Equilibragem de rotores de motores elétricos e geradores no local de funcionamento

O motor começou a ressoar depois de uma reparação, o rolamento aquece, e daqui a um mês vai ser preciso desmontá-lo outra vez. A vibração de uma máquina elétrica quase nunca tem uma única causa: parte é dada pelo desequilíbrio do rotor, parte pelas forças eletromagnéticas no entreferro, parte pelo desalinhamento com a máquina acionada. Vamos ao local com um analisador de vibrações de dois canais, decompomos a vibração por frequências e equilibramos o rotor nos seus próprios apoios de rolamento. Se a causa não for o desequilíbrio, fica a sabê-lo na primeira hora, e não depois de colocarmos as massas.

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

Sintomas: com que situações nos procuram e quando é altura de ligar

Uma máquina elétrica raramente começa a vibrar sem motivo. Quase sempre há um acontecimento: uma reparação, a substituição de rolamentos, uma ventoinha nova, uma carga diferente, a remontagem noutro chassis. Lembre-se desse acontecimento antes de nos ligar, poupa uma hora de diagnóstico.

• O ruído e a vibração aumentaram logo depois de uma reparação, rebobinagem, substituição de rolamentos ou montagem do grupo
• A vibração aumenta à medida que a máquina aquece e volta ao valor anterior depois de arrefecer
• Tudo começou depois de instalar uma ventoinha de arrefecimento nova, um semiacoplamento ou uma manga de reparação no veio
• Os rolamentos duram visivelmente menos do que o prazo indicado pelo fabricante, a massa lubrificante escurece e é expelida
• O nível de vibração muda com a rotação num acionamento por variador de frequência: a uma frequência definida a máquina ressoa, a outra fica silenciosa
• Os parafusos dos pés estão soltos ou cortados, há uma fissura no pé ou na base, o encaixe do rolamento no escudo está danificado
• A medição de ronda colocou a máquina na zona C ou D da parte aplicável da ISO 20816 (níveis para os quais o funcionamento prolongado não é recomendado ou é inadmissível)
• O gerador faz ruído sob carga, e em vazio fica visivelmente mais silencioso
• A vibração axial no semiacoplamento aumentou, enquanto a radial quase não mudou

O sintoma caro aqui não é o ruído, mas a avaria prematura dos rolamentos. O desequilíbrio residual cria uma força radial rotativa, que se soma ao peso do rotor, à tensão da correia e à carga axial. Essa força não entra no cálculo da vida útil segundo a ISO 281, a menos que tenha sido incluída de propósito, e por isso o rolamento «inesperadamente» dura metade do previsto.

Fontes: ISO 281:2007

Que rotores desta família equilibramos

É uma família alargada, mas com uma mecânica comum: rotor em dois apoios de rolamento, ventoinha de arrefecimento numa extremidade, semiacoplamento ou polia na outra. A seguir, os subgrupos e o que exatamente cria o desequilíbrio em cada um deles.

• Rotores depois de reparação ou rebobinagem: uma nova disposição do enrolamento, uma bandagem enrolada no local, cunhas e impregnação em excesso solidificada de um lado, alteram a massa ao longo da circunferência
• Rotores depois da substituição de rolamentos: mudaram a posição do rotor no entreferro e a rigidez do apoio, e com elas todo o quadro de vibração, incluindo a fase
• Rotores depois da recuperação das superfícies de encaixe: revestimento por soldadura, projeção térmica, cromagem ou uma manga de reparação acrescentam metal de forma assimétrica e quase sempre exigem uma nova equilibragem
• Rotores depois da instalação da ventoinha de arrefecimento: uma ventoinha nova, ou simplesmente remontada, traz o seu próprio desequilíbrio, especialmente as fundidas em alumínio com espessura de pás desigual
• Rotores depois da instalação ou substituição do semiacoplamento: este fica na extremidade saliente do veio, por isso a sua excentricidade e o seu próprio desequilíbrio atuam num braço longo e sobrecarregam o apoio mais próximo

