AXILINEEquilibragem de centrífugas decanter: o que é realmente possível fazer no local
O decanter abana, a proteção por vibração dispara no fim do ciclo e a assistência do fabricante fala em prazos de semanas. Chegamos com o analisador de vibrações Balanset-1A, separamos pelo espetro o contributo do tambor, do sem-fim, do redutor e do sedimento, e dizemos com franqueza: isto é um desequilíbrio que se trata com massas nas posições de série, ou é desgaste, e o caminho é a assistência. Base em Vila Nova de Gaia, junto ao Porto; deslocações em todo o Portugal.
Dois rotores coaxiais: porque é que o decanter não se parece com as outras centrífugas
Dentro do decanter giram duas massas no mesmo eixo. O tambor atinge a rotação de trabalho, tipicamente de 2000 a 4000 rpm. O sem-fim roda à mesma velocidade menos o diferencial — de algumas unidades ou dezenas de rotações por minuto —, imposto pelo redutor planetário ou cicloidal no topo. O tambor apoia-se em duas chumaceiras principais; o sem-fim, ainda, nos seus próprios rolamentos dentro dos munhões do tambor.
Para a vibração, isso são duas frequências de rotação muito próximas. O tambor dá a sua componente 1x, o sem-fim a dele, frações de hertz abaixo. Na carcaça somam-se e produzem batimentos: o nível «respira» lentamente, com um período de segundos a minutos. Um vibrómetro comum mostra um número aos saltos, pelo qual não se percebe qual dos rotores é o culpado. Nós separamo-los com um espetro de alta resolução — a decomposição da vibração por frequências — e pela fase, isto é, o ângulo que liga a oscilação à marca no tambor.
A segunda particularidade é a geometria. O rotor é alongado, a relação comprimento/diâmetro chega a três ou quatro, e parte das máquinas trabalha perto ou acima da primeira frequência crítica — a rotação a que o rotor entra em ressonância. Formalmente, isso é a zona dos rotores flexíveis segundo a parte aplicável da ISO 21940, e massas nos topos nem sempre compensam a flexão do meio. Sobre rotações críticas temos um artigo próprio; aqui interessa a conclusão: num decanter olhamos sempre para o comportamento da amplitude e da fase na aceleração e na paragem por inércia antes de prometer resultados.
Fontes: ISO 21940-12:2016
De onde vem o desequilíbrio num decanter
As fontes de desequilíbrio desta máquina são específicas, e metade delas não se trata com massas.
Sedimento na parede do tambor
O bolo — o sedimento desidratado — acumula-se de forma desigual, sobretudo na parte cónica seca, onde a camada não é retida pelo anel de líquido. É um desequilíbrio variável: cresce até ao fim do ciclo, desaparece em parte com a lavagem e assenta de forma nova a cada arranque. Massas não o compensam: depois da lavagem seguinte, a máquina abanará ainda mais.
Desgaste das espiras do sem-fim
O abrasivo desgasta os bordos das espiras de forma desigual ao longo da circunferência. A recarga dura lasca-se, as pastilhas de metal duro soltam-se e vão com o sedimento. A perda de uma única pastilha no raio da espira já dá, à rotação de trabalho, uma força considerável. O sinal: o nível mudou aos saltos e mantém-se com a máquina limpa.
A zona de descarga e os casquilhos
As janelas de descarga do sedimento e os casquilhos de proteção trabalham como sob jato de areia, e aqui a erosão é assimétrica. Somam-se as placas de descarga do líquido no topo oposto, se tiverem sido trocadas fora de jogo completo.
Reparação e montagem
Depois de uma nova recarga do sem-fim, a massa fica distribuída de outra forma que não a da equilibragem de fábrica. Um tambor montado fora das marcas e massas de série trocadas de posição dão o mesmo efeito. Se o decanter começou a abanar logo a seguir a uma reparação, é para aqui que olhamos primeiro.
Rolamentos e redutor
Os rolamentos internos do sem-fim e as chumaceiras principais dão picos em frequências não múltiplas da rotação. O redutor acrescenta componentes de engrenamento e bandas laterais. Não é desequilíbrio, as massas aqui são inúteis — mas, de ouvido, na fábrica soa tudo igual.
