Equilibragem de induzidos de máquinas de coletor e de rotores de geradores no local de funcionamento

O induzido voltou da reparação e a grua volta a roncar. Ou o gerador está quase silencioso em vazio e, em carga, começa a abanar a base. São duas máquinas diferentes e duas causas diferentes, mas a pergunta que nos traz é a mesma: equilibrar ou procurar outra coisa. Medimos a amplitude e a fase da componente à rotação nas duas chumaceiras e respondemos a essa pergunta antes de a primeira massa aparecer nas mãos.

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

Sintomas: com que problemas nos chamam para induzidos e geradores

Quase sempre há um acontecimento. Uma reparação com substituição de cinta, a retificação do coletor, uma ventoinha nova no veio, um semiacoplamento montado à prensa, o gerador mudado para outra base. Recorde esse acontecimento antes de ligar: encurta o diagnóstico numa hora e elimina logo metade das hipóteses.

• O induzido voltou da reparação com cinta nova ou depois de impregnação, e a vibração é maior do que antes da reparação
• As escovas faíscam em toda a travessa, o coletor escurece às faixas, e no porta-escovas sente-se com a mão mais vibração do que na tampa do rolamento
• A vibração do gerador cresce com a carga e cai quando ela é retirada, sem alteração da rotação
• A vibração cresce com a corrente de excitação e continua a subir à medida que o rotor aquece
• Dois arranques seguidos dão amplitude e fase da 1x diferentes, com o regime igual
• Tudo começou depois da troca da ventoinha de arrefecimento no veio ou da montagem à prensa de um semiacoplamento novo
• O rolamento do lado do coletor vibra claramente menos do que o do lado do acionamento
• O grupo eletrogéneo abana a base, mas no próprio gerador a componente à rotação é pequena
• Uma medição de ronda colocou a máquina na zona C ou D da parte aplicável da ISO 20816 (vibração elevada ou inadmissível)

O sintoma caro aqui não é o ruído. O desequilíbrio residual cria uma força radial rotativa que se soma ao peso do rotor e à carga axial. No cálculo de vida útil segundo a ISO 281 ela não entra, se ninguém a lá tiver posto — por isso o rolamento do lado do plano pesado avaria antes do prazo calculado, e isso parece um defeito de fábrica.

Fontes: ISO 281:2007 · ISO 20816-1:2016

Construção: de onde vem o desequilíbrio num induzido e num rotor de gerador

Num ventilador o desequilíbrio está quase sempre num único sítio; num induzido e num rotor de gerador junta-se de quatro ou cinco pequenos contributos num raio grande. Eis o que procuramos em primeiro lugar.

• Induzidos de máquinas de corrente contínua de gruas, tração e máquinas-ferramentas: rotor comprido, relação comprimento/diâmetro claramente acima de 0,5, logo praticamente sempre dois planos de correção
• Rotores de geradores de grupos diesel e a gás: trabalham em grupo com o acionamento, pelo que a vibração do grupo e a vibração do rotor têm de ser separadas antes do cálculo
• Rotores de geradores acionados a 1500 e 3000 rpm: as exigências para o residual são mais apertadas, porque a força centrífuga cresce com o quadrado da frequência de rotação
• Rotores com excitatriz sem escovas: no veio vai ainda outro núcleo com a ponte de díodos, uma massa adicional com o seu próprio desequilíbrio e a sua própria fixação

Coletor e anéis coletores: o que a equilibragem não cura

É a primeira bifurcação em qualquer máquina de coletor. O empeno do coletor e o desequilíbrio do induzido produzem queixas parecidas, mas tratam-se de formas opostas. A equilibragem não elimina o empeno e, inversamente, um coletor perfeitamente retificado não salva do desequilíbrio.

O mecanismo é simples. A escova tem de manter o contacto com a superfície de trabalho. O empeno radial do coletor, lamelas de alturas desiguais, mica saliente ou uma ovalização depois de um sobreaquecimento fazem a escova saltar. O contacto interrompe-se, aparece o faiscamento, cresce o desgaste das escovas e das lamelas, e o próprio porta-escovas começa a vibrar. No espetro isto vive lá em cima: na frequência de passagem das lamelas — o número de lamelas multiplicado pela frequência de rotação — e nos seus harmónicos. Na chumaceira, esse pico pode parecer modesto, por isso colocamos um sensor adicional perto da travessa.

