AXILINEEquilibragem de tambores e cestos de centrífugas no local de funcionamento
O cesto de uma centrífuga abana por três causas diferentes, e só uma se trata com massas. Chegamos com um analisador de vibrações de dois canais, fazemos vários arranques com o rotor limpo e, pela repetibilidade da fase, respondemos se é desequilíbrio ou produto mal assente. Se for desequilíbrio, equilibramos diretamente na máquina, nas posições de série do aro. Base em Vila Nova de Gaia, junto ao Porto; deslocações em todo o Portugal.
Três fontes de vibração num cesto — e as massas só tratam uma
A primeira fonte vive no produto: o sedimento assentou de forma desigual no crivo, secou de um lado, parte dele saiu na descarga. A segunda vive nos consumíveis: a tela filtrante assentou com uma prega, molhou-se de forma desigual, a perfuração está localmente entupida. A terceira é que é o desequilíbrio do rotor: erosão da parede, deformação depois de um impacto, assento frouxo no fuso, massa de fábrica perdida.
O desequilíbrio do rotor é constante e elimina-se com uma massa de correção. O produto e a tela dão um desequilíbrio variável: vem com a carga, cresce ao longo da centrifugação e desaparece com a lavagem. Compensar uma grandeza variável com massas fixas não é possível. Ficaria com uma máquina que, de cesto limpo, abana mais do que antes.
| O que observa | Fonte habitual | O que fazer |
|---|---|---|
| O nível cresce ao longo da centrifugação e cai depois da lavagem | Camada desigual de sedimento no crivo | Procedimento de carga, distribuidor, alimentação |
| A vibração salta de carga para carga; a fase da 1x é sempre nova | O produto assenta de forma diferente ou a tela desloca-se | Tela, aro de fixação, uniformidade da alimentação |
| Subiu logo depois da troca da tela ou dos segmentos do crivo | O jogo difere em massa do anterior ou assentou com prega | Reposicionar a tela; depois, equilibragem trim (retoque rápido) |
| Com o cesto vazio e seco a 1x é alta e a fase mantém-se de arranque para arranque | Desequilíbrio mecânico do rotor | Equilibragem nos próprios apoios |
Uma componente 2x visível — no dobro da frequência de rotação — junto com vibração axial no acionamento aponta para desalinhamento de eixos. Picos em frequências não múltiplas da rotação e aquecimento do apoio superior apontam para os rolamentos do fuso. Como ler o espetro está explicado num artigo próprio.
Fontes: ISO 13373-3:2015 · ISO 281:2007
Como separar a carga desigual do desequilíbrio do rotor
É a pergunta central nesta máquina, e resolve-se com medições. A sequência abaixo leva meia hora e poupa um turno.
- 01
Lavar o cesto e deixá-lo secar
A medição de base só faz sentido com o rotor limpo. A camada de fundo, a tela húmida e o sedimento numa bolsa são massa variável. Se a camada de fundo fica por tecnologia, avise de antemão: nesse caso trabalhamos com ela, mas segundo o procedimento.
- 02
Três arranques seguidos com o cesto vazio
Subimos à rotação de trabalho, registamos a amplitude e a fase da componente à rotação em cada chumaceira, paramos, repetimos. Três arranques dão repetibilidade; um só não dá nada.
- 03
Olhar para a fase, não para a amplitude
A fase da 1x mantém-se dentro de cerca de ±10–15° e a amplitude reproduz-se: a fonte está rigidamente ligada ao rotor e uma massa elimina-a. A fase desvia-se dezenas de graus: a massa assenta de forma nova de cada vez e as massas de correção são inúteis.
- 04
Arranque com carga ao longo de todo o ciclo
Carregamos a máquina normalmente e registamos o nível pelas fases do ciclo: aceleração, centrifugação, lavagem, travagem. A diferença em relação ao cesto limpo é o contributo do processo, em mm/s.
- 05
Decisão
O desequilíbrio do rotor é maior do que o contributo do processo: equilibramos. O contributo do processo é maior: removemos a componente de base e dizemos com franqueza que o resto é assunto da carga, da tela e do distribuidor.
Não começamos os arranques de ensaio sem termos visto uma fase repetível. O coeficiente de influência é a resposta da máquina à massa de ensaio; calculado sobre uma fase a flutuar, dá uma massa que vai cair ao lado.