Vale a pena ser mais preciso sobre a rebobinagem. Têm enrolamento no rotor o rotor bobinado, o induzido da máquina de corrente contínua e os polos da máquina síncrona, e nesses casos a reparação altera diretamente a distribuição de massa. Num motor assíncrono com gaiola de esquilo, é o estator que se rebobina, e isso afeta o desequilíbrio do rotor de forma indireta: através da desmontagem, da substituição de rolamentos, da ventoinha retirada e remontada, do endireitamento do veio. A vibração também aumenta depois de uma reparação destas, só que a causa é de montagem.

Desequilíbrio ou eletricidade: como distinguimos

Esta é a principal diferença entre uma máquina elétrica e um ventilador ou uma bomba. O motor tem uma fonte de vibração que nenhum outro rotor tem: as forças eletromagnéticas no entreferro. Vivem nas suas próprias frequências e não se removem com massas, em princípio.

As referências são simples. O desequilíbrio situa-se na frequência de rotação, ou seja, no 1×. As forças eletromagnéticas situam-se na frequência da rede e no seu dobro: 50 e 100 Hz com alimentação de rede a 50 Hz. Um entreferro desigual, a excentricidade do rotor ou do alesamento do estator, o afrouxamento do enrolamento nas ranhuras e um curto-circuito entre espiras manifestam-se sobretudo a 100 Hz.

Uma barra partida ou fissurada do enrolamento em gaiola apresenta-se de forma diferente. À volta da frequência de rotação e à volta dos 100 Hz aparecem bandas laterais com um espaçamento igual à frequência de escorregamento (a pequena diferença entre a velocidade do campo e a rotação do rotor) multiplicada pelo número de polos. Este espaçamento é pequeno, por isso definimos um número suficiente de linhas de espectro para que os picos vizinhos se separem de facto, e não se fundam numa única elevação.

Há uma armadilha em que se cai com frequência. Num motor tetrapolar a 1500 rpm, a segunda harmónica da frequência de rotação (2×) é exatamente 50 Hz e coincide com a frequência da rede. Num bipolar a 2900 rpm, a primeira harmónica fica perto de 48 Hz, praticamente colada aos 50 Hz. Pelo espectro, é difícil separar estes picos. Pelo comportamento da máquina, é fácil.

A verificação por corte de alimentação demora um arranque. O motor entra em regime, registamos a amplitude e a fase do 1× e o nível global, depois corta-se a alimentação. A força eletromagnética desaparece junto com a corrente: a amplitude cai em degrau em frações de segundo, enquanto o rotor ainda gira praticamente à mesma rotação. O desequilíbrio não se comporta assim: desce de forma suave, junto com a desaceleração livre, ou seja, à medida que o próprio rotor abranda, porque a força centrífuga é proporcional ao quadrado da frequência de rotação. Combinamos esta verificação com o seu pessoal e só a fazemos onde a desaceleração livre é segura para a máquina e para o processo.

Num gerador, acrescentamos mais um corte. Fazemos a medição em vazio e sob carga, de preferência a dois níveis de corrente. O desequilíbrio não depende da carga de todo. Uma vibração que cresce junto com a corrente ou com o aquecimento do enrolamento aponta para a eletricidade e para o estado térmico do rotor. A metodologia geral de procura da causa está explicada num artigo próprio; aqui aplicamo-la à máquina elétrica.

Fontes: ISO 13373-3:2015

O que verificamos antes de tirar as massas

A ronda de inspeção demora entre quinze minutos e uma hora e determina se vale a pena sequer iniciar o procedimento. Parte das verificações fazemo-las manualmente, com a máquina parada e bloqueada, e parte por instrumentos, com a máquina a funcionar.

