, com frequência instável | Descolamento rotativo do escoamento | Não |
| Elevação larga do fundo («pedestal») na banda de 1–10 kHz, sem linhas isoladas | Cavitação, defeito inicial de rolamento | Não |
| Linha de 100 Hz numa rede de 50 Hz, bandas laterais em torno do 1x | Causa eletromagnética | Não |

> Uma ressalva sem a qual a regra funciona mal: o 1x não sobe só por causa do desequilíbrio. Um eixo empenado, um desalinhamento, a excentricidade de uma polia e um pé mole também produzem 1x. Por isso, um único número não basta. São necessárias a fase nos dois apoios, a direção axial e o comportamento ao variar a rotação.

## Caso 1. Ressonância da estrutura, da base ou da tubagem

A ressonância amplifica a vibração quando a frequência de rotação coincide com uma frequência natural da estrutura: a base, o apoio, a carcaça, a plataforma, a tubagem. O desequilíbrio pode ser pequeno e, ainda assim, a vibração enorme, porque o sistema multiplica qualquer excitação no 1x.

O que acontece se equilibrar em ressonância. O coeficiente de influência — a resposta da máquina à massa de prova, em que se baseia todo o cálculo — varia de arranque para arranque, a fase não se repete, o software dá respostas diferentes para dados semelhantes. Por vezes a vibração baixa e, uma hora depois, volta, porque mudou a temperatura, a rotação ou a tensão da correia.

- Na aceleração ou na desaceleração, a amplitude do 1x apresenta um pico estreito e acentuado numa faixa pequena de rotações, e depois diminui
- A fase do 1x, na zona do pico, roda cerca de 180°
- A base, a carcaça ou a tubagem vibram várias vezes mais do que o apoio do rolamento
- A vibração muda só por encostar uma barra de ferro ou um macaco à base
- Já equilibrou antes: a vibração baixou e depois voltou ao nível anterior

1. **Encontre as frequências naturais** — Um teste de impacto com a máquina parada dá picos candidatos repetíveis. Um único espectro de resposta ainda não é prova: confirme com uma aceleração, uma desaceleração ou medições em vários pontos da estrutura.
2. **Verifique se a rotação de trabalho cai na zona do pico** — Compare a frequência de rotação em Hz (divida os rpm por 60) com as frequências naturais encontradas. Não é perigosa apenas a própria frequência de rotação, mas também o 2x em caso de desalinhamento, ou a frequência das pás.
3. **Altere o sistema, não a massa do rotor** — Reforce o apoio com uma escora ou uma nervura, adicione ou remova massa da estrutura, coloque um rolete de apoio no vão da correia, fixe a tubagem com um suporte adicional. Numa máquina com variador de frequência, por vezes basta deslocar a rotação de trabalho em 5–10 %.

> É possível equilibrar uma máquina que tem uma ressonância próxima, mas apenas numa rotação estável, fora da zona do pico. E o resultado só é válido para essa rotação. Nesse caso, não é possível prometer silêncio em toda a gama de rotações.

## Caso 2. Vórtice de óleo nas chumaceiras de deslizamento

Nas chumaceiras de deslizamento, a cunha de óleo arrasta o eixo, e o centro do eixo começa a descrever um círculo — a precessar — a uma frequência de cerca de 0,42–0,48 da frequência de rotação. Trata-se de um vórtice de óleo, oil whirl: uma autoexcitação do sistema «eixo e filme lubrificante», e não um desequilíbrio.

No espectro, vê-se uma componente estável e bem marcada, ligeiramente abaixo de metade da frequência de rotação. As massas de correção não têm qualquer efeito sobre ela, porque não está associada à posição angular de nenhuma massa. Pode reduzir o 1x quase a zero, e o valor total não se altera.

As causas do vórtice são mecânicas e operacionais: rolamento pouco carregado, folga excessiva, viscosidade do óleo demasiado baixa, temperatura ou pressão baixas no sistema de lubrificação.

É especialmente perigoso o momento em que, durante a aceleração, a frequência do vórtice coincide com a primeira velocidade crítica do rotor. O vórtice fica «capturado» pela ressonância, a sua frequência fixa-se no valor crítico e deixa de subir com a rotação. Trata-se de um chicote de óleo, oil whip. As amplitudes crescem rapidamente, e a máquina tem de ser parada.