Que tambores e cestos aceitamos
Centrífugas filtrantes
Virola perfurada, crivo ou tela filtrante. O desequilíbrio vem da perfuração localmente entupida, de um pano rasgado, de segmentos do crivo gastos, da erosão junto à zona de descarga. O cesto é curto, e um único plano de correção — a secção do rotor onde se colocam as massas — costuma chegar.
Tambores de sedimentação
Parede maciça; o sedimento agarra por manchas e aguenta-se mais tempo. Medição de base só com o rotor lavado; caso contrário fixaria com massas um padrão aleatório de acumulação.
Centrífugas suspensas de funcionamento descontínuo
Cesto num fuso vertical; a máquina está pendurada em três tirantes com molas e amortecedores. Causas próprias: anel de cintagem deslocado, camada de fundo residual, desgaste da faca raspadora, amortecedor abatido num dos tirantes.
Linhas alimentares
Açúcar, amido, sal, lacticínios e sumos. Cesto inoxidável, lavagem CIP, proibição de peças estranhas na zona de produto. A fixação das massas escolhe-se em função do regulamento, e não o contrário.
Centrífugas de essorar têxteis
A carga é muitas vezes manual, e a roupa assenta em bola com mais facilidade do que de modo uniforme. Aqui a parte variável do desequilíbrio é especialmente grande. A equilibragem ajuda apenas se, debaixo desse ruído, existir uma componente de base repetível.
Depois da troca de segmentos do crivo, do endireitamento da parede ou de recarga na zona de descarga, as antigas massas de fábrica deixam de valer. O acionamento é um sistema à parte: o desequilíbrio da polia não se elimina com massas no cesto. Tambores herméticos de separadores de pratos não os equilibramos no local.
Suspensão em três apoios, veio flexível e velocidade crítica
A centrífuga suspensa é flexível de propósito. O cesto assenta num veio relativamente flexível e a máquina está pendurada em três tirantes com amortecedores. Acima da primeira velocidade crítica — a rotação a que o rotor passa a ressonância —, ele autocentra-se em torno do eixo das suas massas e parte do desequilíbrio anula-se por si. Por isso a máquina abana francamente na aceleração e acalma à rotação de trabalho.
Medir e equilibrar é no patamar estável da rotação de trabalho, fora da zona de ressonância. O pico da aceleração não se elimina com massas, e tentar eliminá-lo estragaria o regime de trabalho. Se a máquina começou a demorar mais do que o habitual a atravessar a zona, procure a causa no acionamento, nos tirantes e nos amortecedores. Um rotor destes é formalmente flexível, e o mais correto é avaliá-lo pela parte aplicável da ISO 21940 para rotores flexíveis.
- Os sensores vão nas chumaceiras do fuso, não na carcaça nem no quadro da suspensão. O corpo pendurado move-se como um todo e mostraria o movimento da suspensão, não a força no apoio.
- O ponto principal é o apoio superior do fuso, com medição radial. O segundo vai no apoio inferior, se houver acesso. A direção mantém-se igual de arranque para arranque.
- O íman não agarra em inoxidável austenítico. Fixamos o sensor com base colada ou abraçadeira, depois de limpar o sítio.
- A marca cola-se no fuso, acima do apoio superior, ou na polia do acionamento, para o sensor de fase laser ter linha de vista direta. A cobertura abre-se com a máquina parada e bloqueada.
- A rotação tem de se manter no patamar pelo menos um minuto. Se o ciclo não der essa pausa, pedimos que liguem o modo de serviço.
Um corpo sobre amortecedores dá velocidades de vibração maiores do que a mesma máquina sobre base rígida, por isso não se pode pegar na tabela de zonas ao acaso. A parte aplicável e a edição da ISO 20816 escolhem-se para a máquina concreta, registando os pontos, a banda de frequências, o regime e o tipo de apoios.
Fontes: ISO 20816-1:2016 · ISO 21940-12:2016
Onde colocamos as massas: o aro, as posições de série e o limite de massa
Um cesto perfurado é uma virola fina carregada pela pressão centrífuga do produto. Trabalha à tração na circunferência, e cada furo da perfuração já é um concentrador de tensões. Não abrimos furos novos na parede nem soldamos nada nela.
