# Retrofit de máquinas de equilibragem: mecânica antiga, sistema de medição novo

> Tem na sua fábrica uma máquina de equilibragem com trinta anos. A bancada está em bom estado, os apoios funcionam, o acionamento gira, mas o aparelho mostra dois números em escalas analógicas e não sabe guardar o resultado nem imprimir um relatório. Substituir a máquina toda é caro e desnecessário. A seguir explicamos como instalar nesta mecânica o núcleo de medição Balanset-1A OEM, o que é preciso verificar antes e onde este método não funciona.

**Em resumo:** O retrofit de uma máquina de equilibragem significa isto: mantém a bancada, os apoios e o acionamento, e substitui toda a parte de medição por uma versão atual. O lugar do aparelho analógico passa a ser ocupado pelo núcleo de medição Balanset-1A OEM: dois acelerómetros nos apoios, um sensor laser de fase com marca refletora, um módulo USB de dois canais e um programa num computador portátil. A máquina passa a calcular a correção num ou em dois planos, a guardar os coeficientes de influência (a resposta memorizada da máquina à massa de prova), a distribuir a massa de correção por posições fixas, a calcular a furação e a imprimir o relatório. O manual do Balanset-1A descreve exatamente esta aplicação: o equipamento funciona como sistema de medição para máquinas de equilibragem de apoio flexível (acima da ressonância).

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

## O que é um kit OEM e em que difere do kit completo

O kit completo do Balanset-1A está preparado para trabalho no local do cliente. Na mala vêm o módulo USB de dois canais, dois acelerómetros, um sensor laser de fase, um suporte magnético para este, uma balança eletrónica, o manual e uma pen USB com o programa. Desloca-se às instalações, coloca os sensores nos apoios dos rolamentos e equilibra o rotor nos seus próprios apoios.

O kit OEM resolve outro problema. Não é um aparelho autónomo dentro de uma mala, mas um núcleo de medição integrado na sua estrutura. A mala, o suporte magnético e a balança são aqui, na maioria dos casos, desnecessários: os sensores ficam montados na máquina de forma permanente, o tacómetro está fixado num suporte, o computador portátil ou o PC de painel vive dentro de um armário. Definimos a composição do fornecimento OEM em função da bancada em concreto, por isso a lista exata é determinada pela sua configuração, e não por um catálogo.

### Módulo USB de dois canais

Pré-amplificadores, integradores e conversor A/D num único corpo. Alimentação e ligação ao computador por USB, sem necessidade de fonte de alimentação separada. Entradas X1 e X2 para os sensores de vibração, entrada X3 para o sensor de fase.

### Dois acelerómetros

Uniaxiais, corpo até 25×25×20 mm, massa até 40 g. A sensibilidade nominal, cerca de 20–30 mV/(mm/s), é introduzida no programa e só se altera quando o sensor é substituído. Na bancada, são montados de forma rígida nos apoios e ficam lá.

### Sensor laser de fase (tacómetro)

Fornece a rotação e a fase de referência — a marca angular a partir da qual o equipamento determina onde, no rotor, se encontra o desequilíbrio. Funciona a partir de uma marca refletora no rotor ou no mandril. Gama de 100–100 000 rpm, erro de medição da fase ±1°. Sem a marca, o sistema não consegue isolar a componente de rotação — a vibração na frequência de rotação, que é precisamente aquela com que a equilibragem trabalha.

### Programa para Windows

Calcula a solução para um e para dois planos, apresenta a vibração total e a componente de rotação 1x com a fase, traça o espectro FFT e o diagrama polar, guarda os coeficientes de influência e um arquivo com os relatórios.

### O que fica do seu lado

A estrutura ou bancada, os apoios, o acionamento e a proteção, os locais para os sensores, o suporte do tacómetro, o computador e o armário de comando. A parte mecânica fica a seu cargo, ou é objeto de um projeto conjunto entre nós.

## A mecânica está viva, a parte de medição está obsoleta

Uma máquina de equilibragem envelhece de forma desigual. A bancada fundida e os apoios sobrevivem a várias gerações de eletrónica. Os roletes e os rolamentos substituem-se de acordo com o plano de manutenção. Mas a parte de medição é a primeira a falhar, e não tem reparação possível: os componentes já não se fabricam, ninguém se recorda dos esquemas, e a documentação perdeu-se juntamente com o antigo responsável de manutenção.