Apoios e tubagens
O decanter assenta normalmente em apoios antivibráticos. Um apoio abatido, um quadro fissurado, uma tubagem de alimentação ligada rigidamente mudam o quadro de vibração sem um único grama de desequilíbrio. Verifica-se à mão e com uma medição em dez minutos, por isso é o primeiro ponto da inspeção.
Fontes: ISO 281:2007
Primeiro a lavagem, depois as conclusões
Uma medição com a máquina suja quase não serve: vê-se a soma do desequilíbrio do rotor com o padrão aleatório da acumulação. Por isso a ordem é rígida. Medição tal como está, depois lavagem do tambor segundo o vosso procedimento CIP ou à mão, depois nova medição com a máquina limpa, à mesma rotação, de preferência com água ou vazia.
A diferença entre as duas medições é, por si só, um diagnóstico. Desapareceram uns oitenta por cento do nível: o problema está no processo, e a resposta certa é o procedimento de lavagem e um limiar de vibração, não massas. O nível manteve-se: trabalhamos a mecânica. Como distinguir desequilíbrio de desalinhamento de eixos e de defeitos de rolamentos pelo espetro está explicado nos nossos artigos de diagnóstico. Aqui acresce apenas a especificidade do decanter: os batimentos, a 1x do tambor separada da 1x do sem-fim, o comportamento na paragem por inércia.
- Lave o tambor antes da nossa chegada e registe a hora da lavagem.
- Garanta a possibilidade de manter uma rotação de trabalho estável durante alguns minutos, sem ciclos de aceleração e travagem.
- Exporte as tendências da monitorização de vibração de série dos últimos meses, se existir.
- Encontre a página do manual do fabricante sobre equilibragem e intervenções admissíveis no rotor.
- Liberte o acesso às chumaceiras principais e aos cubos dos topos do tambor.
- Recorde o que mudou antes de a vibração subir: matéria-prima, floculante, reparação, placas de descarga.
Fontes: ISO 13373-3:2015
Os quatro desfechos de uma deslocação a um decanter
Pelos resultados da medição com a máquina limpa, o cenário reduz-se a um de quatro, e dizemo-lo em voz alta antes de tocar no rotor.
| O que a medição mostrou | Conclusão | O que fazemos |
|---|---|---|
| Domina a 1x do tambor, a fase é estável de arranque para arranque, o fabricante admite massas nas posições de série | Desequilíbrio do tambor | Equilibramos no local, em um ou dois planos nos cubos dos topos, com relatório antes e depois |
| O nível desapareceu com a lavagem e regressa no fim do ciclo | Acumulação desigual de sedimento | Não colocamos massas. Ajudamos a definir o procedimento de lavagem e o limiar de paragem por vibração |
| A 1x mantém-se com o rotor limpo, o salto de nível coincidiu com uma reparação ou com a perda de recarga, os batimentos apontam para a frequência do sem-fim | Desequilíbrio ou desgaste do sem-fim | Não se trata no local. Parecer com números para a peritagem do sem-fim e equilibragem na assistência |
| Picos nas frequências dos rolamentos, componentes de engrenamento do redutor, ressonância do quadro ou dos apoios antivibráticos | Não é desequilíbrio | Diagnóstico, recomendação de reparação, medição de controlo depois dela |
A medição com separação de causas e o parecer recebe-os em qualquer dos desfechos: até a recusa de equilibrar assenta em números, não numa opinião.
Como decorre a equilibragem do tambor, quando é possível
- 01
Preparação com a máquina parada
Paramos e bloqueamos o acionamento. Inspecionamos os cubos dos topos e as posições de equilibragem de série: furos aparafusados, anéis, alojamentos roscados. Colamos a marca refletora de fase no tambor — não na polia nem no redutor: a fase tem de vir precisamente do tambor.
- 02
Sensores nas chumaceiras principais
Os dois acelerómetros vão nos corpos das chumaceiras principais, na direção radial, normalmente horizontal: sobre apoios antivibráticos, a máquina é mais flexível nessa direção. O sensor de fase laser aponta-se para a marca; se necessário, acrescentamos um ponto de controlo no topo do redutor.
- 03
Medição inicial e separação dos rotores
Registamos a vibração global, a 1x com fase, a rotação, o espetro FFT e o sinal no tempo em cada chumaceira. A resolução do espetro é escolhida de modo a separar a 1x do tambor da 1x do sem-fim, que diferem no valor do diferencial. Observamos a paragem por inércia — a paragem livre depois de desligar o acionamento: onde a amplitude e a fase mudam depressa, aí há ressonância.
