Ressonância de equipamentos: sinais, verificação e o que fazer

O ventilador começou a zumbir depois da limpeza, o vibrómetro mostra 10 mm/s. Equilibra a roda, a vibração baixa, e passadas duas semanas volta. Nesta situação, muitas vezes o culpado não é o rotor, mas a ressonância dos apoios e da estrutura. A seguir, explicamos como identificá-la numa só desaceleração livre — a paragem livre da máquina depois de cortada a alimentação — e o que fazer com ela.

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

O que é a ressonância e porque é que amplifica a vibração

Qualquer estrutura tem uma frequência própria. Para um sistema simples, estima-se como fₙ = (1/2π)·√(k/m), em que k é a rigidez, m é a massa. A lógica é simples. Solde uma escora à estrutura, e a rigidez aumenta, a frequência própria sobe. Pendure uma tampa pesada num apoio, e a frequência desce.

A ressonância surge quando a frequência de excitação coincide com fₙ. Numa máquina rotativa, a fonte de excitação é normalmente o desequilíbrio residual na frequência de rotação (1x). A força mantém-se igual, mas a resposta cresce Q vezes — é quantas vezes a ressonância amplifica as oscilações. O fator de qualidade calcula-se como Q = 1/(2ζ). Para uma estrutura de aço soldada, o amortecimento relativo ζ é de cerca de 0,05, o que dá um Q de cerca de 10. O mesmo desequilíbrio que, noutra rotação, ninguém notaria, dá uma vibração dez vezes maior.

Daqui resulta uma conclusão prática. Uma vibração alta no 1x não prova desequilíbrio. Prova que, na frequência de rotação, há uma força e há uma resposta. A ressonância amplifica a segunda parte, não a primeira.

Distinga dois fenómenos diferentes. A ressonância estrutural é a frequência própria das partes fixas: o apoio do rolamento, a estrutura, a fundação, a plataforma, a tubagem. A velocidade crítica é a ressonância do próprio veio. Um rotor rígido trabalha abaixo da primeira crítica, um rotor flexível passa por ela. Para um ventilador, bomba, rosca transportadora ou britador numa fábrica, quase sempre está perante uma ressonância estrutural.

Nenhum aparelho escreve a palavra «ressonância» numa linha à parte. A ressonância é uma conclusão sua, a partir do comportamento da amplitude e da fase quando a rotação varia.

Cinco sinais que denunciam a ressonância

De onde vem a ressonância

A ressonância não aparece por si só. Aparece quando alguém alterou a rigidez ou a massa do sistema. Eis os culpados habituais.

• Fixação solta. Parafusos de fundação por apertar reduzem a rigidez do apoio, a frequência própria desce e entra na rotação de trabalho.
• «Pé mole» (soft foot). Um dos pés não toca na base ou assenta sobre um calço torto. O apoio funciona como uma mola.
• Estrutura flexível ou alterada. Estrutura soldada sem escoras, um reforço removido, deslocação da máquina para uma nova base, calços sob os pés.
• Fissuras e corrosão. Uma solda rachada, betão degradado sob um chumbadouro, uma peça embutida enferrujada. A rigidez cai, e a geometria não muda visivelmente.
• Alteração de massa. Uma hélice nova em vez da antiga, outra polia, uma tampa, tubagem adicional.
• Mudança de rotação. Um variador de frequência e uma nova referência são uma causa frequente. A máquina trabalhou anos a 1450 rpm, e a 1180 entrou na ressonância da estrutura.
• O próprio apoio do rolamento. Assentos danificados, ajuste enfraquecido da carcaça do rolamento.
• Apoios antivibráticos de borracha afundados. Mudaram a rigidez, e o desafinamento calculado desapareceu.

Se a vibração aumentou logo depois de uma reparação, limpeza, substituição da hélice ou deslocação, verifique a ressonância em primeiro lugar. Alterou a massa ou a rigidez, e o sistema deslocou-se para outro ponto.