• Fixação ao chassis e à fundação: aperto dos parafusos dos pés, pé mole, fissuras nos pés e nas bases, conjunto de calços sob o pé, estado dos chumbadores
• Encaixes dos rolamentos: aperto no veio e no escudo do rolamento, sinais de rotação do anel exterior, marcas de rodagem e cores de recozimento
• Estado dos rolamentos pelas componentes de alta frequência do espectro, ruído e temperatura, presença de estrias nas pistas causadas por correntes através do rolamento
• Ventoinha de arrefecimento: fissuras na raiz das pás, pás em falta ou partidas, pó acumulado entre as pás, encaixe no veio depois de reparação
• Semiacoplamento ou polia: batimento radial e frontal medido com comparador, encaixe na extremidade saliente do veio, estado dos elementos elásticos, presença de ambas as chavetas
• Batimento do veio medido com comparador: flexão residual depois de um armazenamento prolongado de um lado, depois de aquecimento ou depois de um endireitamento
• Chaveta e ranhura da chaveta: uma ranhura vazia sob o semiacoplamento cria o seu próprio desequilíbrio, e uma segunda chaveta altera o quadro de cálculo
• Rotor depois de rebobinagem: cunhas salientes, bandagem irregular, escorrências de impregnação, cabeças do enrolamento dispostas de forma assimétrica
• Regime de processo: estabilidade da rotação, valor definido no variador de frequência, carga no gerador, posição da válvula na bomba acionada
• Estado térmico: medição com a máquina fria e repetição ao fim de 30 ou 60 minutos de funcionamento sob carga

A flexão térmica em máquinas elétricas é mais frequente do que parece. O rotor aquece de forma desigual, o veio flete, e o desequilíbrio passa a ser função da temperatura. Sinal característico: o 1× aumenta lentamente à medida que aquece, e a fase desvia-se dezenas de graus e não regressa até a máquina arrefecer. É possível equilibrar uma máquina destas, mas o resultado só será válido para um estado térmico. Procuramos a causa à parte: curto-circuito entre espiras, impregnação desigual, canais de arrefecimento entupidos, roçamento do rotor.

Como decorre o trabalho no local

1. Passo 1

   Autorização, inspeção, bloqueio

   Determinamos quem conduz a máquina e quem bloqueia o arranque, onde está a chave, como se abre a proteção da ventoinha e se há acesso ao semiacoplamento. Percorremos a ronda de inspeção segundo a lista de verificação acima. É também aqui que se decide se a desaceleração livre é segura: é precisa para a verificação da eletricidade e da ressonância.

2. Passo 2

   Sensores e marca de fase

   Colocamos dois acelerómetros nos apoios de rolamento do motor, o mais próximo possível do rolamento: numa nervura ou saliência do escudo do rolamento, numa superfície plana e limpa, por íman ou num prisioneiro. A direção é radial, normalmente horizontal, e igual em todos os arranques. Um sensor na proteção da ventoinha, na caixa de terminais ou na carcaça de proteção dá números altos que nada têm a ver com o rotor.

3. Passo 3

   Rotação e fase de referência

   Apontamos o sensor laser para a marca refletora. Colamo-la numa zona desengordurada da extremidade saliente do veio, no semiacoplamento ou numa parte visível do veio do lado da ventoinha. A marca é sempre uma só: uma segunda faixa dá uma rotação duplicada por erro. Verificamos que o laser não capta um reflexo da ranhura da chaveta nem de um chanfro.

4. Arranque 0

   Medição inicial

   Máquina à rotação de trabalho e no regime de trabalho. Registamos a rotação, a vibração total em mm/s RMS, a amplitude e a fase do 1× em cada apoio, o espectro e o sinal no domínio do tempo. Medimos a vibração axial no semiacoplamento à parte, uma vez.

5. Separação

   Desequilíbrio, eletricidade ou mecânica

   Comparamos o 1× com a vibração total, observamos os 50 e os 100 Hz e as bandas laterais, fazemos o corte de alimentação e observamos a desaceleração livre, verificamos a repetibilidade da fase em dois arranques seguidos. Só depois disso dizemos: vale a pena equilibrar, ou a causa é outra. Se for outra, segue-se diagnóstico, não massas.