- 04
Arranques de ensaio e coeficientes de influência
Colocamos uma massa de ensaio pesada numa posição de série do primeiro plano de correção e fazemos um arranque; depois o mesmo no segundo. Alteração válida: a amplitude da 1x em 20–30 por cento ou a fase em 20–30 graus. É assim que o equipamento obtém os coeficientes de influência — a forma exata como o seu sistema de rotor, apoios e quadro responde à massa acrescentada.
- 05
Massas de correção
O programa dá a massa e o ângulo e, no modo de posições fixas, logo a repartição pelos furos de série. Fixação apenas aparafusada, com os elementos de série, controlo do binário de aperto e travagem da rosca. Soldadura num tambor de aço inoxidável está excluída; furação sem autorização escrita do fabricante também.
- 06
Controlo, ciclo com produto, relatório
Arranque de controlo nos mesmos pontos e no mesmo regime; se necessário, um retoque. A tolerância calcula-se pela classe G — a classe de precisão de equilibragem — da parte aplicável da ISO 21940; a classe-alvo vem do manual do fabricante. Depois observamos o nível num ciclo com produto e emitimos o relatório. Os coeficientes de influência ficam guardados: a próxima equilibragem trim (retoque rápido) levará um único arranque.
Fontes: ISO 21940-11:2016 · Manual de operação Balanset-1A
Quando não vai dar no local: o sem-fim, as proibições do fabricante, o rotor flexível
O sem-fim é a principal fronteira honesta. Os seus planos de correção estão dentro do tambor, e só lá se chega desmontando o rotor por completo. Depois da desmontagem, a equilibragem tem de ser feita em máquina: primeiro o sem-fim sozinho, depois o rotor montado, com controlo dos assentamentos e dos empenos. Isso é trabalho de assistência, e dizemo-lo logo, não ao fim de quatro arranques de ensaio.
A segunda fronteira é a documentação. Vários fabricantes só admitem intervenções no rotor do decanter na sua própria assistência, com certificação posterior. Não contornamos essas exigências: trabalhamos estritamente nas posições de série, ou ficamos pelo diagnóstico. A terceira fronteira é o rotor flexível, que muda a forma da flexão dentro da gama de trabalho: equilibrar a uma rotação não garante a norma noutra, e o lugar certo para uma máquina dessas é um banco de equilibragem com aceleração.
- O que recebe em vez da equilibragem: níveis e 1x com fase em cada chumaceira, espetros, paragem por inércia, separação dos contributos do tambor, do sem-fim, do redutor e do sedimento.
- Parecer sobre a causa provável e lista do que verificar na desmontagem: espiras, recarga, pastilhas, assentamentos dos munhões, rolamentos internos do sem-fim.
- Relatório com o qual a conversa com a assistência passa a ser sobre números, não sobre sensações. E que fixa o estado antes da reparação.
- Medição de controlo depois da reparação e, se o fabricante o admitir, equilibragem de retoque do tambor nos planos de série.
O ambiente: execuções alimentares e químicas, produto, apoios antivibráticos
Os decanters alimentares e as máquinas de estações de tratamento trabalham com um produto que ninguém quer ver nas ferramentas: antes do trabalho a máquina é lavada, e os nossos sensores e fixações também. Nas zonas sanitárias, a instalação de massas não pode criar fendas nem bolsas mortas — por isso, apenas posições de série e elementos de fixação de série. As execuções químicas acrescentam meio corrosivo e, não raro, zona com risco de explosão: a ordem de trabalhos é acordada de antemão com o vosso serviço. E em todo o lado vale a regra dos tambores inoxidáveis: nada de soldadura nem furos improvisados.
Uma nota sobre os apoios antivibráticos. Uma máquina sobre apoios flexíveis tem o direito de mexer visivelmente a carcaça, e isso nem sempre é uma avaria. A avaliação é feita pela parte aplicável da ISO 20816, com a ressalva do tipo de apoios e dos pontos de medição, mas o mais informativo é a tendência: a comparação com o nível a que esta mesma máquina trabalhava tranquila. Por isso, as tendências da monitorização de série são a primeira coisa que pedimos.