- [x] Meça a folga no rolamento e compare com o desenho
- [x] Verifique a viscosidade, a temperatura e a pressão do óleo: a causa está muitas vezes aqui
- [x] Avalie a carga sobre o rolamento; um rolamento pouco carregado perde estabilidade
- [x] Verifique se o vórtice aparece em diferentes regimes: surge e desaparece com a carga
- [x] Se o problema se repetir, discuta com o fabricante a mudança para um tipo de casquilho mais estável

## Caso 3. Polia e transmissão por correia: primeiro a geometria e a tensão

Equilibrar uma polia com batimento é perder um dia. A transmissão por correia gera as suas próprias frequências, que não coincidem com a rotação das polias.

A frequência da correia é sempre inferior à de rotação (subsíncrona). Calcula-se assim: f_correia = π · D_polia · f_polia / L_correia, em que D_polia é o diâmetro da polia e L_correia é o comprimento da correia. Os defeitos da correia (fissura, desgaste irregular, junta colada) manifestam-se nesta frequência e nas suas harmónicas, destacando-se com mais frequência a segunda harmónica, o 2x da correia. O vão da correia tem, além disso, a sua própria frequência natural e pode entrar em ressonância por si só.

Há ainda uma segunda armadilha. Canais desgastados, batimento do encaixe, uma polia excêntrica e uma correia demasiado tensa produzem vibração no 1x, exatamente onde a confundiria com desequilíbrio. Coloca as massas de correção, o software indica «dentro da tolerância», e uma semana depois a vibração volta: a correia desgastou ainda mais o canal.

Um truque simples ajuda a separar estas causas. Retire a correia e faça girar o rotor pelo acionamento ou em desaceleração livre. Se o padrão de vibração mudar de forma significativa, o problema está na transmissão.

- [x] Verifique o batimento radial e axial das polias com um relógio comparador antes de equilibrar
- [x] Inspecione os canais: desgaste irregular, marcas de deslizamento, faixas brilhantes
- [x] Verifique o paralelismo das polias e o alinhamento dos eixos; o desalinhamento das polias produz 1x e acelera o desgaste da correia
- [x] Ajuste a tensão segundo as instruções do fabricante, não «a olho»
- [x] Substitua as correias em conjunto, nunca uma a uma
- [x] Só depois disto volte a medir e decida se é necessária a equilibragem

## Caso 4. Uma roda que muda durante o próprio funcionamento

A equilibragem parte do princípio de que a distribuição de massa no rotor é constante. A partir do momento em que a massa começa a mudar, o resultado só dura até ao fim do turno.

Acumulação de material. Num exaustor de fumos, num triturador, num transportador de rosca ou num ventilador com poeira húmida, o material deposita-se de forma irregular no rotor. A vibração aumenta ao longo de horas. Equilibrou de manhã, e ao fim da tarde tudo voltou ao mesmo.

Erosão. Um fluxo abrasivo ou a cavitação retiram metal das pás de forma irregular. O processo é mais lento do que a acumulação, mas é contínuo, e a equilibragem transforma-se numa operação regular, e não numa solução do problema.

Fissuras. Este é o caso mais desagradável. Uma fissura numa pá, na raiz ou numa junta soldada altera a rigidez do rotor, e a vibração aumenta progressivamente. Se a atenuar com massas de correção, a máquina continua a funcionar com a fissura a crescer, até à rotura da roda.

A situação inversa é esta: o ventilador começou a fazer barulho logo depois de uma limpeza. Aqui a equilibragem funciona precisamente de forma rápida e previsível: uma limpeza irregular criou um desequilíbrio real, e o 1x vai dominar o espectro.

> Antes de equilibrar qualquer roda que trabalhe com material abrasivo, poeira ou ambiente húmido, inspecione-a. Procure fissuras na raiz das pás e nas juntas, desgaste irregular das arestas, depósitos que se estão a descolar, marcas de roçamento na carcaça. Uma roda com fissura não deve ser equilibrada. Uma roda com acumulação de material é inútil equilibrar antes da limpeza completa, e a limpeza tem de ser uniforme: uma limpeza parcial cria, por si só, um desequilíbrio.

## Caso 5. O método não foi escolhido de acordo com o rotor ou com a máquina

Por vezes, a causa é de facto o desequilíbrio, mas a equilibragem, mesmo assim, não dá resultado. Ou o rotor precisa de mais do que um plano de correção — a secção onde se colocam as massas de correção —, ou a máquina já não mantém a sua geometria, e qualquer cálculo baseado em coeficientes de influência se torna pouco fiável.