Verifica-se tudo isto sem instrumento. Um comparador na superfície de trabalho, com o rotor rodado devagar, dá o empeno radial; o mesmo comparador lamela a lamela mostra as diferenças de altura; e uma inspeção mostra o estado do rebaixamento da mica e dos talões. O tratamento é mecânico: retificação, rebaixamento da mica, polimento e assentamento das escovas ao coletor.

Nos geradores com anéis coletores o quadro é o mesmo, mas mais simples. São dois anéis, lisos; a excentricidade de um anel ou uma canelura gasta dão faiscamento e queimaduras, não desequilíbrio do rotor. Numa máquina sem escovas esta bifurcação nem existe, e o diagnóstico é mais curto.

Num induzido, a ordem de trabalhos é uma só: primeiro a mecânica do coletor, depois a equilibragem. Se se colocarem massas e a seguir se retificar o coletor, o metal removido sai de forma assimétrica e toda a correção tem de ser recalculada. A lógica geral de procura da fonte de vibração pelo espetro está no artigo sobre como identificar a causa da vibração; aqui aplicamo-la à máquina de coletor.

O gerador no grupo: o contributo do acionamento e as causas elétricas

Um gerador quase nunca trabalha sozinho. De um lado, um diesel, um motor a gás, uma turbina ou uma tomada de força; do outro, a excitatriz e a carga. A vibração que ouve é a soma, e a equilibragem só remove uma das parcelas.

A máquina de acionamento tem as suas frequências próprias, abaixo da de rotação. Num diesel a quatro tempos são a metade da frequência de rotação e a frequência de ignições, igual à rotação multiplicada pelo número de cilindros e dividida por dois. Cilindros a trabalhar de forma desigual, um injetor em mau estado, compressões diferentes elevam essas componentes baixas. Nenhuma massa no rotor do gerador lhes toca. No mesmo saco entram o acoplamento elástico fatigado entre o diesel e o gerador e os apoios antivibráticos da base abatidos.

Num motor elétrico, as causas elétricas eliminam-se cortando a alimentação. Num gerador não há alimentação para cortar, mas há três regimes que se percorrem numa só visita: rotação com o rotor sem excitação, vazio com excitação e carga por escalões. O desequilíbrio não depende nada da excitação nem da corrente de carga e, nos três regimes, dá a mesma 1x com fase repetível. Tudo o que muda com a corrente aponta para a parte elétrica e para o estado térmico do rotor.

A passagem pelos regimes e o corte da excitação na paragem por inércia são combinados com o vosso pessoal e só se fazem onde for seguro para a máquina e para os consumidores. Nas instalações onde o gerador não pode ser aliviado de carga, limitamo-nos ao regime que puderem dar e registamos isso no relatório com franqueza.

Mais uma particularidade dos grupos sobre base comum. O grupo eletrogéneo assenta quase sempre em apoios antivibráticos de borracha, ou seja, numa base flexível, e a vibração admissível para ele, pela parte aplicável da ISO 20816, é maior do que para a mesma máquina em fundação rígida. Um apoio abatido ou fissurado funciona como pé coxo e baloiça a base inteira. Verifica-se antes da equilibragem, não depois.

Fontes: ISO 13373-3:2015 · ISO 20816-1:2016

O que verificamos antes de pegar nas massas

A inspeção leva de meia hora a uma hora: parte das verificações à mão, com a máquina parada e bloqueada; parte com instrumentos, com ela a trabalhar. Em induzidos e geradores é mais longa do que o habitual, porque aqui as zonas proibidas são mais numerosas do que as permitidas.

• Cintas: fissuras no verniz, marcas de deslizamento, desvio das marcas de alinhamento, som abafado à percussão em vez de sonoro
• Coletor: empeno radial e diferença de altura das lamelas com comparador, estado do rebaixamento da mica, talões e marcas de ressoldagem, cor e padrão da pátina
• Anéis coletores: empeno, caneluras gastas, queimaduras, desgaste e assentamento das escovas, movimento livre das escovas nas caixas
• Rotor de polos salientes: aperto dos parafusos de fixação dos polos, estado das cunhas e escoras entre polos, assentamento das bobinas de excitação
• Ventoinha de arrefecimento: fissuras na raiz das pás, assentamento no veio depois de reparação, pó de carvão acumulado entre as pás
• Semiacoplamento: empeno radial e axial com comparador, as duas chavetas no lugar, estado dos elementos elásticos, assentamento na ponta do veio
• Empeno do veio com comparador: flecha residual depois de endireitamento, de sobreaquecimento ou de armazenamento prolongado
• Rolamentos e assentos: aperto no veio e na tampa, sinais de anel que rodou, estrias nas pistas por passagem de corrente pelo rolamento
• Fixação à base e à fundação, estado dos apoios antivibráticos nos grupos sobre base comum, alinhamento de eixos entre o gerador e o acionamento
• Comportamento térmico: medição com a máquina fria e repetição ao fim de 30 ou 60 minutos de trabalho em carga

