Balanceamento de ventiladores axiais: hélices, pás orientáveis, ventiladores de arrefecimento

O ventilador axial treme mais do que aquilo que pesa: uma hélice leve de grande diâmetro abana a carcaça, a conduta e a cobertura mesmo com um pequeno desequilíbrio. As máquinas axiais têm ainda a sua própria armadilha: uma parte significativa dos casos de «desequilíbrio» acaba por ser dispersão do ângulo de montagem das pás, que não se resolve com massas. Medimos, distinguimos uma coisa da outra e balanceamos a hélice diretamente nos seus apoios, sem a retirar do veio. Base em Vila Nova de Gaia, junto ao Porto, com deslocações a todo o país.

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

Sintomas: como se comporta um ventilador axial desequilibrado

O que denuncia uma máquina axial é que a vibração raramente fica num único ponto. A hélice é leve, a carcaça é fina, os apoios são flexíveis. Por isso treme toda a estrutura: a secção de conduta zune por toda a tubagem, o ventilador de cobertura transmite a vibração ao suporte e à laje, e no aeroarrefecedor tremem o difusor e a estrutura. A queixa chega muitas vezes não do mecânico, mas das pessoas na divisão do piso de baixo.

• A vibração e o zumbido aumentaram depois de substituir uma ou várias pás
• A hélice foi desmontada para limpeza, as pás ficaram em posições trocadas, e a máquina começou a tremer
• Ouve-se um estalar ou um assobio periódico: uma pá toca no anel numa parte da rotação
• A vibração muda de forma percetível ao rodar as pás ou ao alterar o caudal na rede
• Sente-se a vibração com a mão na carcaça do motor, os seus rolamentos começaram a aquecer
• Deslocou-se ou perdeu-se do cubo um contrapeso de balanceamento de fábrica
• Surgiram fissuras na raiz das pás de uma hélice de plástico, o material ficou baço
• O ventilador de cobertura ouve-se dentro das divisões, apesar de a ficha técnica o descrever como silencioso

A roda axial é sensível a pormenores. Com um diâmetro de um metro, uma massa de cinco gramas na ponta da pá já dá uma vibração percetível. Por isso, um contrapeso de fábrica perdido, sujidade acumulada numa única pá ou um pingo de tinta depois de uma reparação já justificam uma medição, não suposições.

Fontes: ISO 13373-5:2020

Construção da hélice e origem do desequilíbrio

A hélice de um ventilador axial é composta por um cubo e por pás, na maioria das vezes desmontáveis: alumínio fundido, plástico reforçado, mais raramente aço soldado. Cada pá tem a sua própria massa, e uma diferença de dezenas de gramas dentro do mesmo conjunto é normal em fabrico. Enquanto as pás estiverem na posição em que a fábrica as deixou depois do balanceamento, o conjunto está equilibrado. Qualquer troca de posição, substituição ou perda de uma peça quebra esse arranjo.

Dispersão do ângulo das pás: parece desequilíbrio, mas não é

Uma pá montada com um ângulo diferente cria uma força aerodinâmica diferente. Essa força gira com a roda e faz tremer a máquina uma vez por rotação, na mesma frequência 1x do desequilíbrio de massa. Por uma única medição à rotação de trabalho, não é possível distingui-los. Nós distinguimo-los pelo comportamento da máquina, e esta é a principal razão pela qual um ventilador axial não pode ser balanceado com o mesmo modelo de um centrífugo.

• Medimos os ângulos diretamente. Com a máquina parada, verificamos o ângulo de montagem de cada pá com um gabarito ou um goniómetro, a partir do plano do cubo. Uma dispersão superior a um ou dois graus já dá uma irregularidade aerodinâmica percetível.
• Mudamos o regime. O desequilíbrio de massa não depende do caudal: feche a válvula, e a amplitude de 1x quase não muda. A componente aerodinâmica muda de forma percetível com a alteração do caudal e do ângulo de ataque.
• Observamos a repetibilidade da fase. Uma massa fixa dá uma fase de 1x estável de arranque para arranque. Uma pá orientável com folga dá uma fase que oscila dezenas de graus.
• Experimentamos uma massa. Se uma correção corretamente calculada reduz a vibração apenas até um certo nível, e o remanescente depende do regime, então estamos a compensar a aerodinâmica com uma massa. É um beco sem saída: noutro regime a vibração regressa.