### Um plano onde são necessários dois

O desequilíbrio de momento consiste em duas massas iguais em planos diferentes, a 180° uma da outra. O centro de massa está sobre o eixo, o rotor está estaticamente equilibrado, mas, ao girar, cria um momento puro. Uma única massa de correção não o elimina: reduz a vibração num apoio e aumenta-a no outro. Referência prática, segundo a forma do rotor: com L/D (razão entre o comprimento do rotor e o diâmetro) inferior a 0,5, um rotor curto em forma de disco costuma equilibrar-se num único plano; com L/D superior a 0,5, são necessários dois. O sinal do erro é evidente: depois de uma correção num só plano, o segundo apoio do rolamento ficou pior.

### Fixação solta

Uma fixação solta produz um pente de harmónicas 1x, 2x, 3x e seguintes, sub-harmónicas, uma direcionalidade marcada da vibração e uma fase instável. É precisamente a fase instável que arruína a equilibragem: o coeficiente de influência não se repete. Verifique o aperto dos parafusos dos pés e dos apoios dos rolamentos, fissuras nos pés, o estado do maciço de fundação e da fundação, o desgaste dos encaixes.

### Pé mole

Um dos pés da máquina não assenta bem na fundação: folga, desnivelamento, deformação da base, sujidade sob o pé. Ao apertar o parafuso, a carcaça deforma-se, e obtém-se um desalinhamento induzido e um aumento do 1x e do 2x. Deteta-se desapertando sucessivamente o parafuso de cada pé, com controlo da vibração ou da folga, e corrige-se com calços calibrados. Isto tem de ser feito antes do alinhamento dos eixos e antes da equilibragem.

### Rolamentos desgastados

Um rolamento gasto, com folga excessiva, não mantém o eixo numa posição fixa. A resposta à massa de prova torna-se não linear, a fase varia, e a vibração volta depois da correção. Além disso, o próprio defeito produz frequências não múltiplas da rotação e ruído de alta frequência. Substitua o rolamento e equilibre depois da substituição: os coeficientes de influência vão mudar de qualquer forma.

### Desalinhamento

Um 2x forte junto com o 1x e uma vibração axial percetível são o sinal clássico de desalinhamento. O desalinhamento paralelo produz mais 2x radial; o angular produz um 1x e um 2x axiais marcados. A equilibragem não resolve isto. É necessário o alinhamento dos eixos, tendo em conta a dilatação térmica: os desvios a frio são definidos de modo a que, no regime de funcionamento, os eixos fiquem alinhados.

## Caso 6. Isto não é, de forma alguma, desequilíbrio

Há uma categoria de situações em que a equilibragem não «funciona mal» — é simplesmente inaplicável. Aqui a questão não está na qualidade das massas de correção, mas na física da própria fonte.

### Cavitação numa bomba

Um pedestal largo no espectro, aproximadamente entre 1 e 10 kHz, sem linhas bem definidas, por vezes com modulação pela frequência de passagem das pás, BPF = z · f_rot, em que z é o número de pás. Isto é um regime de funcionamento, não um defeito do rotor. A solução está na hidráulica: pressão de entrada, posição da válvula, temperatura e nível do líquido, ar no sistema. Além disso, a cavitação erode o impulsor, de modo que um desequilíbrio pode surgir mais tarde, como consequência.

### Aerodinâmica e descolamento do escoamento

O descolamento rotativo, rotating stall, produz uma componente subsíncrona de 50–80 % do 1x, instável em frequência. Um aumento da frequência das pás indica uma folga irregular ou uma interação do escoamento com a estrutura. Aqui altera-se o regime, não a massa: o registo (damper), as palhetas diretrizes, a folga até à carcaça, o estado do cone de admissão (o troço convergente antes do rotor).

### Causa elétrica

Uma componente de 100 Hz numa rede de 50 Hz (2×LF, o dobro da frequência de rede) indica excentricidade do entreferro ou um estator solto. Bandas laterais em torno do 1x com um espaçamento de 2 · s · LF (s é o deslizamento, LF é a frequência de rede) revelam barras do rotor partidas. A verificação no local é simples: corte a alimentação e observe a vibração durante a desaceleração. A componente eletromagnética desaparece instantaneamente, a mecânica diminui junto com a rotação.