No final, isto é o que se obtém. O operador tenta captar a agulha na escala analógica e estima o ângulo a olho. O resultado não fica guardado em lado nenhum, exceto num caderno. Dois operadores, no mesmo rotor, dão números diferentes, e não há forma de contestar isso. O cliente pede um relatório com o desequilíbrio residual, e não tem nem arquivo nem impressão.

Substituir a máquina por completo custa o equivalente a várias máquinas e exige espaço, fundação e aprovações. Além disso, está a pagar uma segunda vez pela mesma mecânica que já funciona. O retrofit inverte esta lógica: mantém o ferro e substitui apenas aquilo que está realmente obsoleto.

- Sem software nem cálculo: o ângulo e a massa são calculados manualmente, com nomogramas ou de memória.
- Sem arquivo: o resultado vive num caderno, e não é possível consultar o histórico de um rotor específico.
- Sem relatórios: não há forma de fechar a aceitação junto do cliente.
- Baixa repetibilidade: a dispersão entre operadores e entre arranques não é controlada.
- Sem coeficientes de influência: cada rotor, mesmo um já conhecido, é equilibrado a partir do zero.
- Sem espectro: não se sabe se o 1x domina de facto, ou se há outra coisa a interferir.

## Retrofit: o que muda exatamente

O sentido do retrofit é simples. A mecânica proporciona o movimento dos apoios, a eletrónica calcula esse movimento. Substitui a segunda metade sem tocar na primeira. O manual do Balanset-1A descreve exatamente esta aplicação: o equipamento com acelerómetros funciona tanto para equilibragem no local, nos apoios próprios da máquina, como sistema de medição para máquinas de equilibragem de apoio flexível (acima da ressonância).

1. **Sensores nos apoios** — Os dois acelerómetros são montados nos apoios da máquina, o mais próximo possível do ponto por onde passa a carga. A fixação é rígida: um espigão roscado sobre uma superfície maquinada é preferível a um íman, quando o sensor fica montado de forma permanente. A direção de medição escolhe-se pela vibração mais elevada, normalmente horizontal-radial, e não se volta a alterar.
2. **Tacómetro laser e marca** — O sensor de fase é montado num suporte, de forma a que o feixe incida com segurança na marca refletora. A marca é colada no eixo, na polia ou no mandril. Um impulso estável, proveniente da marca, determina tanto a rotação como a fase de referência, a partir da qual se calcula todo o resto.
3. **Módulo de dois canais** — O módulo regista os dois canais simultaneamente, por isso vê os dois apoios num único arranque. Alimentação por USB. Se a rede elétrica da fábrica for instável, o manual recomenda trabalhar com a bateria do computador portátil.
4. **Software num computador portátil ou PC de painel** — O programa para Windows apresenta a velocidade de vibração total, a componente de rotação 1x com a fase, a rotação, o sinal no domínio do tempo e o espectro. É também a partir dele que se faz toda a equilibragem e a impressão do relatório.
5. **Configuração e verificação num rotor de referência** — Introduz os coeficientes de sensibilidade reais dos sensores, define a geometria dos planos e os raios. Depois, pega num rotor com uma massa conhecida e verifica que a máquina repete o resultado de arranque para arranque. Este é o seu ponto zero para todo o trabalho seguinte.

> Vale a pena falar separadamente da fixação dos sensores. Trabalhar com coeficientes de influência guardados exige que o sensor de vibração e o sensor de fase estejam exatamente na mesma posição da equilibragem inicial. No trabalho ao domicílio, isto depende da disciplina do operador. Na bancada, os sensores estão fixados de forma rígida e não se deslocam, por isso o modo de coeficientes guardados revela todo o seu potencial: um rotor já conhecido equilibra-se num único arranque, sem massa de prova.

## O que obtém depois do retrofit

A lista a seguir não é sobre a comodidade da interface. Cada ponto elimina uma operação concreta que, hoje, o operador faz manualmente ou nem chega a fazer.