Uma cinta frouxa e um polo frouxo denunciam-se da mesma maneira: fase instável. Por isso, antes da massa de ensaio fazemos sempre dois arranques seguidos no mesmo regime. Se, entre eles, a fase da 1x se desviar mais de uma dezena de graus, equilibrar não faz sentido: o coeficiente de influência — a relação «colocámos esta massa — a vibração mudou assim», sobre a qual assenta todo o cálculo — seria obtido para um estado do rotor e iria trabalhar noutro.

Como decorre o trabalho no local

1. Passo 1

   Autorização, inspeção, bloqueio

   Definimos quem opera a máquina e quem bloqueia o arranque, onde está a chave, como se retira a cobertura do ventilador e se abre o acesso ao coletor, às escovas e ao semiacoplamento. Num gerador esclarecemos à parte se pode ser aliviado de carga e ficar sem excitação, e que consumidores o vão sentir. Percorremos a inspeção pela lista de verificação acima.

2. Passo 2

   Sensores

   Dois acelerómetros nas chumaceiras, o mais perto possível dos rolamentos: num ressalto ou nervura da tampa, sobre uma superfície plana e limpa, com íman ou perno. Direção radial, normalmente horizontal, igual em todos os arranques. Numa máquina de coletor acrescentamos uma medição de controlo junto à travessa, para ver o salto das escovas. Um sensor na cobertura, na caixa de terminais ou no resguardo dá números grandes que nada têm a ver com o rotor.

3. Passo 3

   Rotação e fase de referência

   A marca refletora cola-se na ponta do veio desengordurada ou no semiacoplamento; o sensor laser aponta-se para ela. A marca é rigorosamente uma só — uma segunda faixa daria o dobro da rotação. Atenção para que o laser não apanhe reflexos do escatel, de um chanfro ou da superfície polida do anel coletor.

4. Arranque 0

   Medição inicial

   Rotação e regime de trabalho. Registamos a rotação, a vibração global em mm/s RMS (valor eficaz), a amplitude e a fase da 1x em cada chumaceira, o espetro e o sinal no tempo. A vibração axial no acoplamento mede-se à parte, uma vez.

5. Regimes

   Sem excitação, vazio, carga

   Para um gerador, este é o arranque decisivo. Repetimos a mesma medição em três estados e comparamos a componente à rotação. Se ela não muda, a causa é mecânica. Se cresce com a corrente de excitação ou com a carga, o que se segue é diagnóstico, não massas.

6. Separação

   Desequilíbrio, coletor, parte elétrica ou acionamento

   Comparamos a 1x com a vibração global, olhamos para as componentes baixas do acionamento, para a frequência de passagem das lamelas, para o dobro da frequência da rede, e verificamos a repetibilidade da fase com dois arranques. Só depois disso dizemos que a equilibragem faz sentido.

7. Arranque 1

   Massa de ensaio no primeiro plano

   Pesamos a massa, fixamo-la no ponto marcado com o mesmo cuidado com que fixaríamos a definitiva e introduzimos a massa real e o raio real. Consideramos o ensaio válido se a amplitude da 1x mudou pelo menos 20–30 por cento ou a fase pelo menos 20–30 graus. Se mudou pouco, aumentamos a massa e repetimos.

8. Arranque 2

   Massa de ensaio no segundo plano

   Para o cálculo em dois planos, transferimos a massa como o programa indicar. Em suma: um plano exige dois arranques, dois planos exigem três. Num induzido, o cenário é quase sempre o de dois planos.

9. Correção

   Massas, posições, fixação

   O programa dá a massa e a posição para cada plano; o zero de contagem fica onde esteve a massa de ensaio. Nas pás da ventoinha, nos parafusos do semiacoplamento e nos furos roscados do prato de aperto trabalhamos em modo de posições fixas: o equipamento indica o número da posição e a massa, e o erro no sentido de contagem fica excluído.

10. Controlo

    Arranque de verificação e trim

    A mesma rotação e o mesmo regime do arranque inicial. A componente à rotação deve cair várias vezes. Se não acertarmos à primeira, o programa calcula massas adicionais às já instaladas; normalmente chegam uma ou duas iterações. Num gerador, a medição de verificação repete-se também em carga.