### Máquinas de pistão e cambotas

Num compressor alternativo ou num motor de combustão interna, o espectro está, por natureza, repleto de harmónicas da frequência de rotação. São forças alternativas, normais para este tipo de máquina. Níveis normais para um motor de combustão interna, avaliados por tabelas «de rotores», caem facilmente nas zonas «más» C ou D. Uma cambota não se equilibra no local com base na vibração: não existem planos de correção acessíveis, e o 1x medido não reflete o desequilíbrio residual. Esse tipo de eixo equilibra-se numa máquina de equilibragem, depois de ser retirado do motor.

## Sequência de ações: primeiro a medição, depois a decisão

Todos estes casos resumem-se a uma única ideia: a decisão toma-se depois da medição. A seguir, uma sequência que resolve a maioria das situações numa única visita.

1. **Inspeção e fixações** — Percorra a máquina. Aperto dos parafusos dos pés e dos apoios dos rolamentos, fissuras, estado da base e do maciço de fundação, folgas, correia e polias, limpeza da roda, vestígios de óleo e de roçamento. Uma parte dos casos resolve-se já aqui, sem instrumentos.
2. **Medição da vibração total** — mm/s RMS na banda de 10–1000 Hz, nos apoios dos rolamentos, em três direções, com o sensor numa fixação rígida: espigão roscado ou íman sobre uma superfície limpa e plana. Registe o ponto e a direção, para que a próxima medição seja comparável com esta.
3. **1x, fase e espectro** — Compare o 1x com o total. Leia o espectro: harmónicas, semi-ordens (0,5x, 1,5x), componentes abaixo da frequência de rotação, «pedestal» de alta frequência, linhas de rede. Compare as fases nos dois apoios; isto distingue o desequilíbrio do desalinhamento e do desequilíbrio de momento.
4. **Verificação de ressonância** — Aceleração e desaceleração com registo da amplitude e da fase do 1x. Teste de impacto com a máquina parada, se a suspeita recair sobre a base, a carcaça, a plataforma ou a tubagem.
5. **Decisão** — Desequilíbrio — equilibramos. Desalinhamento — alinhamos os eixos. Fixação solta — apertamos e reparamos. Ressonância — alteramos a rigidez da estrutura ou a rotação. Rolamento — substituímos. Hidráulica ou aerodinâmica — atuamos sobre o regime de funcionamento.
6. **Equilibragem e controlo** — Se a causa for o desequilíbrio, equilibramos nos apoios próprios da máquina, na rotação de trabalho. A massa de prova deve alterar a amplitude do 1x em 20–30 % ou a fase em 20–30°; caso contrário, o coeficiente de influência fica pouco fiável. A seguir, um arranque de controlo e uma nova medição da vibração total, com relatório do antes e do depois.

> Os números e as classes referidos no texto servem como referência de trabalho. Verifique a parte e a edição aplicável da norma para a sua máquina: o estado avaliado pela vibração total segue a ISO 20816 (anteriormente ISO 10816), a qualidade da equilibragem segue a ISO 21940-11 (anteriormente ISO 1940-1), os rotores flexíveis seguem a ISO 21940-12, e as máquinas de pistão têm partes próprias. Para efeitos de aceitação contratual, registe a parte e a edição da norma, os pontos de medição, a banda de frequência, o regime de funcionamento e o tipo de apoios.

Sources: [ISO 21940-11:2016](https://www.iso.org/standard/54074.html) · [ISO 20816-1:2016](https://www.iso.org/standard/63180.html) · [ISO 281:2007](https://www.iso.org/standard/38102.html) · [ISO 21940-12:2016](https://www.iso.org/standard/50429.html) · [ISO 13373-3:2015](https://www.iso.org/standard/40840.html) · [ISO 13373-5:2020](https://www.iso.org/standard/62202.html) · [Manual de operação Balanset-1A](https://vibromera.eu/balanset-1a-operation-manual/) · [Especificações do fabricante Balanset-1A](https://vibromera.eu/product/balanset-1/)

## Com o que a AXILINE chega ao local e o que obtém

Somos engenheiros que desenvolvem e fabricam os equipamentos Balanset e que os utilizam pessoalmente para equilibrar no local. Por isso, a primeira ação no local não é soldar massas de correção, mas medir. Se o 1x se revelar uma pequena parte do total, ou se a fase não se repetir entre arranques, fica a sabê-lo de imediato.

