Balanceamento de trituradores de madeira no local: disco, tambor, saliência das lâminas
A picadora começou a roncar depois de substituir as lâminas, e o ruído não desaparece nem em vazio nem com as estilhas. Não é preciso retirar um disco com uma tonelada e levá-lo para bancada: rotores destes são corrigidos nos seus próprios apoios de rolamento. Mas numa máquina de lâminas, o balanceamento não começa pelas massas, mas pela saliência das lâminas e pela limpeza da resina. A seguir, o que fazemos especificamente em trituradores de madeira, de disco e de tambor.
Sintomas: como vibra uma picadora
Num triturador de madeira, a vibração está quase sempre ligada a um acontecimento. Ontem afiaram-se as lâminas, hoje vibra. Ou chegou um prego junto com a casca na carga, a máquina «disparou», e depois desse arranque o nível já não voltou ao normal. Também há um aumento gradual, e normalmente é resina: deposita-se no disco e nos alojamentos das lâminas ao longo de semanas, e desprende-se em pedaço num segundo.
As rotações das picadoras são baixas a médias, normalmente 500–1500 rpm, por isso aqui o desequilíbrio é tolerado durante mais tempo do que num ventilador. A conta chega através dos apoios de rolamento: o disco-volante pesado espreme a lubrificação e danifica os assentamentos muito antes de a vibração começar a assustar quem está junto à máquina.
- Vibra desde o primeiro arranque depois da afiação ou da substituição do conjunto de lâminas.
- O nível subiu em degrau depois de ter havido metal ou pedra na carga.
- O ruído ocorre uma vez por volta e ouve-se também em vazio, sem alimentação.
- As estilhas ficaram heterogéneas: ora grossas, ora rasgadas. Sinal claro de saliência desigual das lâminas.
- Na desaceleração longa — num disco-volante dura minutos — a vibração aumenta bruscamente numa faixa estreita de rotação.
- Os apoios de rolamento aquecem, e a lubrificação é expelida pelos vedantes.
- O transportador de alimentação e a boca de carga tremem, e as ancoragens da estrutura afrouxaram.
Um valor útil antes de ligar: a vibração total — o nível global de oscilações de todas as causas ao mesmo tempo — em mm/s RMS (valor quadrático médio, a grandeza padrão de medição) em ambos os apoios de rolamento do rotor, medida em vazio, com o transportador parado. Assim elimina a vibração da alimentação e dá-nos um ponto de partida limpo.
Disco ou tambor: construção e de onde vem o desequilíbrio
Os trituradores de madeira industriais assentam em dois esquemas. Numa picadora de disco, as lâminas ficam radialmente num disco de aço pesado, que também funciona como volante. Numa picadora de tambor, as lâminas ficam ao longo da geratriz do tambor, em alojamentos, presas por cunhas ou parafusos. Em ambos os esquemas, em frente das lâminas rotativas está uma contra-lâmina fixa, e a folga até ela determina a qualidade do corte.
O rotor em si é rígido e simétrico. O desequilíbrio é trazido pelas peças substituíveis e pelo ambiente.
Afiação e substituição das lâminas
As lâminas perdem massa a cada afiação, e perdem-na de forma desigual. Uma foi mais desgastada, outra foi substituída por uma nova, e o conjunto dispersou-se em dezenas ou centenas de gramas, a um raio de meio metro.
Saliência das lâminas
Uma lâmina montada mais para fora do que as vizinhas, mesmo que apenas meio milímetro, retira uma apara mais grossa e bate a cada corte. É, ao mesmo tempo, um deslocamento de massa e uma carga de impacto.
Resina e casca
A massa resinosa deposita-se no disco, nos alojamentos e na parede da cobertura de forma irregular, e desprende-se em pedaço. O desequilíbrio oscila de turno para turno sem qualquer causa do lado mecânico.
Pregos e pedras
Um objeto estranho lasca o gume, dobra a lâmina, arranca um pedaço da soldadura de reforço. A massa perde-se de um lado do rotor instantaneamente, e a vibração salta num único arranque.
Lâminas: porque a saliência é mais importante do que a massa da correção
O erro principal nestas máquinas: depois de um salto de vibração, pedir logo o balanceamento. Num rotor de lâminas, a ordem é outra. Primeiro as lâminas, depois as massas, e nunca ao contrário.