Como verificar: rotação, desaceleração livre, teste de impacto

1. 01

   Registe os números de base

   À rotação de trabalho, meça a vibração total (o nível global em todas as frequências) e o 1x em cada apoio de rolamento, em três direções. Registe a fase do 1x. Fixe o sensor rigidamente na carcaça do rolamento, com íman sobre uma superfície limpa e plana. Mantenha a direção igual de medição para medição. O estado geral da máquina avalia-se pela vibração total em mm/s RMS (valor eficaz) na banda de 10–1000 Hz, pelas zonas A/B/C/D — de A «bom» a D «inadmissível». Os limites das zonas dependem do grupo de máquina, da parte aplicável e da edição da ISO 20816, por isso verifique-os em separado, especialmente para ventiladores pequenos e equipamentos com transmissão por correia.

2. 02

   Percorra a rotação para cima

   Se houver um variador de frequência, suba a frequência em passos de 5 % e, em cada passo, registe a amplitude e a fase do 1x. Não procura o máximo, mas a forma da curva: onde ela dispara e onde a fase começa a rodar. Mantenha cada ponto até as leituras estabilizarem.

3. 03

   Registe a desaceleração livre

   Sem variador, funciona a desaceleração livre. Corta a alimentação e regista a vibração até o rotor parar. A máquina passa sozinha por todas as rotações de cima para baixo, e a ressonância aparece como uma corcova no registo. No Balanset-1A, ativa o modo «Diagramas», escolhe a vibração total e uma duração de registo até 20 segundos, nos dois canais em simultâneo. Num ventilador grande, a desaceleração livre dura minutos, por isso 20 segundos dão apenas um quadro aproximado: faça várias gravações sucessivas, e tire o valor exato da frequência do teste de impacto.

4. 04

   Bata na máquina parada

   O teste de impacto responde à pergunta diretamente. Para e desliga a máquina da corrente, deixa o sensor no mesmo local, bate com um maço macio no apoio ou na estrutura, perto do sensor, e observa o espectro de resposta. A estrutura «toca» nas suas frequências próprias, e lê-as no espectro. Condições: a máquina está parada, o impacto é único, sem «duplo», a ponteira é macia, a média está desligada. A média espalha o impulso único em ruído.

5. 05

   Calcule a margem

   Converta a frequência de rotação para hertz dividindo por 60. A 1450 rpm, são 24,2 Hz. Referência prática de desafinamento — a separação entre a frequência de excitação e a própria: |f_exc − fₙ| / fₙ acima de 15–20 %. Ou seja, uma frequência própria abaixo de 20 Hz ou acima de 29 Hz serve, e cair entre 22–26 Hz significa um problema. Verifique também a frequência de passagem de pás — a rotação multiplicada pelo número de pás: numa hélice de seis pás, a 1450 rpm, são 145 Hz, com as suas próprias coincidências com as frequências próprias da tampa e da conduta de ar.

O teste de impacto numa máquina em funcionamento não dá resposta. A resposta ao impacto mistura-se com a vibração de trabalho, e não consegue isolar a frequência própria.

Ressonância, desequilíbrio ou folga: em que diferem

O desequilíbrio e o desalinhamento dão muitas vezes um 1x igualmente alto. Sem a fase, não os consegue separar, por isso meça a fase nos dois apoios, não apenas a amplitude.

Porque é que não se pode equilibrar em ressonância

A equilibragem funciona através do coeficiente de influência. O aparelho mede a vibração inicial, coloca uma massa de prova de massa conhecida a um raio conhecido, o aparelho mede de novo. A diferença mostra como o sistema reage à massa acrescentada. Depois, o programa calcula a massa e o ângulo de correção.

Toda esta aritmética assenta num pressuposto: o sistema é linear e estável. A resposta é proporcional à força, e o coeficiente de influência não muda entre arranques. Em ressonância, este pressuposto desmorona-se. Eis o que obtém na prática.

• O coeficiente de influência sai enorme, porque uma pequena massa de prova dá uma grande variação na vibração. O programa calcula uma correção minúscula, e ela não resulta.
• Em ressonância, a fase é muito sensível à rotação. A rotação oscila 1 %, e a fase desloca-se dezenas de graus. A massa fica no local errado.
• Um arranque de controlo com a mesma massa dá números diferentes. Repete vezes sem conta o ajuste fino (trim) e não chega à tolerância.
• Por vezes até acerta na norma. Mas a equilibragem só remove a força de excitação, e o Q continua lá. Um pequeno desgaste, pó acumulado nas pás ou um deslocamento da massa, e a vibração volta numa semana.

