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Frequências de Defeitos em Mancal de Deslizamento
Calcule a faixa de frequência de oil whirl, indicadores de oil whip, frequência do eixo e características de vibração sub-síncrona para mancais de deslizamento/muncais de bucha.
Resultados
Resumo das Frequências Principais
| Frequência | Hz | CPM | Indicador |
|---|
⚠️ Chicoteamento de óleo: Se a velocidade de operação exceder aproximadamente 2× a primeira velocidade crítica, o oil whirl pode se travar na frequência natural do rotor, produzindo oil whip — uma condição de instabilidade grave. Monitore os componentes sub-síncronos de perto.
Turbilhão de óleo (oil whirl)
O oil whirl é uma vibração auto-excitada em mancais de deslizamento de filme fluido. A cunha de filme de óleo gera uma força que impulsiona o eixo em uma órbita precessional direta em uma frequência abaixo da velocidade do eixo:
A razão de whirl típica é ~0,43, mas varia de 0,42 a 0,48 dependendo da geometria do mancal, carga, viscosidade do óleo e folga.
Chicoteamento de óleo
O oil whip ocorre quando a frequência de oil whirl coincide com a primeira velocidade crítica de flexão do rotor. Neste ponto, a vibração sub-síncrona “se trava” na velocidade crítica e não acompanha mais a velocidade do eixo:
O oil whip é uma condição potencialmente destrutiva que requer atenção imediata.
Frequência do Eixo
Principais Indicadores de Vibração
| Frequência | Padrão | Indicação |
|---|---|---|
| 0,42–0,48× eixo | Sub-síncrono, precessão direta | Oil whirl — início de instabilidade do mancal |
| Sub-síncrono travado | Frequência fixa independentemente da velocidade | Oil whip — travado na 1ª crítica |
| 1× eixo | Síncrono | Resposta normal de desbalanceamento |
| 2× eixo | Segunda harmônica | Desalinhamento, folga mecânica ou resposta não linear |
Dados: Velocidade do eixo = 3000 RPM, Razão de whirl = 0,43
Freq. do eixo = 3000 / 60 = 50,0 Hz
Faixa de oil whirl = 0,42×50 a 0,48×50 = 21,0 – 24,0 Hz
Whirl típico = 0,43 × 50 = 21,5 Hz (1290 CPM)
2× eixo = 100,0 Hz
Dica de diagnóstico: O oil whirl acompanha a velocidade do eixo (a frequência muda proporcionalmente). O oil whip NÃO acompanha a velocidade — ele permanece travado na velocidade crítica. Esta é a principal maneira de distinguir entre as duas condições durante a partida ou a parada por inércia.
O rodopio de óleo (oil whirl) é uma vibração autoexcitada em chumaceiras de película fluida (hidrodinâmicas) causada pela cunha de óleo que empurra o veio numa órbita de precessão direta. Ocorre a aproximadamente 0,42–0,48× a velocidade de rotação do veio (frequentemente citado como ~0,43×).
A amplitude do oil whirl aumenta com a velocidade e pode tornar-se instável, evoluindo eventualmente para chicoteamento de óleo (oil whip) se não for corrigida.
O chicoteamento de óleo (oil whip) ocorre quando a frequência do rodopio de óleo (oil whirl) coincide com a primeira frequência natural do rotor (primeira velocidade crítica de flexão). Neste ponto, a frequência de precessão "bloqueia" na frequência natural e deixa de aumentar com a velocidade.
Diferença fundamental: o oil whirl acompanha a velocidade do veio (proporcional), enquanto o oil whip fica fixo na velocidade crítica independentemente da velocidade de funcionamento. O oil whip é uma condição de instabilidade severa com níveis de vibração potencialmente destrutivos.
O rodopio de óleo (oil whirl) é identificado por:
- Frequência a ~0,42–0,48× a velocidade do veio
- Órbita de precessão direta (o veio precessiona no mesmo sentido da rotação)
- A frequência acompanha a velocidade do veio proporcionalmente — este é o ponto-chave
- A amplitude aumenta tipicamente com a velocidade
Outras fontes subsíncronas, como roçamento (rub) ou folgas mecânicas, ocorrem tipicamente em sub-harmónicas exatas (½×, ⅓×) e podem apresentar precessão inversa.
O aparecimento do rodopio de óleo (oil whirl) depende de vários fatores:
- Velocidade do veio superior ao limiar de estabilidade
- Carga reduzida na chumaceira (chumaceiras pouco carregadas são mais propensas)
- Baixa viscosidade do óleo (temperatura elevada ou grau de óleo incorreto)
- Folga excessiva na chumaceira (chumaceiras desgastadas)
- Desalinhamento ou desequilíbrio que afete a distribuição de carga
As soluções incluem:
- Aumentar a carga específica na chumaceira ou reduzir a folga
- Utilizar geometrias de chumaceira anti-whirl (patins oscilantes / tilting pad, degrau de pressão, furo elíptico / lemon bore)
- Alterar a viscosidade do óleo (grau de viscosidade ou controlo de temperatura)
- Reduzir a velocidade de funcionamento abaixo do limiar de instabilidade
- Melhorar o alinhamento de veios e a equilibragem para estabilizar a carga na chumaceira
- Adicionar amortecimento externo ou amortecedores de película comprimida (squeeze-film dampers)
Os procedimentos descritos nesta página foram desenvolvidos e testados em campo pela equipe da Vibromera utilizando o Balanset-1A, um balanceador portátil de dois canais e analisador de vibração para balanceamento de rotores no local.
Instrumentos profissionais de análise de vibração para diagnóstico de problemas em mancais de deslizamento. Rastreamento subsíncrono e análise de órbita. Utilizados em mais de 50 países.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko é engenheiro de análise de vibrações e fundador e diretor executivo da Vibromera. Há mais de 15 anos ele balanceia equipamentos rotativos em campo, e não em uma bancada de testes: trituradores, ventiladores industriais, britadores, centrífugas, eixos e fusos. Foi desse trabalho que nasceram os instrumentos Balanset — eles foram concebidos como uma ferramenta que o especialista pode levar até a máquina e usar sozinho, no local, e não como equipamento de laboratório. A Vibromera foi fundada em 2017 e, desde 2023, está sediada no Porto, em Portugal. É aqui que acontecem o desenvolvimento, a montagem e o suporte da linha Balanset. O instrumento principal é o Balanset-1A, um analisador portátil para balanceamento em um e dois planos e para diagnóstico de vibrações. Nikolai participa pessoalmente do suporte ao cliente, da solução de casos difíceis de balanceamento e do desenvolvimento do software. Ele atende clientes no mundo todo, em qualquer idioma.