A causa está na geometria. A lâmina fica a um raio de 300–700 mm e pesa de um a vários quilogramas. Um erro de saliência de um milímetro desloca o seu centro de massa a esse mesmo raio, e em grama-milímetros isso é comparável a uma massa de correção. Mas isso não se resolve com massa. Uma saliência desigual significa um corte desigual: a lâmina mais saliente retira mais espessura, e o impacto repete-se a cada volta. Por isso, a vibração aparece não só na frequência de rotação, mas também na frequência das lâminas — igual à rotação multiplicada pelo número de lâminas. A massa só remove a componente de rotação 1x — a parte da vibração que se repete uma vez por volta. Não toca na componente de impacto do corte.
Há ainda um terceiro problema: a cunha mal apertada. Uma lâmina que se desloca sob carga altera tanto a saliência como a massa a esse raio. A fase 1x — o ângulo sob o qual o aparelho vê o ponto pesado do rotor — deixa de se repetir de arranque para arranque, e o cálculo da correção perde o sentido.
- Afie as lâminas em conjunto, com a mesma remoção de metal. Substituição aos pares: uma lâmina nova em frente de outra nova, não de uma já desgastada.
- Pese as lâminas depois da afiação. A diferença entre posições opostas deve ser mínima.
- Limpe os alojamentos das lâminas e as superfícies de assentamento até ao metal, removendo resina e estilhas compactadas. Resina sob a lâmina é, ao mesmo tempo, um erro de saliência e um afrouxamento do aperto.
- Ajuste a saliência com um gabarito ou relógio comparador, de forma igual para todas as lâminas, com a precisão indicada na documentação do fabricante. Normalmente são décimas de milímetro.
- Aperte as cunhas e os parafusos com o binário indicado na ficha técnica, pela sequência definida. Verifique o aperto depois da primeira hora de trabalho.
- Ajuste a folga até à contra-lâmina e inspecione o seu gume: uma contra-lâmina lascada rasga a estilha e faz vibrar a máquina tanto quanto um desequilíbrio.
Só depois disto é que a medição faz sentido. Se a componente de rotação 1x continuar a dominar num rotor limpo e corretamente montado, então entram as massas. Uma parte considerável dos pedidos relativos a máquinas de lâminas resolve-se com o ajuste da saliência e a limpeza, sem uma única grama de correção.
O que verificamos antes da primeira massa
Antes das massas, separamos as fontes de vibração. Num triturador de madeira, há pelo menos três: o próprio rotor, o acionamento e o trajeto de alimentação. O transportador e os rolos de alimentação têm os seus próprios acionamentos, e a sua vibração passa pela estrutura comum e chega aos sensores nos apoios do rotor. Por isso, a medição base é feita em vazio, com a alimentação parada, e separamos as componentes do transportador no espectro — a decomposição do sinal por frequências: não são múltiplas da rotação do rotor.
- Conjunto de lâminas: afiação, massas, saliência, aperto das cunhas. Sem este ponto, os restantes não fazem sentido.
- Colagem de resina e casca no disco, nos alojamentos, na parede interior da cobertura.
- Estado dos gumes depois de metal na carga: lascas, dobras, fissuras na zona de fixação.
- Contra-lâmina: folga, desgaste, fixação.
- Apoios de rolamento: folga, ruído, temperatura, estado da lubrificação.
- Acionamento: em transmissão por correia, a tensão e o estado das correias e o desequilíbrio próprio das polias; em acionamento direto por acoplamento, o alinhamento de eixos.
- Estrutura e fundação: ancoragens, fissuras, assentamento dos pés, estado dos apoios antivibráticos.
- Ressonância: comportamento da amplitude e da fase 1x na desaceleração livre. A desaceleração longa de um disco-volante é conveniente para esta verificação.
O desequilíbrio e o desalinhamento parecem-se na medição, mas tratam-se de forma oposta, por isso, em acionamento por acoplamento, verificamos o alinhamento de eixos antes das massas. Como distinguir estes dois defeitos está descrito no nosso artigo sobre a diferença entre desequilíbrio e desalinhamento.
Fontes: ISO 13373-3:2015 · ISO 281:2007
Como decorre o trabalho no local
Uma deslocação para uma máquina ocupa um turno. Nos trituradores de madeira, o que mais consome tempo é a desaceleração livre: o disco-volante, depois de desligar o acionamento, continua a girar durante minutos, e muitas máquinas não têm travão. Por isso, planeamos com antecedência o número de paragens e não desperdiçamos arranques.
- Passo 1
Combinamos a segurança e a preparação
Antes da chegada, combinamos quem desliga e bloqueia o acionamento e a alimentação, quem abre a capota ou a cobertura, e se são permitidos trabalhos a quente, tendo em conta o seu pó. Pedimos que limpe o rotor de resina com antecedência e verifique a montagem das lâminas: isto poupa-lhe dois a três arranques.