Fontes: ISO 20816-1:2016
Preço, prazos e o que enviar para avaliação
O diagnóstico de vibrações com relatório custa 300 EUR por máquina, a equilibragem acresce a partir de 250 EUR, a fatura mínima por deslocação é de 500 EUR; o valor exato é calculado pela calculadora no site. Nos decanters pedimos sempre os dados de antemão: deles depende o próprio formato da deslocação — equilibragem do tambor nos planos de série ou medição com parecer.
Envie o modelo e a foto da chapa de características, a rotação do tambor, o tipo de produto, fotos dos cubos dos topos e das chumaceiras principais, a página do manual sobre equilibragem e um historial breve: o que mudou antes de a vibração subir. Respondemos, no próprio dia útil, sobre o que é realmente possível fazer no local.
Quem se desloca são os engenheiros que desenvolvem e fabricam os equipamentos Balanset e que equilibram eles próprios com eles no terreno. Trabalhamos com o Balanset-1A: dois acelerómetros, sensor de fase laser, módulo USB de dois canais e software no portátil. Para um parque de decanters, o mesmo equipamento pode ficar com a vossa equipa: a equilibragem trim com os coeficientes guardados leva um arranque, e para bancada de reparação existe a versão Balanset-1A OEM, sem mala.
Base em Vila Nova de Gaia, junto ao Porto. Deslocações em todo o Portugal; no norte, normalmente no prazo de um a dois dias úteis.
Fontes: Especificações do fabricante Balanset-1A
Perguntas frequentes
É possível equilibrar o sem-fim do decanter no local?
Não. O sem-fim roda dentro do tambor, os seus planos de correção são inacessíveis sem a desmontagem completa do rotor, e depois da desmontagem a equilibragem tem de ser feita em máquina. No local podemos outra coisa: mostrar pelo espetro e pelos batimentos que a fonte é mesmo o sem-fim e entregar os números para a assistência. Isso evita desmontar às cegas.
A vibração do decanter ondula suavemente a cada poucos segundos. O que é?
Batimentos clássicos. O tambor e o sem-fim rodam a frequências próximas, com uma diferença igual ao diferencial, e as suas componentes à rotação ora se somam, ora se subtraem. Batimentos pronunciados significam que ambos os rotores têm desequilíbrio considerável, e cada um tem de ser tratado à parte.
Depois da lavagem do tambor a vibração desapareceu. É precisa uma equilibragem?
Provavelmente não. Se a máquina limpa fica dentro do nível habitual, não há desequilíbrio mecânico que valha a pena tratar com massas. A ferramenta de trabalho aqui é o procedimento: lavagem por tempo ou por limiar de vibração, controlo do floculante e da alimentação. Equilibrar um rotor sujo não se pode: fixaria com massas um padrão aleatório de acumulação.
Qual é a norma de vibração de uma centrífuga decanter?
Não há um número único. A avaliação faz-se pela parte aplicável e pela edição da ISO 20816, tendo em conta a flexibilidade dos apoios — e os decanters estão quase sempre sobre apoios antivibráticos, o que desloca os limites. Mais práticos são dois referenciais: os valores-limite do manual do fabricante e a tendência da sua máquina. Um aumento de uma vez e meia face ao nível habitual é motivo para medir, mesmo que o número esteja formalmente dentro da tolerância.
A proteção por vibração dispara no fim do ciclo. Podemos subir o limiar e continuar a trabalhar?
Subir o limiar às cegas é perigoso: a estas rotações, uma destruição desenvolve-se depressa. Primeiro, uma medição com separação de causas. Se o nível cresce por causa do sedimento, trata-se com o procedimento de lavagem, e não será preciso mexer no limiar. Se cresce a componente à rotação com o rotor limpo, o problema é mecânico, e trabalhar contornando o bloqueio aproxima a avaria.
O decanter começou a abanar depois da recarga do sem-fim. A equilibragem no local ajuda?
Quase de certeza que não. A recarga muda a distribuição de massa pelas espiras, e esse desequilíbrio está no sem-fim, ao qual no local não há acesso. O percurso certo: equilibragem do sem-fim em máquina antes da montagem, depois controlo do rotor montado. Nós fazemos a medição antes do envio para reparação, a de controlo depois e, com a autorização do fabricante, o retoque do tambor nos planos de série.
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