- O aro superior ou o anel de cintagem. A posição de série mais comum: furos roscados ou uma ranhura para massa aparafusada. Aqui é cómodo o modo de posições fixas, em que o equipamento dá não um ângulo, mas o número da posição e a massa.
- O anel inferior ou o cubo do cesto. O segundo plano de correção, se o cesto for fundo e um plano não tiver chegado.
- O anel de equilibragem de série com massas móveis, se existir na construção.
- Remoção de metal em vez de acrescentar massa — apenas na zona autorizada pelo fabricante e apenas em elementos maciços.
- Soldadura excluída. O cordão altera a estrutura do aço inoxidável, cria uma zona de corrosão e uma fenda onde o produto se acumula.
- O limite de massa vem do manual, e a carga calcula-se de antemão. Quem a tem de aguentar é o aro, não a parede.
- A massa ultrapassou o autorizado: dividimos a correção por dois planos ou recusamos e explicamos porquê.
- Os valores reais num cesto curto são modestos: dezenas de gramas num raio de algumas centenas de milímetros. Um cálculo que dê centenas de gramas significa quase sempre que se está a compensar com massa o produto ou uma parede empenada.
- Cada massa é travada: contraporca, anilha de segurança, arame de freio.
O raio da massa de correção é o mesmo da massa de ensaio. Aqui, uma massa que se desaperta não é uma equilibragem perdida — é um objeto a voar.
Requisitos sanitários e zona de produto
- Na zona de produto não aparece uma única peça estranha. Se o único ponto de fixação acessível for dentro do cesto, a massa não vai para lá.
- O material da massa e da fixação acompanha o do rotor em resistência à corrosão: aço inoxidável, sem zinco, sem chumbo, sem parafusaria zincada.
- Nada de colas, fitas nem massas magnéticas. Não sobrevivem à lavagem CIP, à temperatura e aos químicos de lavagem.
- Nenhuma fenda nem bolsa morta: a massa assenta justa, os bordos sem rebarbas.
- As ferramentas e a parafusaria contam-se antes e depois do trabalho; a marca refletora sai da zona de produto no fim.
- O modo de fixação é acordado por escrito com o vosso serviço de qualidade, antes da deslocação.
Se o regulamento não admitir nenhum dos modos de fixação disponíveis, dizemo-lo de antemão. A visita converte-se então num diagnóstico de vibrações: recebe um relatório com números, e não massas que depois teriam de ser retiradas.
Como decorre a visita
- 01
Conversa antes da deslocação
Envia o modelo, a rotação, o tipo de cesto e de produto, fotos do rotor e do aro, a página do manual sobre equilibragem e limites de massa.
- 02
Inspeção com a máquina parada
Aperto das ancoragens e dos tirantes da suspensão, estado dos amortecedores, assento do cesto no fuso, empeno do aro, estado da tela e da perfuração, folga à faca raspadora. Parte das chamadas termina aqui.
- 03
Sensores e marca
Dois acelerómetros nas chumaceiras do fuso, sensor de fase laser apontado à marca refletora. As superfícies são limpas; o sensor fixa-se com base colada ou abraçadeira.
- 04
Medição de base com o cesto limpo
Vários arranques seguidos: vibração global (o nível total em todas as frequências) e componente à rotação com fase, rotação, espetro FFT (a decomposição da vibração por frequências), sinal no tempo em cada chumaceira.
- 05
Massa de ensaio
Massa pesada, colocada na posição de série acordada, num raio conhecido. Consideramos válida uma alteração da amplitude da 1x de 20–30 % ou da fase de 20–30°.
- 06
Correção e arranque de controlo
O programa dá a massa e o ângulo, ou o número da posição fixa. Colocamos a massa, travamo-la e repetimos a medição nos mesmos pontos e no mesmo regime.
- 07
Ciclo com produto e relatório
Corremos o ciclo de trabalho e mostramos quanto acrescenta o processo. Guardamos os coeficientes de influência: a próxima equilibragem trim, depois de uma troca de tela, levará um arranque em vez de três.
Os sete passos cabem numa visita, se a mecânica estiver em ordem e houver acesso. Um defeito de rolamento, um amortecedor abatido ou um assento frouxo mudam o plano: primeiro a reparação, depois nova medição.