11. Relatório

    Registo do resultado

    Números antes e depois por chumaceira e direção, rotação, regime, corrente de excitação e carga nos momentos das medições, temperatura, massas, raios e posições. Os coeficientes de influência ficam no arquivo do equipamento, e a próxima correção desta máquina far-se-á já sem arranques de ensaio.

Trabalhamos com o Balanset-1A: dois acelerómetros, sensor de fase laser com marca refletora, módulo USB de dois canais e programa no portátil. Cálculo em um e dois planos pelo método dos coeficientes de influência, vibração global e 1x, fase, rotação, espetro e sinal no tempo, modo de posições fixas, cálculo de remoção de metal por furação, avaliação da tolerância pelas classes G (classes de precisão de equilibragem), arquivo e relatórios.

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

Planos de correção no induzido e no rotor de gerador: onde são admissíveis e o que fazer se não existirem

O induzido é comprido, com relação comprimento/diâmetro claramente acima de 0,5, por isso a resposta prática é quase sempre dois planos. Com uma única massa num rotor destes não se baixa a vibração nas duas chumaceiras ao mesmo tempo — fica a componente de momento. A regra de escolha do número de planos está explicada num artigo próprio; aqui importa outra coisa: neste rotor, os planos não são ditados pelo cálculo, mas por aquilo a que é sequer permitido tocar.

Os sítios permitidos são poucos, e são sempre maciços e de série. Tudo o que pertence à parte ativa da máquina, ao enrolamento e ao seu isolamento sai logo da lista.

Acontece não haver um único plano acessível. Cobertura fundida não desmontável, o coletor de um lado e uma tampa cega do outro, um resguardo do acoplamento que só sai desmontando o grupo. Nesse caso há quatro caminhos, e percorremo-los por esta ordem. Primeiro: procurar furos roscados de série onde ninguém os espera — no prato de aperto, na coroa da ventoinha, no topo da coroa do sistema polar. Segundo: trabalhar num único plano pelo lado acessível e avisar de antemão que na chumaceira afastada ficará um resto. Terceiro, nos grupos sobre base comum: usar o volante do motor de acionamento, que tem parafusos na periferia — mas esse é um plano do grupo, não do rotor do gerador, e não resolve qualquer problema. Quarto: ficar pelo diagnóstico e entregar o rotor à máquina de equilibrar, onde lhe farão pontos de correção de série e emitirão um documento pela classe G.

• Pratos de aperto e suportes das cabeças do enrolamento do induzido: metal maciço, muitas vezes com furos roscados de série; admitem tanto massa aparafusada como remoção de metal por furação
• Ranhuras e anéis de equilibragem, se o fabricante os previu: a massa setorial entra na ranhura e é travada, sem furar nada
• Topos das expansões polares e coroa do sistema polar num rotor de polos salientes: só pelos furos de série e só com o acordo do fabricante
• Anéis de cintagem de um rotor de polos lisos como assento para massa setorial — sem tocar na própria cinta
• Coroa e pás da ventoinha de arrefecimento no veio: massa aparafusada num furo de série, o plano mais acessível do lado oposto ao acionamento
• Parafusos do semiacoplamento: anilhas calibradas sob as cabeças, o método mais rápido do lado do acionamento
• Volante do motor de acionamento num grupo sobre base comum: plano acessível, mas pertence ao acionamento, não ao rotor do gerador

• Permitido: fixação aparafusada nos furos de série da ventoinha, do prato de aperto e do semiacoplamento, anilhas sob os parafusos do semiacoplamento, massas setoriais nas ranhuras de equilibragem
• Permitido com reservas: soldar uma chapa apenas em peças maciças, longe do enrolamento, sem aquecer o núcleo e com os rolamentos protegidos da corrente de soldadura
• Permitido com reservas: remoção de metal por furação apenas nos pratos de aperto, na coroa da ventoinha e noutras peças maciças; a profundidade e o diâmetro são calculados pelo programa
• Proibido: furar o núcleo do rotor — quebra-se a simetria magnética e aparece uma vibração no dobro da frequência da rede que depois nada remove
• Proibido: furar, aquecer ou cortar o coletor, os talões, os anéis coletores e as barras do enrolamento amortecedor
• Proibido: tocar na cinta, nas cabeças de bobina, nas bobinas de excitação e no seu isolamento; qualquer intervenção aqui anula a garantia da reparação
• Massas magnéticas servem apenas como massas de ensaio, durante a medição, e apenas onde o campo magnético de fugas não as desloque

Uma nota sobre rotações altas. Se a rotação de trabalho está próxima da primeira frequência crítica — a rotação a que o veio entra em ressonância —, o rotor começa a fletir e dois planos podem não chegar: uma correção que baixa a vibração à rotação de trabalho piora o comportamento na aceleração. A aplicabilidade do procedimento normal de baixa rotação a esses rotores é verificada pela edição em vigor da ISO 21940-12, e dizemos com franqueza quando o lugar da máquina é na máquina de equilibrar.

