Sensor de fase e marca refletora: como o aparelho mede a fase

Dois acelerómetros nos apoios de rolamento dizem-lhe apenas uma coisa: com que força vibra. Não distinguem uma rotação do veio de outra, porque o seu sinal não tem qualquer referência ao ângulo de rotação. Essa referência é dada por um terceiro sensor, o laser, que observa a marca refletora e emite um impulso por rotação. A seguir, vemos o que o aparelho faz com esse impulso, onde colar a marca, como instalar o sensor e como verificar, em dois minutos, que a contagem não engana.

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

O que o aparelho faz com o impulso do sensor de fase

O sensor faz uma coisa simples: sempre que a marca refletora passa diante do feixe, emite um impulso curto. Um impulso por rotação. A partir do intervalo entre impulsos vizinhos, o software calcula a frequência de rotação. A seguir começa aquilo para que este sensor realmente serve.

Conhecendo os instantes de chegada dos impulsos, o software corta o sinal de vibração contínuo em segmentos de duração exatamente igual a uma rotação e soma-os entre si: N rotações seguidas, amostra a amostra. Tudo o que se repete em sincronia com a rotação acumula-se com esta soma. Tudo o que não está ligado à rotação (ruído de rolamentos, uma bomba vizinha, interferência da rede a 50 Hz, impactos aleatórios) cancela-se, em média. Isto é a acumulação síncrona, e sem o impulso de referência ela é, em princípio, impossível: não se sabe onde começa o período.

Da curva mediada ao longo de N rotações, a análise harmónica extrai dois números por canal: a amplitude da componente de rotação 1x, ou seja, a parte da vibração na frequência de rotação, precisamente a que o desequilíbrio cria, e a sua fase. A fase (campos F1 e F2 na interface) é o atraso angular entre o impulso da marca e o máximo da sinusoide 1x, de 0 a 360°. O Balanset-1A mede-a com um erro de cerca de ±1° e funciona numa gama de 100–100 000 RPM.

Desligue o sensor de fase, e a imagem fica cortada a meio. No modo «Vibrómetro», o aparelho continua a mostrar o RMS total da velocidade de vibração (valor eficaz, campos V1s e V2s), porque um número de banda larga não precisa de ponto de referência. Mas os campos de 1x e de fase ficam vazios.

Agora sobre o cálculo. A componente de rotação é um vetor: a amplitude em mm/s define o seu comprimento, a fase define a sua direção. O aparelho memoriza o vetor antes da massa de ensaio, memoriza depois, e divide a diferença pelo desequilíbrio conhecido da massa de ensaio. Obtém-se o coeficiente de influência, ou seja, a reação do sistema concreto «rotor — apoios — base» a uma massa num ponto conhecido. A partir dele, o software calcula a massa e o ângulo de correção. Retire a fase, e não há o que subtrair: dois números sem direção não formam uma diferença vetorial.

• RPM. Sem a frequência de rotação exata, não vai encontrar o 1x no espectro e vai confundi-lo com a interferência da rede: num motor a 2970 RPM, a componente de rotação fica em 49,5 Hz, e a rede em 50 Hz.
• Amplitude 1x. É só esta parte da vibração total que a equilibragem reduz.
• Fase 1x. A direção do vetor, sem a qual não se calcula o coeficiente de influência.
• Acumulação síncrona. A supressão de tudo o que não está ligado à rotação, e é precisamente por isso que o 1x é visível mesmo numa máquina ruidosa.
• Referenciação por ordem do espectro. O aparelho assinala o pico na frequência de rotação com base no facto, não numa suposição sua.

Existem métodos de equilibragem sem sensor de fase: a massa de ensaio é deslocada sucessivamente por posições marcadas, e o problema resolve-se apenas com as amplitudes. Funcionam. Mas cada posição é um arranque à parte, e numa produção em funcionamento um arranque custa a combinação com o operador, a aceleração e a paragem por inércia. O sensor de fase compra-lhe de volta esses arranques.

Marca refletora: local, tamanho, preparação da superfície

A marca é um consumível de valor insignificante, do qual depende toda a medição. Erros com ela não dão «um pouco pior», mas números sem sentido, a partir dos quais o aparelho calcula honestamente uma massa errada.

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   Escolha um local que rode 1:1 com o rotor

   Veio, cubo do impulsor, metade do acoplamento, face do fuso. Condição obrigatória: este elemento faz exatamente uma rotação quando o rotor a equilibrar faz uma rotação. O local tem de estar acessível ao feixe com o resguardo fechado e não pode ficar por baixo da futura massa corretiva.