- Passo 2
Colocamos os sensores e a marca
Dois acelerómetros nos apoios de rolamento do rotor, por íman em superfícies limpas, mantendo a direção de medição sempre igual de arranque para arranque. Colamos a marca refletora no veio do rotor. Em acionamento por correia, isto é essencial: a rotação do motor e a do rotor são diferentes, e uma marca no motor daria ao aparelho uma frequência errada.
- Passo 3
Medição antes dos trabalhos
Arranque em rotação de trabalho, em vazio, com a alimentação parada. Registamos a vibração total em mm/s RMS, a amplitude e a fase 1x, a rotação, o espectro e o sinal no domínio do tempo em ambos os canais. É aqui que decidimos se é desequilíbrio ou se são as lâminas, a folga, a mecânica.
- Passo 4
Massa de prova
Uma massa temporária de valor conhecido, a um raio conhecido: numa máquina de disco, na face posterior do disco ou no rebordo; numa de tambor, no disco da extremidade. Arranque; num esquema de dois planos, transferência para o segundo plano e mais um arranque. O aparelho calcula os coeficientes de influência — como exatamente o seu sistema, composto pelo rotor, pelos apoios e pela estrutura, responde à massa colocada.
- Passo 5
Correção
O programa indica a massa e o ângulo para cada plano, ou o número do orifício de fábrica, se trabalharmos com posições fixas. Fixamos com parafusos, removemos metal por furação no ponto pesado, ou soldamos, se os trabalhos a quente estiverem autorizados.
- Passo 6
Arranque de controlo e relatório
Mesma rotação, mesmos pontos e sensores. Se o resíduo ficar acima do objetivo, o programa calcula um acréscimo às massas já instaladas. Depois, uma medição com estilhas, um relatório com valores antes e depois, e uma lista de observações sobre a mecânica.
Guardamos os coeficientes de influência da sua máquina. O próximo balanceamento, depois de afiar as lâminas, é feito como um ajuste de afinação (trim): sem arranques de prova e com o mínimo de paragens, o que, numa máquina com uma desaceleração de vários minutos, poupa uma parte considerável do turno.
Fontes: Manual de operação Balanset-1A · Especificações do fabricante Balanset-1A
Um plano ou dois: o disco e o tambor comportam-se de forma diferente
Aqui, os esquemas de disco e de tambor divergem. O disco é o rotor curto clássico: a relação comprimento/diâmetro é muito inferior a 0,5, a componente de momento (o desvio de massas ao longo do comprimento do rotor) é pequena, e normalmente basta um plano de correção — uma secção onde colocamos as massas —, com controlo de ambos os apoios. O tambor é alongado, as lâminas e a colagem de resíduos distribuem-se ao longo do comprimento, por isso trabalhamos em dois planos, pelos discos das extremidades do tambor.
Um caso à parte é uma polia ou volante maciço no veio. Este pode ser, ele próprio, uma fonte de desequilíbrio e, ao mesmo tempo, um segundo plano conveniente.
| Esquema da máquina | Geometria do rotor | Planos de correção |
|---|---|---|
| Picadora de disco | Disco pesado, L/D claramente inferior a 0,5 | Um: face posterior ou rebordo do disco, com controlo de ambos os apoios |
| De disco com polia-volante maciça | Disco mais polia em consola do veio | Dois: disco e polia, se o resíduo no segundo apoio não desaparecer |
| Picadora de tambor | Tambor com lâminas ao longo do comprimento, L/D à volta de 1 ou superior | Dois: discos das extremidades do tambor |
| Triturador móvel com tambor em consola | Tambor em consola, acesso por uma extremidade | Dois, se houver acesso a ambas as extremidades; caso contrário, um, com controlo de ambos os apoios |
Sobre a regra L/D e a escolha do número de planos, temos um artigo à parte. Numa máquina com desaceleração longa, o segundo plano custa uma paragem extra, e temos isso em conta no cálculo do tempo.
Fontes: ISO 21940-11:2016 · ISO 21940-12:2016
Como fixamos as massas quando há pó combustível à volta
O pó de madeira é combustível, e essa é a principal limitação. Em muitas instalações, simplesmente não se dá autorização para trabalhos a quente dentro da cobertura de uma picadora, por isso discutimos o método de fixação antes da deslocação, não junto à máquina aberta.
- Massas aparafusadas em orifícios de fábrica. Em muitos discos e discos de extremidade de tambores, o fabricante já prevê orifícios para massas de balanceamento. Travamos a rosca: uma máquina com cargas de impacto desaperta tudo o que não estiver travado.