### Um e dois planos

Esquema de um plano para rotores em forma de disco, de dois planos para rotores alongados. O cálculo em dois planos tem em conta a influência mútua entre planos, em vez de os calcular separadamente.

### Coeficientes de influência no arquivo

Os coeficientes obtidos a partir dos arranques de prova são guardados com o nome do rotor. Da próxima vez, o mesmo rotor é processado no modo de coeficientes guardados: a massa de prova já não é necessária.

### Posições fixas e furação

O programa distribui a massa de correção pelos locais reais de fixação, por exemplo pás ou furos para parafusos, e indica o número da posição em vez do ângulo. A primeira posição, Z1, coincide com o local da massa de prova, e a numeração segue o sentido de rotação. Ao remover material em vez de adicionar massa, muda o cálculo para o modo de remoção, e o ângulo gira automaticamente 180°.

### Equilibragem de ajuste fino (trim balancing)

Não atingiu a tolerância à primeira: o programa calcula quanta massa acrescentar às massas já instaladas. O método de aproximação sucessiva absorve os erros de colocação da massa de correção.

### Tolerância pelas classes G

O equipamento calcula o desequilíbrio residual admissível pelas classes G — os graus de qualidade da equilibragem: quanto menor o número da classe, maior a precisão exigida. O manual faz referência à ISO 1940; atualmente aplica-se a ISO 21940-11. Verifique a parte e a edição aplicável da norma para a sua máquina.

### Arquivo, relatórios, diagrama polar

Os resultados, os valores de vibração, os sinais no domínio do tempo e os espectros são guardados. O relatório de equilibragem é gerado e editado num editor integrado. O diagrama polar mostra o vetor antes e depois.

### Cálculo da excentricidade do mandril

A equilibragem Index separa o desequilíbrio da peça do batimento do mandril. Para bancadas em que a peça é montada num mandril de fixação, isto elimina um erro sistemático.

### Recálculo para outros planos

Se, por razões construtivas, não for possível colocar a massa de correção onde o cálculo indica, o programa recalcula as massas de correção para os planos disponíveis.

## O que verificar antes do retrofit

Antes de encomendar o kit OEM, percorra esta lista com a chave de porcas na mão. Metade dos problemas na implementação não vem da eletrónica, mas do facto de não haver onde fixar o sensor, ou de a rotação não ser estável.

- [x] Acesso aos apoios: se é possível chegar aos dois apoios da máquina com a proteção fechada.
- [x] Locais para os sensores: se existe uma superfície limpa e plana para o espigão roscado ou o íman, e se o cabo não fica a estorvar.
- [x] Local para o tacómetro: onde vai ficar o suporte, se o feixe atinge a marca, e se algum acessório não a vai bloquear.
- [x] Marca no rotor: onde vai ficar a marca refletora e como vai resistir ao ciclo de funcionamento.
- [x] Acionamento e rotação: se o acionamento mantém uma frequência de rotação estável, se não há deslizamento da correia, se a rotação se encontra na gama de 100–100 000 rpm.
- [x] Ressonância: se a rotação de trabalho da bancada não coincide com uma frequência natural da estrutura ou dos apoios. Em ressonância, a fase do 1x varia, e o resultado não se repete.
- [x] Nível de vibração: a gama de medição do RMS (valor eficaz) da velocidade de vibração no 1x é de 0,02–80 mm/s; a banda de medição do RMS, segundo o manual, é de 5–200 Hz.
- [x] Alimentação e posto de trabalho: tomada para o computador portátil, proteção dos cabos, espaço para o computador. Se a qualidade da rede elétrica for baixa, trabalhe com a bateria.
- [x] Condições ambientais: temperatura entre +5 e +50 °C, humidade inferior a 85 % sem condensação, sem campos eletromagnéticos intensos nem impactos.
- [x] Segurança: proteção, fixação segura da massa de prova e da massa de correção, paragem de emergência do acionamento.

> Se a vibração total na bancada for várias vezes superior à componente de rotação 1x, o retrofit não vai resolver o seu problema. Procure primeiro na mecânica: folga nos apoios, roletes danificados, fixações soltas, roçamentos. A equilibragem reduz apenas o 1x, e o novo equipamento vai apenas mostrar isso com mais honestidade do que o antigo.