Sinal de que está a lidar com ressonância, e não com desequilíbrio: a equilibragem «resulta» de cada vez, mas não se mantém. Se tiver de reequilibrar o rotor todos os meses, o problema não está no rotor.

O que fazer: desafinamento pela rigidez, pela massa e pela rotação

A ressonância elimina-se de três formas: alterando a rigidez, alterando a massa ou alterando a rotação. Uma quarta opção é acrescentar amortecimento, ou seja, absorção da energia das oscilações. Não desloca a frequência, mas reduz a altura do pico.

Para avaliar o deslocamento, ajuda a relação fₙ_nova = fₙ·√((k_nova/k_antiga)·(m_antiga/m_nova)). A rigidez e a massa entram na raiz. Para subir a frequência própria em 20 %, precisa de aumentar a rigidez cerca de 1,44 vezes. Uma cantoneira decorativa não chega para isso.

Onde o método não funciona. A ressonância de um rotor flexível na velocidade crítica não se remove desafinando os apoios. Aí é necessário um cálculo de dinâmica de rotores e, possivelmente, uma equilibragem do rotor flexível a várias velocidades. Se a sua máquina trabalha acima da primeira crítica, é uma tarefa à parte, e dizemos com franqueza quando ultrapassa o âmbito do trabalho no local.

Por onde começar no seu equipamento

O Balanset-1A dá tudo o que é preciso para esta verificação. No kit, dois acelerómetros para os apoios dos rolamentos, um sensor laser de fase para a marca refletora do veio, um módulo USB de dois canais e um software para Windows. O aparelho mostra a rotação, a vibração total e o 1x com amplitude e fase, constrói o espectro FFT, regista o sinal no domínio do tempo nos dois canais em simultâneo e guarda as medições e os espectros num arquivo. A partir do arquivo, monta o relatório. O mesmo aparelho calcula a massa de prova, a correção, a tolerância pelas classes de qualidade de equilibragem G, e distribui a massa por posições fixas, quando finalmente chega à equilibragem.

A AXILINE desloca-se ao local em Portugal. Medimos a vibração, separamos a ressonância do desequilíbrio e do desalinhamento, equilibramos o rotor nos próprios apoios, quando a equilibragem realmente resolve o problema, e dizemos com franqueza quando é preciso trabalhar na estrutura ou na fundação. Os equipamentos Balanset são desenvolvidos, fabricados e utilizados no local pelos mesmos engenheiros que dão consultoria sobre a sua utilização.

Escreva-nos a indicar que máquina é, a rotação e os números que vê nos apoios. Dizemos-lhe se isto se parece com ressonância ou não, e o que verificar primeiro. Se quiser trabalhar por conta própria, fornecemos o aparelho e ajudamos a dominá-lo.

• Compare a vibração total e o 1x em cada apoio de rolamento. Se o total for várias vezes maior do que o 1x, o desequilíbrio não é a causa principal.
• Meça em três direções e compare os números. A ressonância destaca uma direção.
• Apure o que mudou antes de a vibração aparecer: reparação, hélice nova, referência do variador, deslocação do equipamento.
• Aperte a fixação e verifique o «pé mole» antes de qualquer diagnóstico.
• Registe a desaceleração livre ou percorra a rotação por passos, registando a amplitude e a fase do 1x.
• Confirme a frequência própria com um teste de impacto, na máquina parada e desligada da corrente.
• Calcule a margem de desafinamento. Referência: acima de 15–20 % da fₙ.
• Só equilibre depois de confirmar que a rotação de trabalho está fora da zona de ressonância.

Fontes: ISO 20816-1:2016 · ISO 13373-3:2015 · ISO 13373-5:2020 · ISO 21940-11:2016 · ISO 21940-12:2016 · Manual de operação Balanset-1A · Especificações do fabricante Balanset-1A

Perguntas frequentes

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