- Remoção de metal por furação no ponto pesado. Método a frio, seguro em ambiente com pó combustível. O programa calcula o diâmetro e a profundidade da furação para a massa necessária. Não furamos em parede fina nem junto aos alojamentos das lâminas.
- Soldadura de uma placa. Apenas com autorização para trabalhos a quente e com a máquina e a zona completamente limpas de pó e estilhas. Soldadura ao longo do contorno, na face posterior do disco ou no disco de extremidade do tambor, afastada dos alojamentos das lâminas. Confirmamos a permissibilidade da soldadura pela documentação do fabricante.
- Não tocamos na fixação das lâminas. Não se podem colocar anilhas sob os parafusos das lâminas ou sob as cunhas: isso altera o aperto e a saliência, ou seja, cria um problema mais perigoso do que o inicial.
- Troca de posição das lâminas. Se o conjunto se dispersou em massa, por vezes basta trocar as lâminas de posição de modo que as posições opostas fiquem equilibradas. Verificamos primeiro esta opção gratuita.
Registamos no relatório a massa, o raio, a posição e o método de fixação de cada massa. Na próxima intervenção, coloca a correção no mesmo raio sem recalcular: um erro no raio é diretamente um erro na massa.
Quando não é possível no local
Digamos com franqueza: parte das deslocações a picadoras termina não com massas, mas com uma lista de trabalhos para a sua equipa de manutenção. Eis os casos típicos.
- As lâminas não estão ajustadas em saliência, ou as cunhas não estão apertadas. Não faz sentido balancear um rotor assim: depois do primeiro reaperto das lâminas, tudo muda.
- Lâmina lascada ou dobrada depois de um prego ou de uma pedra. Isto é substituição, não balanceamento. Aproveitamos para inspecionar também a contra-lâmina e o interior da cobertura.
- Rotor coberto de resina. Primeiro a limpeza até ao metal, depois a medição: o acumulado desprende-se de forma imprevisível, e o balanceamento de ontem morre junto com ele.
- Fissuras no disco ou nos cordões de soldadura do tambor, assentamento no veio danificado. A fase 1x não se repete de arranque para arranque, o cálculo não é fiável, e a máquina precisa de reparação.
- Rolamentos desgastados e carcaças de apoio danificadas. A vibração total é várias vezes maior do que 1x, e no espectro há componentes que não são múltiplos da rotação. As massas não ajudam.
- Ressonância da estrutura ou da construção metálica de apoio, uma história frequente em máquinas elevadas sobre um silo de estilhas. Primeiro a rigidez ou a mudança de rotação, depois o balanceamento.
- A máquina não mantém rotação estável, ou não há acesso aos planos de correção com a máquina parada. Nesse caso, o mais correto é retirar o rotor para a oficina, e dizemo-lo de imediato.
Se a vibração não vier do rotor, recebe uma medição, espectros, sinais no domínio do tempo e um diagnóstico com prioridades, em vez de massas. Sobre os casos em que o balanceamento não ajuda, temos um artigo à parte.
Fontes: ISO 20816-1:2016 · ISO 13373-3:2015
O que recebe e como marcar uma deslocação
Somos engenheiros que desenvolvemos e fabricamos os aparelhos Balanset e que fazemos nós próprios o balanceamento no local. Base em Vila Nova de Gaia, perto do Porto, com deslocações a todo o território de Portugal: serrações, produções de pellets, unidades de celulose, valorização de resíduos de madeira.
Depois dos trabalhos, fica com um relatório: vibração total e 1x em cada apoio, antes e depois, espectros e sinais no domínio do tempo, massas, raios e método de fixação das massas, avaliação por zonas de vibração total com indicação da parte aplicável e da edição da ISO 20816, e, se necessário, cálculo do desequilíbrio residual pelas classes de precisão G da parte aplicável da ISO 21940. O diagnóstico de vibrações com relatório custa 300 EUR por unidade, o balanceamento a partir de 250 EUR, a fatura mínima por visita é de 500 EUR, e o cálculo exato é feito pela calculadora no site.
- Tipo de máquina: de disco ou de tambor, estacionária ou móvel, modelo.
- Rotação do rotor, potência do acionamento, acionamento por correia ou direto.
- Número de lâminas, diâmetro do disco ou do tambor, massa aproximada do rotor.
- Quando e o que se fez às lâminas pela última vez: afiação, substituição, ajuste da saliência.
- Se houve metal ou pedra na carga antes do salto de vibração.