## Bancada a partir do zero: o OEM como núcleo de medição

Por vezes não existe máquina antiga, mas existe um fluxo constante de rotores. Nesse caso, o kit OEM torna-se o núcleo de uma nova bancada, e a mecânica é projetada em torno dele. A decisão-chave toma-se no primeiro passo: esquema de apoios abaixo da ressonância (rígido) ou acima da ressonância (flexível).

O Balanset-1A mede a vibração dos apoios com acelerómetros. É exatamente esta a grandeza com que trabalha o esquema de apoio flexível, e é essa a aplicação indicada no manual como nativa. Para o esquema rígido, abaixo da ressonância, em que os sensores de força estão integrados na ligação rígida do apoio, a situação é diferente: o apoio praticamente não se move, e deixa de haver movimento para medir. Dizemos isto com clareza para que não projete uma bancada rígida pensando em acelerómetros e depois se surpreenda com o resultado.

- Um plano ou dois: calcule pela geometria das peças que vão passar pela bancada. Uma relação L/D (comprimento do rotor sobre o diâmetro) inferior a cerca de 0,5 permite trabalhar com um único plano; um rotor alongado exige dois.
- Apoios: tipo (de roletes, prismáticos, sobre rolamentos), gama de diâmetros dos munhões, ajuste da distância entre apoios.
- Acionamento: por correia, por junta universal ou por acoplamento. A transmissão por correia é mais simples, mas preste atenção ao deslizamento e à estabilidade da rotação.
- Estrutura: rigidez e frequências naturais. Calcule-as de modo a que a zona de trabalho não coincida com um pico da estrutura.
- Proteção e bloqueios de segurança: acesso aos planos de correção com o rotor parado.
- Preveja logo no desenho o espaço para os sensores e para o tacómetro, e não só depois da montagem.
- Posto de trabalho do operador: computador, distribuição de cabos, impressão de relatórios.

| Característica | Esquema acima da ressonância (apoio flexível) | Esquema abaixo da ressonância (apoio rígido) |
| --- | --- | --- |
| Rotação de trabalho | Acima da frequência natural dos apoios | Abaixo da frequência natural dos apoios |
| O que se mede | Deslocamento e velocidade de oscilação do apoio | Força na ligação rígida do apoio |
| Rigidez dos apoios | Baixa, o apoio é móvel | Alta, o apoio é quase imóvel |
| Configuração por rotor | É necessária massa de prova e coeficientes de influência para cada novo tipo de rotor | Calibração da máquina; depois, cálculo pela geometria e pela massa |
| Sensibilidade | Alta, funciona bem com desequilíbrios residuais pequenos | Mais baixa, mas depende menos da massa do rotor |
| Passagem pela ressonância | A aceleração passa pela ressonância, é preciso estabilizar numa rotação segura | A ressonância está acima da zona de trabalho |
| Balanset-1A OEM | Aplicação nativa segundo o manual | Exige verificação em separado: os acelerómetros precisam do movimento do apoio |

## OEM ou kit completo: como escolher

Há ainda um cenário que vale a pena ter em mente. A equilibragem nos apoios próprios da máquina tem em conta os apoios reais, a fundação, a temperatura de trabalho e o regime da máquina. Uma bancada não reproduz isto. Por isso, a bancada faz sentido onde se equilibram peças antes da montagem: impulsores, polias, rotores de ventiladores, roscas transportadoras, rotores de motores elétricos depois de uma rebobinagem. Para máquinas que já estão instaladas sobre a fundação, a equilibragem no local continua a ser o método principal.

