Rotor em consola e entre apoios: como o esquema de apoios muda a equilibragem

O mesmo impulsor equilibra-se de forma diferente, consoante esteja entre os rolamentos ou projetado para além deles. O esquema de apoios determina onde colocar os sensores, quantos planos de correção usar (as secções do rotor onde se colocam as massas), quanto esses planos interferem entre si e quantos arranques vai gastar. Analisamos os dois casos principais e um terceiro, que muitas vezes se confunde com os dois primeiros.

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

Duas perguntas que decidem tudo antes da massa de prova

O rotor não se comporta como aparenta. O aparelho não vê o desequilíbrio, vê a vibração dos apoios de rolamentos, e entre a massa e os apoios está a geometria: a distância entre a massa e cada apoio, e o sinal do momento que essa massa cria. Por isso, a primeira coisa a fazer no local não é olhar para o rotor, mas para os mancais dos rolamentos.

Responda a duas perguntas. Quantos apoios de rolamentos há na linha do veio e de que lado da massa se situam. Onde pode fisicamente fixar uma massa em relação a esses apoios. A partir daqui, todo o trabalho fica predeterminado: o número de planos, os pontos de medição, o comportamento esperado das fases e o número de arranques.

O esquema é determinado pela posição da massa em relação aos apoios, não pelo comprimento do rotor. A relação L/D (comprimento do rotor sobre o diâmetro) indica apenas o número de planos, e é explicada num artigo separado sobre a regra L/D. Aqui, trata-se de saber onde esses planos vão ficar em relação aos rolamentos.

Rotor entre apoios: uma viga simples sobre dois pontos

Uma massa instalada entre os apoios carrega os dois apoios no mesmo sentido. A reação do apoio mais próximo é maior, a do mais distante é menor, mas o sinal é comum a ambos. Daqui resulta a principal vantagem deste esquema: a resposta dos apoios é clara e facilmente separável. Deslocou a massa para o apoio 1, e as suas leituras subiram mais do que as do apoio 2, exatamente segundo a regra da alavanca.

As fases dos dois apoios, neste esquema, revelam de imediato a natureza do desequilíbrio. A fase do 1x é o ângulo que associa a vibração na frequência de rotação à marca no veio. Fases próximas, com amplitudes comparáveis, significam que predomina a componente estática, que se elimina com uma única massa. Uma divergência de fases próxima de 180° revela uma componente de momento, para a qual são necessários dois planos e duas massas em ângulos diferentes.

Afaste os planos de correção o máximo possível um do outro, dentro do corpo do rotor: junto ao topo do lado do apoio 1 e junto ao topo do lado do apoio 2. O braço entre os planos trabalha a seu favor. Quanto maior for, menor a massa necessária para compensar o mesmo momento, e mais seguro o software separa a contribuição dos dois planos.

A influência cruzada — o facto de uma massa num plano se refletir de imediato nos dois apoios — existe aqui, mas mantém-se moderada e previsível. O aparelho considera-a automaticamente, através da matriz de coeficientes de influência; a mecânica deste cálculo é explicada no artigo sobre o método dos coeficientes de influência. Conclusão prática: um rotor entre apoios costuma resolver-se em três arranques, mais um de afinação, se necessário.

A distribuição da tolerância entre os dois planos de correção é tratada em separado pela ISO 21940-11, e dividir a tolerância a meio só é correto quando os planos estão simétricos em relação ao centro de massa do rotor. Verifique a parte e a edição aplicável para a sua máquina.

Fontes: ISO 21940-11:2016

Rotor em consola: uma única massa dá força e momento

Agora projete a mesma massa para além dos apoios. Designe por L a distância entre os rolamentos, e por a a saliência do apoio próximo até ao plano do rotor. A força centrífuga F da massa no rotor dá, no apoio próximo, uma reação F·(L+a)/L, e, no apoio afastado, F·a/L, dirigida em sentido oposto. O apoio próximo funciona como o ponto de apoio de uma alavanca, o afastado como um tirante.