6. Arranque 1

   Massa de prova no primeiro plano

   Pesamos a massa, fixamo-la no ponto marcado com a mesma firmeza com que fixaremos a definitiva, introduzimos a massa real e o raio real. Consideramos válido um arranque de prova se a amplitude do 1× mudar pelo menos 20–30 % ou a fase rodar pelo menos 20–30°. Se a mudança for menor, a massa é pequena: aumentamo-la e repetimos.

7. Arranque 2

   Massa de prova no segundo plano

   Só para o cálculo em dois planos. Transferimos a massa para onde o programa indicar e repetimos a medição. No total: um plano exige dois arranques, dois planos exigem três.

8. Correção

   Massas, ângulos e fixação

   O programa indica a massa e a posição da massa por plano. O zero da contagem fica onde esteve a massa de prova. Nas pás da ventoinha e nos parafusos do semiacoplamento, é mais prático o modo de posições fixas: o aparelho responde com um número de posição e uma massa, e o erro de direção na contagem desaparece. Fixamos a massa com parafuso através de um furo de origem, com anilhas sob os parafusos do semiacoplamento, por soldadura de uma placa onde a soldadura é permitida e não aquece o enrolamento, ou removemos metal por furação numa parte maciça. Não se pode furar o pacote de ferro, as barras da gaiola nem a bandagem.

9. Controlo

   Arranque de verificação e acerto (trim)

   A mesma rotação e o mesmo regime do arranque inicial. A componente de rotação deve descer várias vezes. Se não se atingir o objetivo à primeira, o programa propõe acrescentar pequenas massas às já colocadas. Normalmente bastam uma ou duas iterações.

10. Relatório

    Registo do resultado

    Registamos os números de antes e depois em cada apoio e direção, a rotação, o regime, a temperatura, as massas, os raios e as posições das massas. Os coeficientes de influência — a resposta medida especificamente desta máquina à massa de prova — ficam guardados no arquivo do aparelho, e uma nova equilibragem desta mesma máquina decorrerá já sem arranques de prova.

Trabalhamos com o Balanset-1A: dois acelerómetros, sensor laser de fase, módulo USB de dois canais com pré-amplificadores e ADC, programa em computador portátil. O aparelho calcula a correção num e em dois planos pelo método dos coeficientes de influência, mostra a vibração total, o 1×, a fase, a rotação, o espectro e o sinal no domínio do tempo, distribui a massa por posições fixas, calcula a furação, avalia a tolerância por graus G e guarda um arquivo para o relatório.

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

Um plano ou dois para rotores de máquinas elétricas

O número de planos de correção é determinado pela forma do rotor e pela rotação. Calculamos a relação L/D, em que L é a distância entre os possíveis planos de correção, e D é o diâmetro na zona de colocação da massa. A própria regra está explicada num artigo próprio; a seguir, um recorte prático para máquinas elétricas.

A diferença entre um motor elétrico e um ventilador é que os planos disponíveis são definidos pela construção, e não pela sua vontade. Regra geral, é a ventoinha de arrefecimento de um lado e o semiacoplamento ou a polia do outro. Estão afastados nas extremidades do veio, o que é uma geometria conveniente para o cálculo em dois planos.

Um caso à parte: a correção no semiacoplamento. A massa no semiacoplamento fica na extremidade saliente do veio, depois do rolamento, por isso o seu efeito no apoio mais afastado pode ter sinal contrário e não ser óbvio. É precisamente por isso que não adivinhamos, mas obtemos os coeficientes de influência por um arranque de prova para esta máquina em concreto.

Fontes: ISO 21940-12:2016

O que impede o trabalho e quando não resulta no local

Quando é mais honesto desmontar o rotor. Se a máquina vai de qualquer forma para desmontagem, se é preciso um documento sobre a qualidade da equilibragem por grau G, se o rotor é flexível ou se não há nenhum plano acessível no local, a equilibragem numa máquina de equilibragem em oficina é mais precisa e, no final, mais barata. Dizemos isto logo no início, não depois de três arranques. Há uma comparação das abordagens num artigo próprio sobre equilibragem no local e em oficina.