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   Certifique-se de que há exatamente uma marca

   Percorra o rotor e retire autocolantes antigos, restos de fita adesiva, marcas claras de tinta. Verifique peças brilhantes: cabeça de parafuso, chaveta, porca cromada, zona polida. Cada uma delas pode dar um segundo impulso por rotação, e as RPM duplicam. Num veio fino, tenha cuidado para a fita não se fechar num anel: num diâmetro de 20 mm, a circunferência é de apenas 63 mm.

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   Defina o tamanho pela velocidade periférica

   Referência de trabalho: 10–20 mm ao longo da circunferência e 8–15 mm ao longo da geratriz. A duração do impulso é igual ao comprimento da marca dividido pela velocidade periférica. Num veio de Ø100 mm a 1500 RPM, a velocidade é de 7,9 m/s, e uma marca de 10 mm passa em 1,3 ms. Num cubo de Ø300 mm a 3000 RPM, já são 47 m/s, e os mesmos 10 mm dão 0,2 ms. Quanto mais rápido o rotor, mais larga deve ser a marca e mais perto deve ficar o sensor.

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   Desengordure e comprima bem

   Limpe a zona com solvente ou álcool isopropílico, deixe secar, cole e pressione durante 10–20 segundos. Comprima especialmente a aresta frontal: é ela que se solta primeiro devido à força centrífuga e ao fluxo de ar. Sobre tinta a descascar e ferrugem, a fita não adere; limpe a faixa até ao metal.

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   Crie contraste por reflexão, não por cor

   O sensor reage ao retorno da luz, não à brancura. Num veio polido e brilhante, a fita quase não se destaca: toda a superfície devolve o feixe. Primeiro, escureça o anel à volta da marca com tinta preta fosca ou fita fosca, só depois cole a faixa refletora.

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   Contorne a aresta com um marcador

   O sensor dispara pela frente, ou seja, pela aresta da marca. Trace uma linha fina ao longo da aresta frontal e registe onde fica. Se a fita se descolar a meio do trabalho, reconstitui o ponto de referência exatamente no mesmo local e não perde as fases já medidas.

Cole, limpe e recole a marca apenas com a máquina parada e bloqueada. Não vale a pena estender a mão, com a fita, em direção a um rotor em rotação, sejam quais forem as RPM. E verifique, antes do arranque, que a fita não pode voar: em rotores rápidos, prenda-a com uma volta de fita termorresistente à volta da circunferência.

Rotor sujo, oleoso, quente: o que fazer

Um veio perfeitamente limpo só existe nas fotografias do manual. No local, o que normalmente encontra é névoa de óleo, poeira, carepa ou uma carcaça quente. Abaixo estão as opções honestas para cada caso.

A tentação de resolver o problema com as definições do software, em vez de com a marca, é compreensível, mas não funciona assim. Uma média maior suaviza o ruído, não repõe impulsos perdidos. Uma falha na contagem é a perda de um período, e nenhuma filtragem a compensa.

Instalação do sensor laser: distância, ângulo, fixação

Retire a distância até à marca da ficha técnica do seu sensor. Para ótica por fita refletora, isso costuma ser de alguns centímetros até meio metro, e é melhor trabalhar a meio da gama, não no seu limite. No limite, qualquer sujidade na marca faz logo cair a contagem.

Aponte o feixe quase na normal à superfície, mas não exatamente: uma inclinação de 5–15° elimina o reflexo especular do próprio veio, que de outra forma volta ao recetor e mascara a marca. Verifique que o feixe incide na marca e só na marca ao longo de todo o percurso do rotor. O veio move-se na direção axial, dilata com o aquecimento, e na paragem por inércia pode deslocar-se na chumaceira: o que incidia bem a frio, no regime de trabalho, por vezes desliza para a aresta do rasgo de chaveta.

A fixação é mais importante do que parece. Coloque o suporte magnético numa superfície fixa e rígida: a bancada, a base do apoio de rolamento, a placa de fundação. Não na carcaça, não numa chapa fina do resguardo, não num corrimão nem num tubo. Um sensor a tremer desloca a frente do impulso de rotação para rotação, e a fase começa a variar dezenas de graus com RPM absolutamente estáveis. Nessa situação, procura-se a causa no rotor, quando ela está no tripé.