Desta aritmética resultam três coisas que vai ver no ecrã. Primeira: as fases do 1x nos dois apoios de uma máquina em consola divergem cerca de 180°, mesmo com um desequilíbrio puramente estático do rotor. Num rotor entre apoios, essa divergência seria lida como sinal de momento; aqui, é a norma do esquema. Segunda: a reação do apoio próximo, em força, é sempre maior. Terceira, e é a que mais confunde: a vibração em mm/s no apoio afastado revela-se, muitas vezes, mais alta.

Não há aqui contradição. A vibração não é a força, é a força dividida pela rigidez dinâmica do apoio. O apoio afastado está, muitas vezes, sobre um suporte mais alto ou mais flexível, suporta menos massa, ou está mais próximo da sua própria frequência natural. Acrescente a oscilação de todo o conjunto sobre a estrutura: se o nó de oscilação cair entre os rolamentos, a extremidade afastada descreve um arco de raio maior. Por isso, os dois canais são obrigatórios numa máquina em consola, e uma conclusão baseada num único apoio não significa nada.

Uma outra particularidade do esquema em consola: o momento fletor da saliência faz oscilar o suporte e a estrutura, e a componente axial do 1x, nestas máquinas, pode ser percetível sem qualquer desalinhamento. Aplique aqui com mais cautela a regra habitual sobre vibração axial elevada, e confirme com os sinais do artigo sobre como distinguir desequilíbrio de desalinhamento.

Porque um rotor em consola quase sempre precisa de dois planos

A tentação é compreensível: o rotor é estreito, o L/D é pequeno, logo, um único plano. No esquema em consola, esta regra falha com frequência, e eis porquê.

Os planos de correção a que consegue aceder no rotor são o disco dianteiro e o disco traseiro. O centro de massa do desequilíbrio quase nunca está exatamente num deles: as pás desgastam-se de forma desigual ao longo da largura, a acumulação de material desloca-se para o lado de aspiração, a fissura fica junto à raiz. Ao colocar a massa só no disco traseiro, compensa a força, mas acrescenta um momento que não existia antes. O apoio próximo acalma, o afastado aumenta.

A lógica inversa também funciona. A saliência a de um ventilador em consola é, muitas vezes, comparável à distância entre apoios L, ou maior do que ela. Significa isto que qualquer massa no rotor tem um braço em relação aos rolamentos, e o momento nasce por si só, da geometria da instalação, não da largura do rotor. Um único plano elimina uma única grandeza vetorial, mas tem duas.

A conclusão prática é simples. Se um rotor em consola tiver dois planos acessíveis, use os dois. Se só um estiver acessível, trabalhe com um, reduza o que se consegue reduzir, e escreva no relatório, com honestidade, que ficou uma componente de momento. A transposição das massas de correção para outros planos disponíveis existe no software, mas essa transposição não cria um braço onde ele não existe.

Convergência pior: o condicionamento da tarefa e a ordem dos arranques

Num rotor em consola, os dois planos de correção situam-se do mesmo lado dos dois rolamentos, e a distância entre eles, b, é normalmente pequena em comparação com a saliência a. Para a máquina, estes dois planos parecem quase idênticos: uma massa de prova no plano dianteiro e no traseiro produz alterações muito semelhantes nos vetores dos dois apoios.

Matematicamente, é um sistema mal condicionado: a solução existe, mas um pequeno erro de medição altera-a de forma significativa. Duas colunas da matriz de coeficientes de influência ficam próximas uma da outra, o determinante é pequeno. Vai reconhecer o sinal de imediato: o software indica duas massas grandes, em ângulos quase opostos, que, somadas, dão uma correção pequena. Formalmente, está tudo certo; fisicamente, está a pendurar no rotor um quilograma extra, sob a forma de duas massas que quase se anulam mutuamente.

Daqui resultam as exigências de disciplina nos arranques. Cada arranque de prova dá uma coluna da matriz, e todas as colunas têm de dizer respeito à mesma máquina, no mesmo estado.

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   Afaste os planos ao máximo

   O disco dianteiro e o traseiro do rotor, não dois locais vizinhos no mesmo disco. Cada centímetro de b melhora o condicionamento e reduz as massas calculadas.