O que recebe no final

O resultado do trabalho não é apenas uma máquina silenciosa, mas também números com que pode continuar a trabalhar: comparar com a medição anterior, mostrar ao fabricante, incluir no plano de manutenção.

• Relatório com a vibração inicial e residual em cada apoio e cada direção, separadamente o nível total em mm/s RMS e separadamente a componente de rotação 1×
• Rotação, regime, carga e temperatura nos momentos das medições, esquema dos pontos de instalação dos sensores
• Espectros antes e depois, para se ver exatamente o que desceu e o que ficou
• Massas, raios e posições das massas instaladas, com descrição da forma de fixação
• Avaliação da vibração total por 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 ao desequilíbrio residual por graus G da ISO 21940-11, se forem conhecidos a massa do rotor, a rotação e o raio de correção
• Numa lista à parte, o que a equilibragem não elimina: desalinhamento, rolamento, eletricidade, ressonância, fixação solta, com recomendações sobre a ordem de trabalho
• Coeficientes de influência guardados desta máquina: a próxima correção decorrerá sem arranques de prova

É importante não confundir três avaliações diferentes. A linha «dentro da tolerância» no programa significa apenas uma coisa: o 1× residual está abaixo do valor-alvo introduzido. O estado geral da máquina avalia-se pela vibração total e pelas zonas da ISO 20816, e a qualidade da equilibragem do rotor pelo desequilíbrio residual em g·mm/kg segundo os graus G da ISO 21940-11. Verificamos à parte qual a parte e a edição da norma aplicável à sua máquina: há ressalvas para grupos pequenos, máquinas com transmissão por correia e execuções especiais. Há artigos próprios com a análise das três tolerâncias e a escolha do grau de qualidade.

Fontes: ISO 20816-1:2016 · ISO 21940-11:2016

Quanto custa e como marcar

o vibrodiagnóstico com relatório custa 300 EUR por unidade, a equilibragem acrescenta a partir de 250 EUR, a fatura mínima por visita é de 500 EUR. O cálculo exato para a sua máquina é dado pela calculadora no site: tem em conta o número de rotores no local, o número de planos de correção, o acesso aos planos, o volume de diagnóstico e a distância ao local. Trabalhamos em Portugal, a nossa base é em Vila Nova de Gaia, perto do Porto, com deslocação a todo o país.

O diagnóstico sem equilibragem também é um trabalho à parte. Por vezes é essa a visita inteira: mostramos que a causa está no desalinhamento, no rolamento ou na eletricidade, e poupa nas massas que não mudariam nada.

• Tipo de máquina, potência, rotação nominal e número de polos
• Alimentação de rede ou de variador de frequência, frequências de trabalho definidas
• O que foi feito à máquina antes de a vibração aparecer: reparação, rebobinagem, substituição de rolamentos, ventoinha ou semiacoplamento novos
• Fotografias da máquina de ambos os lados: escudos dos rolamentos, proteção da ventoinha, semiacoplamento, chassis e fixação à fundação
• Leituras de vibração existentes, relatórios de rondas, registos de monitorização
• Janelas de paragem possíveis e requisitos de acesso ao local

A AXILINE é composta por engenheiros que desenvolvem e fabricam os aparelhos Balanset e que os utilizam eles próprios em visitas ao local. Por isso, estamos igualmente à vontade tanto a ir ao local como a vender o aparelho a quem quer fazer isto pelos seus próprios meios, com apoio de consultoria para a máquina em concreto. A equilibragem de rotina do rotor de um motor elétrico está ao alcance da equipa de manutenção, e os casos complexos esbarram, na maioria das vezes, no diagnóstico, não no cálculo.

Fontes: Especificações do fabricante Balanset-1A

Perguntas frequentes

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