Fontes: ISO 21940-12:2016

Quando não vai dar no local

Quando é mais honesto desmontar o rotor. Se a máquina vai de qualquer forma para desmontagem, se é preciso um documento da qualidade de equilibragem pela classe G, se o rotor é flexível ou não há planos acessíveis, a máquina de equilibrar na oficina é mais precisa e, no fim, mais barata. A comparação das duas abordagens está no artigo sobre equilibragem no local e em oficina; depois da montagem fazemos a medição de controlo e, se preciso, o retoque.

O que recebe e como encomendar

À saída não fica só uma máquina silenciosa — ficam números com que pode trabalhar depois: comparar com a próxima medição, mostrar à empresa de reparação, integrar no plano de manutenção.

O diagnóstico de vibrações com relatório custa 300 EUR por máquina, a equilibragem acresce a partir de 250 EUR e a fatura mínima por deslocação é de 500 EUR. O cálculo exato para a sua máquina é dado pela calculadora no site: tem em conta o número de rotores na instalação, o número de planos de correção, o acesso a eles, o volume de diagnóstico e a distância. Base em Vila Nova de Gaia, junto ao Porto; deslocações em todo o Portugal. Um diagnóstico sem equilibragem também é um resultado completo da visita: às vezes a conclusão é justamente que não gasta dinheiro em massas e leva o coletor a retificar.

• Relatório com a vibração inicial e residual por chumaceira e direção — o nível global em mm/s RMS e, à parte, a componente à rotação
• Espetros antes e depois, para se ver o que caiu e o que ficou
• Rotação, regime, corrente de excitação e carga nos momentos das medições, esquema dos pontos de instalação dos sensores
• Massas, raios e posições das massas instaladas, com a descrição do modo de fixação
• Medições do empeno do coletor ou dos anéis coletores, se tiverem sido feitas, e a conclusão sobre o porta-escovas
• Avaliação da vibração global pelas zonas da parte aplicável da ISO 20816, com indicação da edição, da banda de frequências, do tipo de apoios e dos pontos de medição
• Cálculo da tolerância de desequilíbrio residual pelas classes G da ISO 21940-11, se forem conhecidos a massa do rotor, a rotação e o raio de correção
• Em lista à parte, o que a equilibragem não elimina, com a ordem de trabalhos recomendada
• Coeficientes de influência desta máquina guardados: a próxima correção far-se-á sem arranques de ensaio

• Tipo de máquina: induzido de máquina de corrente contínua ou rotor de gerador; síncrono de polos salientes, de polos lisos, com anéis coletores ou sem escovas
• Potência, rotação nominal, tensão e tipo de acionamento; num grupo sobre base comum, o tipo e o número de cilindros do diesel
• O que foi feito antes de a vibração aparecer: reparação, substituição de cinta, retificação do coletor, substituição de rolamentos, ventoinha ou semiacoplamento novos
• Fotografias dos dois lados: tampas dos rolamentos, coletor ou anéis coletores com a cobertura retirada, ventoinha, semiacoplamento, base e apoios antivibráticos
• Medições de vibração existentes, relatório da equilibragem do rotor em máquina, registos de rondas
• Se a máquina pode largar a carga e parar, que janelas há disponíveis e se está em vigor a garantia da empresa de reparação

A AXILINE são os engenheiros que desenvolvem e fabricam os equipamentos Balanset e que equilibram eles próprios com esses equipamentos no terreno. Por isso tanto nos deslocamos à instalação como vendemos o equipamento a quem quer fazer o trabalho pelos seus meios. A equilibragem de um induzido pelo procedimento normal está ao alcance de uma equipa de manutenção, e os casos difíceis nestas máquinas são quase sempre de diagnóstico: coletor, cinta, excitação, acionamento. Não misture as três avaliações: a linha de tolerância no programa significa apenas que a 1x residual está abaixo do alvo introduzido; o estado da máquina avalia-se pela vibração global e pelas zonas da ISO 20816; a qualidade de equilibragem do rotor, pelo desequilíbrio residual em g·mm/kg segundo as classes G da ISO 21940-11.

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

Perguntas frequentes

Conteúdo relacionado