Quando a equilibragem não ajuda ou não é precisa
- A vibração só aparece com carga e desaparece com o cesto limpo. É a carga, não o rotor.
- A fase da 1x não se repete de arranque para arranque: os coeficientes de influência sairiam aleatórios.
- O assento do cesto no fuso afrouxou ou o anel de cintagem deslocou-se.
- A parede está deformada, há uma fissura junto a um furo da perfuração ou erosão passante. Um rotor assim retira-se de serviço: as massas mascarariam um estado perigoso.
- O fabricante proíbe a instalação de massas ou só a permite na sua própria assistência.
- A máquina não dá patamar de rotação: o ciclo é feito de aceleração e travagem, sem pausa.
- A vibração principal vem dos rolamentos do fuso, do desalinhamento de eixos no acionamento ou dos amortecedores gastos da suspensão.
- O regulamento sanitário não admite nenhum dos modos de fixação de massas disponíveis.
Em qualquer destes casos recebe números medidos, espetros e um parecer sobre a causa provável. Preferimos dizê-lo antes da deslocação, pelo modelo e pelas fotos.
Fontes: ISO 13373-3:2015 · ISO 21940-12:2016
O que recebe, preço e como encomendar
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 valor exato para a sua máquina, o número de rotores e a distância é calculado pela calculadora no site.
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 com marca, módulo USB de dois canais e software no portátil. Equilibragem em um e dois planos pelo método dos coeficientes de influência, posições fixas e cálculo de furação, equilibragem trim, tolerância pelas classes G, arquivo e relatórios. Existe a variante Balanset-1A OEM, sem mala, para integrar em bancadas e máquinas.
- Relatório com números antes e depois: vibração global e componente à rotação em mm/s RMS (valor eficaz) em cada chumaceira, fase, rotação.
- Espetros FFT e sinal no tempo, registados nos mesmos pontos e no mesmo regime.
- À parte, o contributo do processo: a diferença entre o cesto limpo e o carregado, pelas fases do ciclo.
- Massa, raio e ângulo ou número de posição de cada massa, modo de fixação e travagem.
- Avaliação do estado por zonas da parte aplicável da ISO 20816, com indicação da edição, dos pontos, da banda de frequências e do tipo de apoios.
- Cálculo da tolerância de desequilíbrio residual pela classe G segundo a parte aplicável da ISO 21940, se o vosso serviço precisar dele.
- Coeficientes de influência desta máquina guardados, para retoques futuros.
Não prometemos de antemão um número final de vibração: depende do estado do rotor, dos apoios e da suspensão, e das restrições do fabricante. Prometemos números medidos antes e depois e uma resposta direta sobre se a norma é atingível sem reparação.
Fontes: ISO 20816-1:2016 · ISO 21940-11:2016 · Manual de operação Balanset-1A · Especificações do fabricante Balanset-1A
Perguntas frequentes
Como perceber que quem abana é o produto e não o tambor?
Pela repetibilidade da fase com o rotor limpo. Lave o cesto, deixe-o secar e faça três arranques seguidos à rotação de trabalho. A amplitude e a fase da componente à rotação repetem-se: a fonte está rigidamente ligada ao rotor, é desequilíbrio mecânico. A fase aparece de cada vez num sítio novo: a causa está na carga, na tela ou no sedimento residual.
Pode furar-se o cesto e fixar a massa com um parafuso?
Na parede perfurada, não. A virola trabalha à tração na circunferência, cada furo da perfuração já é um concentrador de tensões, e um furo novo seria o ponto de nascimento de uma fissura. As massas vão para as posições de série: furos roscados ou ranhura no aro superior, anel de cintagem, anel inferior. Se nada disso existir, acordamos uma solução com o fabricante ou ficamos pelo diagnóstico.
Depois da troca da tela filtrante a máquina começou a abanar. É desequilíbrio?
Verifique primeiro a própria tela. Uma prega, um desvio, um aro de fixação mal assente e uma diferença de massa em relação ao jogo anterior dão exatamente este quadro. Reposicione o pano e repita o arranque com o cesto limpo e seco. Se a vibração se mantiver e a fase for estável, é desequilíbrio — e, com os coeficientes de influência guardados, o retoque leva um arranque.