| A sua necessidade | O que escolher | Porquê |
| --- | --- | --- |
| Equilibragem no local em casa de clientes, máquinas diferentes | Kit completo | A mala, o suporte magnético e a balança são necessários todos os dias. Os sensores são transferidos de máquina para máquina. |
| Retrofit de uma máquina de equilibragem existente | Kit OEM | Os sensores e o tacómetro ficam fixados de forma permanente. A mala e o suporte não são necessários, e a fixação rígida dos sensores permite tirar todo o partido dos coeficientes guardados. |
| Construção de uma nova bancada para uma peça de produção em série | Kit OEM | O núcleo integra-se na sua estrutura e no seu armário. A mecânica é projetada por si, de acordo com a sua gama de rotores. |
| Secção de reparação: bancada mais deslocações pela fábrica | Kit completo e kit OEM em separado | Um equipamento desloca-se, o outro fica na bancada. Assim não transfere sensores de um lado para o outro, e não perde repetibilidade. |
| Ainda não decidiu se precisa de uma bancada | Kit completo | Comece pela equilibragem nos apoios próprios das máquinas. Vai reunir estatística sobre a sua gama de peças e perceber se a bancada se justifica. |

## Metrologia e documentos: o que se pode prometer com honestidade

Aqui somos deliberadamente cautelosos, porque a forma como isto é dito determina se o seu cliente vai aceitar o relatório.

O programa indica «dentro da tolerância» quando a componente de rotação residual 1x desceu abaixo do valor-alvo que introduziu por si próprio. Isto não é uma confirmação da classe G segundo a ISO 21940-11, nem uma avaliação da máquina segundo a ISO 20816. Os três critérios existem em paralelo e não se substituem um ao outro: o 1x residual em relação ao seu valor de referência, o desequilíbrio residual em g·mm/kg pelas classes G, e a velocidade de vibração total em mm/s RMS pelas zonas A–D (zonas do estado da máquina, de «bom» a «inadmissível»).

A calibração do canal de medição depois do retrofit resume-se a duas ações: introduzir os coeficientes de sensibilidade reais dos sensores e verificar a máquina num rotor de referência com uma massa conhecida. A periodicidade dessa verificação é definida por si, no seu próprio procedimento. O estatuto metrológico para uma verificação obrigatória depende dos requisitos do seu serviço de metrologia, do setor e da legislação nacional. Não prometemos conformidade automática e recomendamos esclarecer esta questão antes de encomendar.

> Sobre a banda de frequência. O manual indica uma gama de medição do RMS da velocidade de vibração de 5–200 Hz. Os critérios de avaliação do estado das máquinas segundo a ISO 20816 exigem normalmente uma medição de banda larga de 10–1000 Hz. Se a aceitação contratual estiver associada a essa banda, verifique a aplicabilidade com antecedência e registe no relatório os pontos de medição, a banda, o regime de funcionamento, o tipo de apoios e ainda a parte e a edição exatas da norma.

## Como os engenheiros da AXILINE podem ajudar

O Balanset é desenvolvido e fabricado pelos mesmos engenheiros que o utilizam para equilibrar no local. Isto é útil na fase de escolha da configuração: perguntas como «onde vai ficar o sensor neste apoio» ou «um único plano é suficiente para este impulsor» resolvem-se diretamente, sem passar por um vendedor.

No retrofit, ajudamos a analisar o seu esquema por partes: ver se a mecânica da máquina é adequada para a medição da vibração dos apoios, escolher os sensores e o modo de fixação, decidir o número de planos e os raios, configurar o programa, introduzir os coeficientes de sensibilidade e realizar a primeira equilibragem num rotor de referência junto com o seu operador. A formação do pessoal faz parte deste mesmo trabalho: o programa é pensado para utilizadores sem formação especializada em diagnóstico de vibrações, mas os hábitos do operador formam-se nos primeiros dias.

Como começar a conversa. Envie o tipo e o esquema da máquina, a gama de massas e diâmetros dos rotores, a rotação de trabalho, o tipo de acionamento e fotografias dos apoios. Isto é suficiente para dizer com honestidade se a sua máquina é adequada para o retrofit, ou se é mais simples construir uma nova bancada em torno do núcleo OEM. Se a máquina não for adequada para o retrofit, diremos isso mesmo, e não lhe venderemos um kit para uma tarefa que ele não resolve.

Há ainda uma alternativa para quem ainda tem dúvidas: comece pela equilibragem no local. Vamos até às suas instalações e equilibramos os seus rotores nos seus próprios apoios, vê o equipamento a funcionar com a sua gama de peças, e decide sobre a bancada já com números em mãos.