Uma nota à parte sobre a luz. Sol direto no recetor, lâmpadas LED pulsadas, soldadura por perto, reflexo de um veio molhado e oleoso: qualquer uma destas fontes acrescenta disparos falsos. Tape o sensor com a mão ou com um cartão e veja se as leituras de RPM mudam. Se mudarem, procure luz parasita, não um defeito do rotor.

• O tripé está sobre uma superfície fixa e rígida, não sobre a carcaça ou o resguardo
• Ao rodar lentamente à mão, o feixe incide na marca e só na marca
• A distância até à marca está a meio da gama da ficha técnica, não no limite
• O cabo está fixado, a volta de folga não baloiça nem toca em partes em rotação
• Nem o sol direto nem lâmpadas pulsadas incidem no recetor
• No campo de visão não há parafusos brilhantes, porcas cromadas nem uma segunda etiqueta
• O sensor está ligado à sua entrada (no Balanset-1A é a X3), os acelerómetros a X1 e X2

Não olhe para o feixe nem o aponte para os olhos de um colega. A classe do laser destes sensores é baixa, mas é melhor ter o hábito correto desde o início.

Verificação antes do primeiro arranque: dois minutos que se pagam a si próprios

Esta verificação faz-se antes da medição inicial. Custa dois minutos e elimina a maioria das histórias de «o aparelho mostra disparates».

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   Rode o rotor à mão

   Observe a indicação do sensor ou o impulso na janela do aparelho. Um impulso por rotação, nem mais nem menos. Dois impulsos significam um segundo reflexo; zero impulsos significa que o feixe está a falhar a marca ou a distância está fora da gama.

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   Arranque a máquina e observe as RPM

   Leia o campo das RPM durante alguns segundos seguidos. Um número estável, com uma dispersão de um par de RPM, é normal. Saltos para exatamente o dobro são um reflexo a mais; para metade, um impulso perdido. Uma oscilação de dezenas de RPM já não é o sensor, mas o acionamento: a correia patina, o motor não puxa, o valor definido no variador oscila.

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   Confirme as RPM com o acionamento

   Um motor assíncrono bipolar a 50 Hz dá, com carga, cerca de 2900–2970 RPM; um tetrapolar, cerca de 1450–1480. Numa transmissão por correia, calcule pelos diâmetros: n2 = n1 · D1 / D2. Use a chapa de características como referência, não como facto: mostra o valor nominal, não o regime atual.

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   Confirme as RPM com o espectro

   O pico da componente de rotação deve estar na frequência N/60 Hz. Para 1478 RPM, isso são 24,6 Hz. Se o pico mais evidente não estiver ali, ou está a olhar para o local errado, ou a marca está no elemento errado.

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   Veja o sinal no domínio do tempo junto com os impulsos

   No gráfico, o período da sinusoide de vibração deve coincidir com o intervalo entre os impulsos da marca. Se coincidir: a cadeia está viva, o sensor e a marca funcionam. Se não coincidir: resolva isso antes da equilibragem.

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   Faça três medições seguidas sem mudar nada

   As RPM devem coincidir dentro de 1–2 RPM, o módulo do 1x dentro de alguns por cento, a fase dentro de alguns graus. Uma dispersão maior significa que algo é instável: as RPM, a fixação dos sensores, o tripé do tacómetro, ou está a trabalhar perto da ressonância. Não se pode equilibrar com essa dispersão; o coeficiente de influência sairá aleatório.

Uma diferença nas RPM entre o ecrã do aparelho e o ecrã do próprio tacómetro superior a 1–2 RPM é um sintoma à parte. Na maioria das vezes indica interferências na cadeia de medição: soldadura por perto, um variador sem filtro, um cabo de potência passado junto ao de sinal. Separe os cabos, passe o portátil para a alimentação por bateria e repita a medição.

Fontes: Manual de operação Balanset-1A · ISO 13373-3:2015

Problemas frequentes: sintoma, causa, o que fazer

Regra geral: primeiro consiga RPM estáveis, depois fase estável, e só depois faça a medição inicial. Cada passo seguinte apoia-se no anterior, e a ordem inversa garante arranques a mais.

A marca define o zero da fase, mas não o zero do ângulo de correção

É aqui que a confusão surge com mais frequência, e é uma confusão cara. A marca refletora define o ponto de referência para a medição da fase. O local da massa de ensaio define o zero para a contagem do ângulo de instalação da massa corretiva. São dois pontos zero diferentes, e não têm de coincidir.