Daqui decorre diretamente a ordem de trabalho: primeiro ajustar todos os ângulos das pás de forma igual, com um gabarito ou com a escala própria do mecanismo, e só depois balancear. A ordem inversa significa trabalho a dobrar, porque, depois de ajustar os ângulos, a correção terá de ser calculada de novo.

O que verificamos antes da primeira massa

O algoritmo geral para distinguir o desequilíbrio de outras causas está descrito no artigo sobre como determinar a causa da vibração. Aqui fica apenas o que verificamos especificamente numa máquina axial, com o equipamento parado e bloqueado.

• Ângulos de montagem de todas as pás e a sua dispersão, folga e fixação do mecanismo de orientação
• Ajuste das pás no cubo: binário de aperto da fixação, sinais de fretting (desgaste por micro-movimentos na ligação) e de encruamento nas superfícies de assentamento
• Folga radial pá-anel ao longo de toda a circunferência e sinais de roçamento nas pontas das pás e na carcaça
• Fissuras na raiz das pás, lascas e degradação do plástico, erosão das arestas de entrada de alumínio
• Contrapesos de balanceamento de fábrica: se estão todos no lugar, se estão apertados, se não há corrosão por baixo
• Rolamentos do motor pelo espectro: o motor no fluxo suporta a hélice em consola, e os seus rolamentos são os apoios do rotor
• Fixação do motor nos suportes e soldaduras dos suportes na carcaça: um suporte fissurado altera tanto a rigidez como a folga
• Flexibilidade da estrutura de apoio: isoladores de vibração da secção de conduta, suporte de cobertura, estrutura do aeroarrefecedor. Na desaceleração livre, verificamos se não há ressonância (amplificação da vibração quando a rotação coincide com a frequência própria da estrutura) perto da rotação de trabalho

Há uma regra à parte para as máquinas que trabalham dentro de um anel. Se a folga pá-anel for, nalguns pontos, menor do que a de fábrica, apuramos primeiro a causa: apoios antivibráticos afundados, desvio do motor nos suportes, deformação da carcaça. Não se pode colocar uma massa de prova numa roda que já quase toca no anel: uma alteração na flexão pode acabar em roçamento à rotação de trabalho.

Fontes: ISO 13373-3:2015

Como decorre o balanceamento do ventilador axial

1. Pedido

   Análise da máquina por fotografias

   O cliente envia fotografias da hélice dos dois lados, o diâmetro, o número e o material das pás, a rotação, e a configuração: de conduta, de cobertura, de parede ou aeroarrefecedor. Respondemos onde ficará o plano de correção (o local no rotor para as massas de correção), com que se vão fixar as massas e que acesso é necessário.

2. Mecânica

   Ângulos, ajustes, folgas

   Bloqueamos o arranque e percorremos a lista de verificação acima. Se a dispersão dos ângulos das pás for grande, ajustamo-los com um gabarito antes de qualquer arranque. Isto elimina a parte aerodinâmica da vibração e deixa para o balanceamento apenas a parte de massa.

3. Arranque 0

   Medição inicial

   Colocamos dois acelerómetros nos escudos dos rolamentos do motor, junto ao rolamento dianteiro e ao traseiro, direção radial e a mesma em todos os arranques. Colamos a marca refletora no cubo ou na ogiva (cone frontal), e apontamos o sensor laser de fase através do coletor de entrada ou de uma escotilha. Registamos a rotação, a vibração global (o nível total de oscilações de todas as causas em conjunto), a 1x com fase e o espectro — a decomposição da vibração por frequências.

4. Marcação

   Pás como posições fixas

   Numeramos as pás no sentido de rotação e introduzimo-las no programa como posições fixas. A partir daqui, o aparelho não responde com um ângulo, mas com o número da pá e a massa, dividindo-a, se necessário, entre duas posições vizinhas. Fica excluído o erro no sentido de contagem.

5. Massa de prova

   Massa pequena, fixação segura

   Para uma hélice leve, a massa de prova é pequena, muitas vezes 5–15 gramas. Fixamo-la com parafuso no cubo ou num local de fixação próprio, nunca a meio da pá. Consideramos válido um arranque em que a amplitude de 1x mudou 20–30% ou a fase 20–30 graus.

6. Correção

   Massas ou troca de posição das pás

   O programa indica a massa e a posição. Colocamos a massa definitiva no local próprio do cubo ou, se o desequilíbrio for grande, redistribuímos a massa por seleção das pás e completamos o remanescente com uma massa pequena. Um arranque de afinação (trim) elimina o remanescente de vibração sem novos arranques de prova.