Sources: [Manual de operação Balanset-1A](https://vibromera.eu/balanset-1a-operation-manual/) · [Especificações do fabricante Balanset-1A](https://vibromera.eu/product/balanset-1/) · [ISO 21940-11:2016](https://www.iso.org/standard/54074.html)

## Perguntas frequentes

**O Balanset-1A é compatível com a minha máquina de equilibragem?**

Verifique três coisas. Primeira: os apoios da máquina devem oscilar de forma percetível sob o efeito do desequilíbrio, porque os acelerómetros medem o movimento do apoio, e não a força numa ligação rígida. As máquinas de apoio flexível (acima da ressonância) são adequadas de forma nativa, isso está indicado no manual. Segunda: a rotação deve estar na gama de 100–100 000 rpm e ser estável, o acionamento não deve «flutuar». Terceira: deve existir acesso aos apoios para os locais dos sensores e ao eixo para a marca refletora. Se a máquina for do tipo abaixo da ressonância e os apoios estiverem quase imóveis, a resposta honesta é esta: primeiro uma medição de teste no seu rotor, só depois a decisão. Por vezes a solução passa por converter os apoios para um esquema flexível, por vezes é mais simples construir uma bancada separada.

**Que sensores são necessários, e é possível instalar sensores próprios?**

O kit inclui dois acelerómetros uniaxiais, corpo até 25×25×20 mm, massa até 40 g, com sensibilidade nominal de cerca de 20–30 mV/(mm/s). A cadeia de medição está calibrada para eles: os pré-amplificadores, os integradores e o conversor A/D do módulo estão dimensionados para estes sensores. O manual não declara compatibilidade universal com quaisquer acelerómetros IEPE/ICP, por isso recomendamos os sensores originais. O coeficiente de sensibilidade introduz-se na janela Settings e só se altera quando o sensor é substituído. Ligação: X1 e X2 para os sensores de vibração, X3 para o sensor laser de fase.

**Quantos planos o sistema suporta?**

Um ou dois. Para rotores em forma de disco com L/D inferior a cerca de 0,5, costuma bastar um plano. Para rotores alongados são necessários dois; caso contrário fica o desequilíbrio de momento — um desvio do eixo de massas que uma única massa de correção não elimina — e a vibração no segundo apoio não desaparece. Um plano exige dois arranques: o inicial e um de prova. Dois planos exigem três arranques: o inicial e dois de prova, um por plano. A aquisição de dois canais é feita simultaneamente nos dois apoios.

**É necessário adaptar a mecânica da máquina?**

Muitas vezes é necessária, mas é pequena. Âmbito típico: maquinar as superfícies para os sensores nos apoios, instalar um suporte para o sensor laser, aplicar uma marca refletora ou fixar uma marca substituível, pôr em ordem o acionamento e a correia, verificar o aperto da bancada e dos parafusos de fixação dos apoios. Se a máquina estiver desgastada mecanicamente, o retrofit não resolve isso. Roletes danificados, folga nos apoios, um acionamento instável produzem medições não reprodutíveis, e o novo equipamento vai simplesmente mostrar essa dispersão com honestidade, em vez de um número limpo.

**Como fica a verificação e a calibração depois do retrofit?**

Separe as duas questões. A calibração do canal de medição consiste em introduzir os coeficientes de sensibilidade reais dos sensores e verificar a máquina num rotor de referência com uma massa conhecida. Isto é feito por si próprio na entrada em funcionamento e repetido periodicamente. O estatuto metrológico para uma verificação obrigatória depende dos requisitos do seu serviço de metrologia, do setor e da legislação nacional, e não prometemos conformidade automática. Esclareça este ponto antes de encomendar, porque a resposta determina se os relatórios servem para a aceitação contratual.

**É possível manter o acionamento antigo e a rotação antiga?**

Normalmente sim, se a rotação for estável e estiver dentro da gama de trabalho do equipamento. A transmissão por correia é aceitável, mas preste atenção ao deslizamento: variações súbitas de rotação estragam a fase e comprometem o cálculo. Um variador de frequência é mais prático, porque permite atingir sempre a mesma rotação em cada arranque e contornar a zona de ressonância. Equilibre numa rotação estável e sempre na mesma, se quiser trabalhar com coeficientes de influência guardados.