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   Massa de prova igual nos dois planos

   A mesma massa, no mesmo raio. Assim, compara as colunas diretamente e vê, por si, o quanto os planos são distinguíveis.

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   Comece pelo plano mais próximo dos apoios

   Dá uma resposta maior e mais limpa. Verifique o critério de um arranque de prova válido: alteração da amplitude do 1x de, pelo menos, 20–30 %, ou da fase de, pelo menos, 20–30°, em pelo menos um dos apoios.

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   Entre arranques, não mude nada além da massa

   Rotação, posição e orientação dos sensores, marca do tacómetro, válvula, temperatura dos rolamentos. Se deslocar o sensor depois do primeiro arranque de prova, a matriz fica composta a partir de duas máquinas diferentes.

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   As duas colunas são quase iguais: mude de estratégia

   Elimine primeiro a componente estática, com massas iguais no mesmo ângulo nos dois planos; depois, em separado, o momento, com massas iguais em ângulos opostos. Esta abordagem separada é mais resistente ao erro do que a resolução direta da matriz.

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   Planeie o arranque de afinação com antecedência

   Numa máquina em consola, um ciclo de equilibragem trim (um ajuste com massas pequenas, a partir de coeficientes já conhecidos) é a norma, não um sinal de erro. Quatro afinações seguidas já são um diagnóstico: procure ressonância, fixação solta ou massa a deslocar-se no rotor.

Observe o arranque de controlo nos dois apoios, não apenas naquele por onde começou. Num rotor em consola, o resultado normal é a redução nos dois apoios em simultâneo.

Tabela: sensores, planos e influência cruzada

Em todos os esquemas, coloque os sensores nos apoios de rolamentos, o mais perto possível do rolamento, com fixação rígida e na mesma direção de arranque para arranque. Avalie o estado geral da máquina por mm/s RMS segundo a parte aplicável da ISO 20816: as normas para medições em partes fixas foram escritas precisamente para isto.

Fontes: ISO 20816-1:2016

Três apoios ou mais: porque é uma tarefa à parte

O esquema de dois planos assenta no modelo de um rotor rígido sobre dois apoios. O aparecimento de um terceiro apoio quebra este modelo de duas formas ao mesmo tempo.

Primeiro: o sistema torna-se estaticamente indeterminado. Isto significa que as reações dos apoios dependem não só do desequilíbrio, mas também de como o apoio intermédio está nivelado em altura e de quão alinhadas estão as secções. Subiu o rolamento intermédio décimas de milímetro, e a distribuição das cargas mudou, juntamente com os coeficientes de influência. Por isso, a geometria, o alinhamento e o pé mole (um pé que não assenta bem na estrutura) numa máquina com vários apoios são corrigidos antes da equilibragem, não depois.

Segundo: muda a dimensão da tarefa. Um veio com três apoios equilibra-se em três planos, e é preciso resolver um sistema de três equações a três incógnitas, com os coeficientes de influência dos três apoios. O primeiro arranque dá os vetores iniciais em todos os apoios, depois um arranque de prova por cada plano. No mínimo, quatro arranques para três planos e cinco para quatro. Cada arranque de prova não dá um único número, mas uma coluna inteira da matriz: coloca a massa num plano e regista a reação de todos os apoios ao mesmo tempo.

Um aparelho de dois canais resolve a tarefa para dois planos. Num veio com três apoios, há dois caminhos honestos. Ou instala um sistema de medição com o número de canais necessário e um algoritmo para três ou quatro planos, ou divide a tarefa por secções, trabalha com dois canais de cada vez e verifica o resultado com um arranque de controlo em todos os apoios. O segundo caminho é viável, mas a repetibilidade diminui, e isso tem de ser acordado antes de começar os trabalhos.