7. Controlo

   Medição final e relatório

   Medição de controlo no mesmo regime e com a mesma rotação. No relatório entram os valores antes e depois em cada ponto, os ângulos das pás, as massas e as posições das massas, os espectros e os coeficientes de influência guardados da sua máquina.

Fontes: Manual de operação Balanset-1A

Um plano ou dois, e onde ficam

A hélice axial é um disco clássico: a largura do cubo é muito menor do que o diâmetro, e a relação comprimento/diâmetro L/D é claramente inferior a 0,5. Por isso, na maioria dos casos, basta um plano de correção. Este fica no cubo: a face posterior, o aro para os contrapesos de fábrica ou o anel de fixação das pás. Um arranque de prova, uma instalação de massas, trabalho rápido.

Dois planos são precisos com menos frequência, mas há casos típicos. Um cubo longo, do tipo tambor. Uma máquina de dois estágios com duas hélices no mesmo veio. E o caso mais frequente: um motor dentro do fluxo, cujo próprio ventilador de arrefecimento no extremo traseiro do veio dá o seu contributo à vibração. Nesse caso, o segundo plano passa a ser esse ventilador ou a face traseira do rotor, e o aparelho calcula as duas correções numa única série de arranques pelo método dos coeficientes de influência — a partir da reação medida da máquina à massa de prova.

A regra L/D e o custo do segundo plano estão explicados no artigo sobre balanceamento num e em dois planos. O sinal prático para uma máquina axial é simples: se, depois da correção num único plano, a vibração no rolamento traseiro do motor continuar alta, existe no sistema uma componente de momento (um par de forças que abana o rotor pelas duas extremidades), e passamos para dois planos.

Fontes: ISO 21940-11:2016

Fixação de massas sem soldadura e seleção de pás por massa

Não aplicamos soldadura nas hélices axiais em circunstância nenhuma. O alumínio fundido empena com o calor, a estrutura junto à soldadura muda, a pá fina deforma-se, e o perfil da pá é precisamente a aerodinâmica da máquina. O plástico, por princípio, não se solda. Por isso, aqui todo o arsenal de fixação é mecânico, e o primeiro passo é procurar o que o fabricante previu: presilhas no aro do cubo, massas em segmento numa ranhura, furos roscados para chapas. Um local próprio com limite de massa de fábrica é sempre melhor do que uma solução improvisada.

Se não houver locais próprios, funciona a fixação por parafuso: um pacote de anilhas ou uma chapa num parafuso através de um furo no cubo ou no anel de fixação das pás, com controlo do aperto e travamento da rosca. A remoção de material por furação só é admissível na parte maciça do cubo e só onde o fabricante o permite; o programa do Balanset-1A calcula o diâmetro e a profundidade da furação. O que nunca fazemos: não colamos nem penduramos massas nas pás. A força centrífuga na ponta da pá arranca uma massa colada, a massa solta voa pela conduta, e qualquer saliência no perfil faz ruído e prejudica o escoamento. Uma massa magnética só é admissível como massa de prova, num cubo de aço, e é retirada antes de entregar a máquina.

Numa roda com pás desmontáveis, muitas vezes compensa mais não acrescentar massa nenhuma, mas redistribuir a que já existe. As pás são retiradas e pesadas uma a uma, com precisão ao grama, juntamente com a sua fixação. Depois o conjunto é distribuído pelas posições de forma a minimizar o vetor de massa total: a mais pesada em frente à seguinte em massa, e assim sucessivamente à volta. Esta disposição elimina a maior parte do desequilíbrio, e o remanescente completa-se com uma pequena massa no cubo, através de um balanceamento normal.

• Não surge nada de estranho no fluxo: nem saliências, nem fixações, a aerodinâmica mantém-se igual à de fábrica
• Não há nada que se possa desapertar e projetar: o resultado não depende do aperto nem da corrosão de massas acrescentadas
• A diferença de massa das pás é precisamente a principal origem do desequilíbrio de uma roda montada; a troca de posição ataca a causa, não a consequência
• A substituição de uma pá danificada deixa de ser uma lotaria: a nova é escolhida por massa em função da retirada, ou recalcula-se a disposição de todo o conjunto

Na remontagem, controlamos o binário de aperto e o ângulo de montagem de cada pá. Caso contrário, junto com a ordem correta das massas, é fácil introduzir dispersão nos ângulos, e a vibração muda de natureza, de massa para aerodinâmica. Os métodos de fixação de massas de correção, em termos gerais, estão explicados num artigo à parte sobre a fixação de massas.

