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Calculadora de Desbalanceamento de Hélice
Calcule o desbalanceamento admissível da hélice, a força centrífuga, a excentricidade e a tolerância por pá conforme a ISO 21940. Essencial para o controle de vibração de eixos marítimos.
Resultados
Desbalanceamento Admissível da Hélice (ISO 21940)
O desbalanceamento admissível para uma hélice é calculado usando a mesma fórmula da ISO 21940-11 utilizada para todas as máquinas rotativas:
Onde G é o grau de balanceamento (mm/s), m é a massa da hélice (kg), e ω = 2π·n/60 é a velocidade angular (rad/s).
Força centrífuga do desbalanceamento
A força centrífuga gerada pelo desbalanceamento na velocidade de operação:
- U — desbalanceamento (g·mm)
- ω — velocidade angular (rad/s)
- F — força centrífuga (N)
Tolerância por Pá
Para hélices simétricas, o desbalanceamento admissível total é dividido igualmente entre todas as pás:
Graus de Balanceamento Típicos para Hélices
| Grau | Aplicação |
|---|---|
| G40 | Hélices de embarcações de trabalho de baixa velocidade, não críticas |
| G16 | Hélices marítimas padrão, navios de carga |
| G6.3 | Embarcações de alta velocidade, navios de guerra, balsas de passageiros |
| G2.5 | Hélices de precisão, submarinos de baixo ruído |
Exemplo Prático
Dados: Massa = 500 kg, Velocidade = 300 RPM, Grau = G16, 4 pás
ω = 2π × 300 / 60 = 31,42 rad/s
Uper = 16 × 500 × 1000 / 31,42 = 254.620 g·mm
Excentricidade = 16 × 1000 / 31,42 = 509,2 μm
F = 254.620 / 1.000.000 × 31,42² = 251,5 N
Por pá: 254.620 / 4 = 63.655 g·mm
⚠️ Nota: As hélices marítimas operam em condições adversas. Incrustações, danos nas pás e erosão por cavitação podem alterar o balanceamento ao longo do tempo. Recomenda-se o monitoramento periódico de vibração para detectar desbalanceamentos em desenvolvimento.
Hélices desequilibradas geram forças centrífugas à velocidade de rotação do veio que se transmitem através das chumaceiras para o casco. Isto causa vibração excessiva, desgaste acelerado da chumaceira e dos vedantes da manga do veio (stern tube), fissuração por fadiga na linha de veios e desconforto para passageiros/tripulação. A equilibragem adequada segundo a ISO 21940 minimiza estes efeitos.
G16 é o grau mais comum para hélices marítimas padrão (navios de carga, petroleiros). G6.3 é utilizado em embarcações de alta velocidade, navios de guerra e ferries de passageiros onde a vibração deve ser minimizada. G40 pode ser suficiente para hélices de embarcações de trabalho de baixa velocidade.
O desequilíbrio total admissível é dividido igualmente por todas as pás. Para uma hélice de 4 pás com uma tolerância total de 1000 g·mm, cada pá pode ter até 250 g·mm. Isto pressupõe que as pás estão dispostas simetricamente em torno do cubo.
Força centrífuga F = U × ω² / 1.000.000 (N), onde U é o desequilíbrio em g·mm e ω é a velocidade angular em rad/s. Mesmo pequenos desequilíbrios criam forças significativas a RPM mais elevadas — a força aumenta com o quadrado da velocidade.
Sim, a equilibragem de hélices in-situ é possível utilizando instrumentos de equilibragem portáteis como a série Balanset da Vibromera. São fixadas massas de ensaio, a vibração é medida e as massas de correção são calculadas — evitando custos elevados de docagem a seco.
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 balanceamento em campo para hélices marítimas, eixos e máquinas rotativas. Alcance a conformidade com a ISO 21940-11 no local.
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.