• Não considere um conjunto de motor, redutor e máquina de trabalho como um único rotor de três apoios. São vários rotores na mesma linha de veio, cada um com o seu próprio desequilíbrio, mais acoplamentos e desalinhamento entre eles. Equilibre um rotor de cada vez.
• Um rotor flexível, que muda de forma na rotação de trabalho, não é descrito pelo esquema de rotor rígido, nem em dois nem em três planos. Aí funcionam os métodos modais, e é uma classe de tarefas à parte.
• Consulte a classificação de rotores e as abordagens a rotores flexíveis na série ISO 21940; determine a parte e a edição aplicável para a sua máquina.
• A equilibragem de dois planos no local, segundo a classificação da ISO 18436-2, corresponde a uma categoria de competência superior à de um único plano. Os rotores com vários apoios e os rotores flexíveis situam-se ainda mais acima.

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

Identifique o seu esquema num minuto, olhando para a máquina

Não precisa de desenho nem de ficha técnica para isto. Percorra com o olhar a linha do veio, desde o acoplamento ou a polia até ao rotor, e conte os mancais dos rolamentos.

• Rotor entre dois mancais de rolamentos: esquema entre apoios. Uma tubuladura de aspiração dupla num ventilador quase sempre indica precisamente este esquema.
• Os dois mancais do mesmo lado do rotor: esquema em consola. Tubuladura de aspiração simples, extremidade livre com o rotor, tampa no topo.
• O rotor está montado diretamente no veio do motor, sem rolamentos próprios: esquema em consola sobre os rolamentos do motor. Aqui, a saliência é, muitas vezes, maior do que a distância entre apoios, e o momento será fortemente expresso.
• Entre si e o rotor há um mancal de rolamento intermédio: três apoios ou mais.
• Duas meias-uniões na linha: está perante dois rotores e quatro apoios. O desalinhamento não se corrige com massas.
• Meça com uma fita métrica três números: L entre os rolamentos, a do apoio próximo até ao plano médio do rotor, b entre os planos de correção disponíveis. Registe-os no relatório.

Estes três números leem-se como um prognóstico. A relação a/L mostra a intensidade do momento: quanto maior a saliência, mais marcada a contrafase dos apoios. A relação b/L mostra até que ponto o software vai separar bem os dois planos: um b pequeno significa massas grandes, sensibilidade ao erro e um provável arranque de afinação.

O que isto muda na prática e como a AXILINE pode ajudar

O esquema de apoios determina não só a metodologia, mas também o planeamento do turno. Um rotor entre apoios, com dois planos acessíveis, costuma resolver-se com três arranques. Um ventilador em consola, com rotor estreito, exige os mesmos três arranques mais um de afinação, e quase sempre dois planos. Um veio com vários apoios exige, antes de mais, uma decisão sobre o número de canais e planos, e é melhor tomá-la antes da deslocação, não no local.

A ferramenta para esta tarefa tem de ser de dois canais e com fase. O Balanset-1A mede os dois apoios de rolamentos em simultâneo, com dois acelerómetros, obtém a fase de referência com um sensor laser por marca refletora, e calcula a equilibragem num e em dois planos pelo método dos coeficientes de influência, ou seja, considera por si só a influência cruzada. Nas máquinas em consola, várias outras funções são úteis: o modo de posições fixas por pás ou furos, o cálculo da furação, a transposição de massas para outros planos, a equilibragem trim a partir de coeficientes já obtidos, o diagrama polar e o arquivo com relatórios. Para integração em bancadas e máquinas, existe a variante Balanset-1A OEM sem mala.

Quem trabalha com o aparelho são pessoas, e isso nota-se nos rotores em consola: onde a influência cruzada é forte, a decisão sobre o número de planos e a ordem dos arranques vale mais do que a velocidade do cálculo. Os engenheiros da AXILINE desenvolvem e fabricam os aparelhos Balanset e, eles próprios, equilibram com eles no local. Envie-nos o tipo de máquina, a rotação, fotografias do conjunto dos dois lados e os três números L, a e b, e analisamos o seu esquema e propomos uma ordem de trabalho. Se preferir fazer isto pelos seus próprios meios, fica disponível o apoio de consultoria sobre o aparelho e a metodologia.

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

Perguntas frequentes

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