Quando o balanceamento no local não é possível ou não é necessário

Uma lista honesta de limitações poupa-lhe uma deslocação, e a nós a reputação. Eis os casos em que paramos e propomos outra coisa.

• A vibração é causada por dispersão de ângulos, mas não há regulação: as pás são fundidas de uma só peça com o cubo e estão deformadas. A aerodinâmica não se corrige com massas; a roda é reparada ou substituída
• Folga no mecanismo de orientação: a fase é instável, o coeficiente de influência não é fiável. Primeiro a reparação do mecanismo, depois o balanceamento
• Uma pá toca no anel. Primeiro restabelecemos a folga: alinhamos o motor nos suportes, verificamos os apoios antivibráticos e a geometria da carcaça
• Fissura na raiz de uma pá ou no cubo. Não se pode balancear: a vibração desce, o único sinal externo desaparece, e uma pá que se solta à rotação de trabalho perfura a carcaça
• O plástico da hélice delaminou-se ou degradou-se pela temperatura e pelos raios ultravioleta. Acrescentar massa a este material é perigoso; a roda é substituída na íntegra
• Ressonância do suporte de cobertura, da secção de conduta ou da estrutura: na desaceleração livre vê-se um pico perto da rotação de trabalho, a fase é instável. Primeiro a rigidez da estrutura ou a mudança de rotação; os sinais de ressonância estão explicados num artigo à parte
• Vibração global várias vezes superior à 1x: rolamentos do motor, causas elétricas, folgas mecânicas. Fazemos o diagnóstico e dizemos o que tratar, mas não indicamos massas
• A rotação não se mantém: o acionamento é controlado pela temperatura e oscila constantemente. Só balanceamos se o responsável técnico conseguir fixar a frequência durante os trabalhos

Se a vibração, depois de um balanceamento correto, não descer ou regressar rapidamente, as causas normalmente não estão nas massas. Sete cenários deste tipo estão explicados no artigo sobre porque é que o balanceamento não resolve.

O que recebe e como marcar uma visita

O resultado do trabalho não é apenas uma máquina silenciosa. O cliente recebe um relatório: a vibração inicial e residual em cada ponto de medição em mm/s RMS (valor eficaz — é assim que medem todos os vibrómetros), separadamente a componente síncrona 1x, os ângulos de montagem das pás medidos e a sua dispersão, as massas e as posições de todas as massas instaladas. Se foi feita seleção por massa, o relatório inclui o esquema de disposição das pás. Mais a avaliação por zonas segundo a parte aplicável da ISO 20816, com a ressalva da edição. Os coeficientes de influência da sua máquina são guardados: o balanceamento seguinte do mesmo ventilador dispensa arranques de prova.

Quem balanceia são engenheiros que desenvolvem e fabricam os aparelhos Balanset e que trabalham eles próprios com eles no local. diagnóstico vibratório com relatório 300 EUR por unidade, balanceamento a partir de 250 EUR, valor mínimo faturado por visita 500 EUR, o cálculo exato para a sua máquina é dado pelo simulador no site. Vários ventiladores na mesma instalação compensa mais resolvê-los numa só visita.

• Fotografias da hélice dos dois lados e fotografias do motor com a sua fixação
• Diâmetro da roda, número de pás, material: alumínio, plástico, aço
• Rotação de trabalho e tipo de regulação: válvula, variador, orientação das pás
• Configuração: de conduta, de cobertura, de parede, aeroarrefecedor, desenfumagem
• Como se abre o acesso ao cubo: coletor, escotilha, secção desmontável da conduta
• Se existem contrapesos de balanceamento de fábrica e os respetivos locais de encaixe
• A sua janela de paragem e quem é responsável pelo bloqueio do arranque

Base em Vila Nova de Gaia, junto ao Porto, com deslocações a todo o país. Envie as respostas desta lista, e diremos com clareza: se a sua máquina pode ser balanceada no local, se é preciso primeiro ajustar os ângulos das pás, ou se a roda precisa de reparação antes de qualquer massa.

Fontes: ISO 20816-1:2016 · Especificações do fabricante Balanset-1A

Perguntas frequentes

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