Daqui resulta uma conclusão prática: o aparelho mostrou F1 = 47°, e isso não significa que o ponto pesado esteja a 47° da marca. A leitura da fase depende de onde está o acelerómetro e para onde aponta, de que frente aciona o tacómetro, de quão rígidos são os apoios e de quão perto está da ressonância. A mesma massa a mais em duas máquinas parecidas dará graus diferentes.

O que realmente importa na marca é a constância. Enquanto o ponto de referência não se mexe, todas as fases são comparáveis entre si, e a diferença dos vetores «antes e depois da massa de ensaio» faz sentido. Desloque a marca entre o arranque inicial e o de ensaio, e todas as fases vão desviar-se numa quantidade constante, e o coeficiente de influência sairá incorreto. Reparar nisto pelos números é praticamente impossível: parecem normais.

Por isso, a marca cola-se uma vez, antes da medição inicial, e não se toca nela até ao fim do trabalho. Se, mesmo assim, ela se soltar, reconstitua-a segundo a linha que traçou com o marcador ao longo da aresta frontal. Se não conseguir reconstituí-la, e a correção ainda não estiver calculada, refaça a medição inicial e os arranques de ensaio.

E um truque que poupa a próxima deslocação. Coloque a massa de ensaio na mesma posição angular onde está colada a marca. Nesse caso, o zero de contagem do ângulo coincide com a marca, é sempre visível, e os coeficientes de influência guardados podem ser reaproveitados daqui a um ano. Mais pormenores sobre isto nos artigos sobre a contagem do ângulo de instalação da massa e sobre a equilibragem trim.

Não compare fases medidas em visitas diferentes se a marca ou os sensores estavam colocados de forma diferente. Formalmente, os graus só se podem comparar com a mesma instalação: o mesmo local dos acelerómetros, a mesma direção de medição, a mesma posição angular da marca, as mesmas RPM.

Alternativas ao sensor laser: codificador, chaveta, dente

A ótica por marca refletora é a forma mais rápida de obter um impulso de referência, mas não é a única. Quando a fita não adere ou o veio não está visível, funcionam outras opções.

No Balanset-1A, a entrada X3 espera o impulso do seu próprio sensor de fase laser, por isso combine qualquer substituição com antecedência: o nível, a polaridade, a duração do impulso e a alimentação têm de ser compatíveis. Na variante Balanset-1A OEM, integrada em máquinas-ferramentas e bancadas, o sensor de fase costuma tornar-se um elemento próprio da construção: suporte, marca no fuso ou no veio motor, distância fixa. Estes conjuntos montam-se à medida da mecânica concreta.

Se for mais simples que venham com o aparelho

O sensor de fase é o componente onde os erros não parecem erros. O aparelho não escreve «a marca sujou-se»; calcula cuidadosamente a massa a partir de uma fase errada, e só vê o resultado no arranque de controlo. Num ventilador acessível, isso é um arranque a mais e meia hora perdida. Num conjunto que só para segundo o regulamento uma vez por trimestre, em altura, numa linha quente, normalmente não há segunda tentativa.

Os engenheiros da AXILINE desenvolvem e fabricam os aparelhos Balanset e eles próprios equilibram com eles em deslocação. Deslocamo-nos até à máquina, instalamos os acelerómetros nos apoios de rolamento e o sensor laser sobre a marca refletora. Primeiro verificamos a contagem de impulsos e a estabilidade das RPM, depois vemos se a vibração é mesmo causada pelo desequilíbrio, e não por desalinhamento, fixação solta ou ressonância. Só depois equilibramos o rotor nos seus próprios apoios: num ou em dois planos, com massas ou por furação, por ângulo ou por posições fixas. Entregamos o resultado num protocolo com a componente de rotação inicial e residual, e com indicação de onde e quanta massa foi instalada.

Se equilibrar você próprio, o apoio de consultoria sobre o aparelho vem junto com o Balanset-1A, incluindo a análise exatamente destes pontos: onde arranjar um ponto de referência na sua máquina, com que substituir a fita num veio quente, como verificar a contagem. Quanto ao resultado: a ordem de grandeza típica para um ventilador com um pico 1x dominante é uma redução de cerca de 12 mm/s para cerca de 1,5–2 mm/s. Ninguém promete isto antecipadamente, porque o resultado depende do estado dos apoios e da fixação, e de o desequilíbrio ser a única causa da vibração. Faça a avaliação da máquina no seu conjunto pela vibração total em mm/s RMS, segundo a parte aplicável da ISO 20816, e a tolerância ao desequilíbrio residual pelas classes G da parte aplicável da ISO 21940.

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

Perguntas frequentes

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