- Valores de medição em mm/s e os pontos, se já mediu.
- Acesso ao rotor com a máquina parada: capota, escotilhas, parte removível da cobertura.
- Se são permitidos trabalhos a quente. Fotografias do rotor, dos apoios e da placa de identificação da máquina.
Se quiser acompanhar a vibração pelos seus próprios meios, vendemos o mesmo aparelho com que trabalhamos: Balanset-1A. Dois acelerómetros, sensor de fase a laser por marca refletora, módulo USB de dois canais e programa para computador portátil. Um e dois planos pelo método dos coeficientes de influência, vibração total e 1x, fase, rotação, espectro FFT e sinal no domínio do tempo, posições fixas e cálculo de furação, coeficientes de influência guardados, balanceamento de afinação (trim), tolerância pelas classes G, arquivo e relatórios. Com afiação regular das lâminas, este é um esquema de trabalho eficaz: medição depois de cada montagem e balanceamento com base nos coeficientes guardados.
Fontes: Especificações do fabricante Balanset-1A · Manual de operação Balanset-1A
Perguntas frequentes
Depois de afiar as lâminas, a máquina vibra. Devo pedir logo o balanceamento?
Não, primeiro verifique a montagem. Limpe os alojamentos de resina, ajuste a saliência de todas as lâminas de forma igual com um gabarito, aperte as cunhas com o binário correto, verifique a folga até à contra-lâmina. Uma saliência desigual provoca ao mesmo tempo um deslocamento de massa e um impacto a cada corte, e isso não se resolve com massa. Se, depois de uma montagem correta, em vazio e com a alimentação parada, a vibração persistir e a componente de rotação 1x dominar, então sim, balanceamento.
Entrou um prego na carga, e a vibração disparou. O balanceamento ajuda?
Primeiro a inspeção. Um prego ou uma pedra lasca o gume, dobra a lâmina, danifica a contra-lâmina, e a massa perdida de um lado do rotor de facto provoca um salto de desequilíbrio. Mas não se pode balancear um conjunto lascado: depois de substituir a lâmina, o quadro muda por completo. A ordem é esta: substituir a lâmina danificada junto com a sua par por massa, inspecionar a contra-lâmina e a cobertura, ajustar a saliência, depois a medição. As massas vêm por último, e só com base no resultado da medição.
É possível soldar massas numa nave com pó de madeira?
Na maioria dos casos, não, e já contamos com isso. O pó de madeira é combustível, e raramente se dá autorização para trabalhos a quente junto a uma picadora aberta. Trabalhamos com métodos a frio: massas aparafusadas em orifícios de fábrica, remoção de metal por furação no ponto pesado, troca de posição das lâminas. Se a soldadura for mesmo autorizada, a máquina e a zona são completamente limpas de pó e estilhas, o cordão é feito ao longo do contorno, afastado dos alojamentos das lâminas, e confirmamos a permissibilidade da soldadura pela documentação do fabricante.
Temos uma picadora de disco. Quantos planos de correção são necessários?
Normalmente, um. O disco é um rotor curto, o seu desequilíbrio de momento é pequeno, e uma única massa na face posterior ou no rebordo do disco corrige ambos os apoios. Acionamos um segundo plano se houver uma polia-volante maciça no veio, ou se o resíduo no apoio mais distante não desaparecer. Já a picadora de tambor, ao contrário, quase sempre exige dois planos, pelos discos das extremidades do tambor.
O transportador de alimentação atrapalha a medição?
Atrapalha, por isso a medição base é feita com a alimentação parada. O transportador e os rolos têm os seus próprios acionamentos, e a sua vibração passa pela estrutura até aos sensores nos apoios do rotor. No espectro, estas componentes veem-se separadamente, não são múltiplas da rotação do rotor, e nós separamo-las. Mas, para calcular as massas, é preciso um vazio limpo: rotação estável e fase 1x estável.
Com que frequência repetir o balanceamento de um triturador de madeira?
Associe isso não ao calendário, mas às lâminas e à limpeza. Cada afiação muda as massas do conjunto, cada acumulação grande de resina muda a distribuição de massa. Um esquema razoável: medição no mesmo ponto depois de cada substituição de lâminas e periodicamente entre elas, balanceamento quando 1x se aproxima do limite da zona. O balanceamento repetido é feito com base nos coeficientes de influência guardados, sem arranques de prova, o que, numa máquina com desaceleração de vários minutos, significa uma ou duas paragens em vez de três ou quatro.
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Respondemos às suas perguntas, esclarecemos os dados iniciais e informamos o que é necessário para o orçamento e a deslocação.