O equipamento Balanset-1A regista dois canais simultaneamente e apresenta a vibração total, a amplitude e a fase do 1x, o espectro FFT, e guarda os sinais e os espectros num arquivo para o relatório. O conjunto inclui dois acelerómetros, um sensor laser de fase e de rotação, um módulo USB de dois canais com pré-amplificadores e conversor A/D, e software para Windows.

Quando a causa é, de facto, o desequilíbrio, equilibramos num ou em dois planos, distribuímos a massa de correção por posições fixas (pás ou furos) e, se não houver onde soldar, calculamos a furação. Calculamos a tolerância pelas classes G, acrescentamos massas (equilibragem de ajuste fino) se não se atingir a tolerância à primeira, e guardamos os coeficientes de influência para visitas seguintes.

Mantemos uma referência honesta quanto ao resultado. Um ventilador típico com cerca de 12 mm/s, cuja vibração venha de facto do desequilíbrio, costuma descer para 1,5–2 mm/s. Se o desequilíbrio representar apenas uma pequena parte da vibração total, esse valor não se consegue, nem connosco nem com mais ninguém, e escrevemos isso no relatório, juntamente com uma indicação de onde procurar a seguir.

O equipamento também pode ser adquirido: o Balanset-1A é utilizado para equilibragem no local, nos apoios próprios da máquina, e como sistema de medição para máquinas de equilibragem de apoio flexível. Inclui apoio de consultoria, incluindo a análise dos seus espectros e medições.

## Perguntas frequentes

**Equilibrei o ventilador, a vibração baixou 20 % e estabilizou. O que é isto?**

É muito provável que o desequilíbrio fosse apenas uma parte da vibração. Compare o valor total com o 1x depois da equilibragem: se o 1x ficou pequeno e o total quase não mudou, eliminou a sua parte, e o resto vem de outras causas. Observe o 2x e a vibração axial (desalinhamento), o pente de harmónicas com fase instável (fixação solta), as componentes subsíncronas e o ruído de alta frequência (rolamentos, hidráulica).

**Como se pode saber rapidamente se é ressonância ou não, sem equipamento especializado?**

Altere a rotação. Numa máquina com variador de frequência, percorra a gama e observe a amplitude do 1x: um pico estreito e acentuado com uma rotação de fase de cerca de 180° indica ressonância. Se a rotação for fixa, registe a vibração durante a desaceleração. Há também um sinal grosseiro: a base, a carcaça ou a tubagem vibram várias vezes mais do que o apoio do rolamento.

**A vibração aumentou logo depois da limpeza do rotor. Devo equilibrar ou procurar outra causa?**

Neste caso, a equilibragem costuma ser precisamente adequada: uma limpeza irregular cria um desequilíbrio real, e o 1x vai dominar. Primeiro, certifique-se de que o depósito foi removido por completo e de forma uniforme, e que as pás estão intactas. Não vale a pena equilibrar uma roda com resíduos de acumulação, porque a massa vai continuar a mudar durante o funcionamento.

**É possível equilibrar um rotor montado em chumaceiras de deslizamento?**

Sim, se a vibração for de facto causada por desequilíbrio e o 1x for dominante. Verifique se não existe uma componente estável em 0,42–0,48 da frequência de rotação. Se existir, é um vórtice de óleo, e as massas de correção não vão ajudar. Nesse caso, trate da folga no rolamento, da viscosidade, da temperatura e da pressão do óleo, e da carga sobre o rolamento.

**Porque é que não se pode usar apenas um plano e poupar um arranque de prova?**

Se o rotor tiver um desequilíbrio de momento, um único plano não o elimina: melhora um apoio e piora o outro. Referência pela forma: L/D inferior a 0,5 costuma permitir trabalhar num único plano, L/D superior a 0,5 exige dois. Um plano exige dois arranques (o inicial e o de prova); dois planos exigem três. A diferença é de apenas um arranque, mas a diferença no resultado é essencial.

**O que fazem se, no local, se verificar que a equilibragem não vai resolver?**

Medimos a vibração total, o 1x com a fase, o espectro e o comportamento ao variar a rotação, e depois dizemos isso com clareza, apresentando uma conclusão baseada nas medições, com indicação de onde procurar. Nessa situação, não iniciamos a equilibragem: não iria alterar a vibração total e só consumiria o tempo da sua paragem.