A centrífuga abana na aceleração e fica tranquila à rotação de trabalho. É normal?
Numa máquina suspensa é o comportamento normal. O rotor assenta num veio flexível e trabalha acima da primeira velocidade crítica, por isso na aceleração atravessa a zona de ressonância, onde a amplitude cresce e a fase roda depressa. O importante é a zona ser atravessada depressa. Equilibrar é no patamar da rotação de trabalho, e o pico da aceleração não deve ser eliminado com massas.
Temos produção alimentar e lavagem CIP. Podem sequer colocar-se massas?
Pode, mas de uma forma determinada e fora da zona de produto. O material da massa e da fixação escolhe-se em função do material do rotor, pela resistência à corrosão, sem zinco nem chumbo. Massas coladas, de fita ou magnéticas não usamos: não sobrevivem à lavagem e à temperatura. A massa assenta justa, sem fendas, com travagem. Se nenhuma variante passar, fazemos apenas o diagnóstico de vibrações.
Quantos planos de correção precisa um cesto?
Normalmente um. O cesto de uma centrífuga filtrante é curto — o comprimento é, na maioria dos casos, menor do que metade do diâmetro — e comporta-se como um disco: chega uma massa no aro superior. Dois planos usam-se quando o cesto é fundo, quando depois da correção fica um nível alto na segunda chumaceira e quando existe um segundo ponto de fixação de série.
Conteúdo relacionado
Equilibragem de centrífugas decanter: o que é realmente possível fazer no local
Resposta honesta: nem sempre. Equilibramos o tambor do decanter no local se o fabricante admitir a instalação de massas, se houver posições de equilibragem de série nos cubos dos topos e se a medição confirmar que domina a componente 1x precisamente do tambor, ou seja, a vibração à frequência de rotação dele. O sem-fim não se equilibra no local, por princípio: os seus planos de correção — os sítios onde se colocam as massas de equilibragem — estão escondidos dentro do tambor, e chegar-lhes significa desmontar o rotor por completo. Por isso, parte das deslocações a decanters termina não com massas, mas com uma medição com separação de causas: sedimento, desgaste das espiras, rolamentos, redutor ou desequilíbrio. Recebe um relatório com números, com o qual a conversa com a assistência passa a ser concreta. O seu caso, normalmente, percebemo-lo ainda antes da deslocação, pelo modelo, pelas fotos e pelas tendências de vibração.
Balanceamento no local de tambores de debulha e de corte de máquinas colhedoras
Sim, balanceamos no local, sem retirar da máquina, os tambores de debulha, os tambores de corte de equipamento de colheita de forragem e os picadores de palha. Condições: conjunto de batedores ou lâminas completo e homogéneo, tambor limpo de massa vegetal e seco, veio sem empeno, e acesso às extremidades do tambor através de capotas, escotilhas de inspeção ou côncavo rebaixado. O acionamento a partir do motor da máquina mantém a rotação estável, o que só ajuda o balanceamento. Se o conjunto de órgãos de trabalho for heterogéneo, ou se o veio bater depois da entrada de um objeto estranho, dizemo-lo depois da primeira medição e não compensamos com massas aquilo que se resolve com a seleção do conjunto ou com o endireitamento.
Máquina de equilibragem feita por si: apoios, estrutura de base, acionamento e sistema de medição
Sim, é possível construir uma bancada por conta própria, e o esquema de apoios flexíveis (acima da ressonância) é o mais acessível para isso. Precisa de quatro coisas: uma estrutura de base rígida e pesada, apoios com uma frequência própria de suspensão conhecida (a frequência a que a parte móvel do apoio oscila por si só) claramente abaixo da velocidade de serviço, um acionamento com velocidade estável, e um sistema de medição de dois canais com um sensor de ângulo de fase. A eletrónica resolve-se comprando um núcleo de medição pronto; o resto tem de ser projetado e verificado. O ponto-chave que distingue uma bancada funcional de um ferro caro: a aceitação pela geometria, pela dinâmica e por um rotor de controlo com um desequilíbrio de teste conhecido.
Descreva o equipamento e o problema
Respondemos às suas perguntas, esclarecemos os dados iniciais e informamos o que é necessário para o orçamento e a deslocação.