Compreendendo a Excentricidade de Rotação (Runout) do Eixo na Análise de Vibração
Excentricidade de rotação é o termo abrangente para imperfeições em um rotor que produzem um sinal uma vez por rotação (1×) mesmo quando o eixo gira tão lentamente que forças dinâmicas como desbalanceamento são desprezíveis. Estritamente, é a variação total de uma superfície rotativa em relação a um círculo perfeito, medida contra o verdadeiro eixo central. A pegadinha que atrapalha tantos analistas é que a excentricidade de rotação parece exatamente desbalanceamento nos vibração dados — mas não é um problema relacionado à massa e não pode ser corrigido por balanceamento.
Como ambos os fenômenos ocorrem em 1× velocidade de operação, diferenciá-los é uma das habilidades mais importantes na diagnóstico de rotores. Errar desperdiça tempo perseguindo um balanceamento que nunca convergirá; acertar significa corrigir o defeito real — ou compensá-lo limpa antes que um balanceamento seja tentado. As seções abaixo definem os dois tipos distintos de excentricidade de rotação, explicam por que eles corrompem o diagnóstico e apresentam a técnica padrão para remover sua influência.
1. Tipos de Excentricidade de Rotação: Uma Distinção Crítica
Tudo começa separando as duas coisas fundamentalmente diferentes que a única palavra “excentricidade de rotação” pode significar.
Excentricidade de Rotação Mecânica
A excentricidade de rotação mecânica é um imperfeição física ou geométrica genuíno do eixo: a superfície não é perfeitamente redonda, ou não está perfeitamente centrada no eixo de rotação. Causas típicas incluem:
- Falta de redondeza (Out-of-roundness): o munhão do eixo é ligeiramente oval ou de outra forma deformado pelo usinagem.
- Excentricidade: um componente como uma polia, acoplamento ou engrenagem é usinado ou montado fora do centro em relação ao eixo central do eixo.
- Eixo empenado ou curvado: um empenamento permanente varre a superfície para dentro e para fora passando por um ponto fixo a cada rotação. Uma versão transitória relacionada, empenamento térmico, aparece quando a máquina aquece e desaparece quando ela se estabiliza.
Por ser uma característica geométrica real, a excentricidade de rotação mecânica pode ser medida diretamente com um indicador de relógio enquanto o eixo é girado lentamente à mão. A leitura total do indicador é o valor citado nos relatórios de inspeção, e nosso Calculadora de Excentricidade Radial do Eixo (TIR) ajuda a relacionar essa leitura a uma tolerância admissível.
Excentricidade Elétrica
A excentricidade de rotação elétrica não é um defeito da forma do eixo de forma alguma, mas um artefato de medição peculiar às sondas de proximidade por correntes de Foucault sem contato. Essas sondas estabelecem um campo magnético de alta frequência e inferem a folga com base em como a superfície do eixo o carrega. Se essa superfície tiver variações localizadas em suas propriedades magnéticas ou elétricas, a sonda relata uma folga flutuante mesmo quando a verdadeira distância eixo-sonda é perfeitamente constante. Suas causas são metalúrgicas e relacionadas à superfície, em vez de geométricas:
- Variações na permeabilidade do material: um ponto magnetizado localizado — frequentemente o legado de descansar um indicador de relógio de base magnética no munhão — produz um sinal 1× forte e persistente.
- Mudanças no acabamento superficial: arranhões, amassados ou marcas de ferramentas dentro da área de visão da sonda.
- Composição do material inconsistente: variações na liga ou na estrutura metalúrgica do próprio eixo.
Crucialmente, a excentricidade de rotação elétrica é invisível para um indicador de relógio — a geometria está boa — mas é uma grande fonte de erro em máquinas rotativas monitoradas conforme padrões como API 670, onde as sondas de proximidade são os sensores primários.
2. Por que a Excentricidade de Rotação Corrompe o Diagnóstico e o Balanceamento
O sinal de qualquer tipo de excentricidade de rotação fica na velocidade de operação 1× — a mesma frequência do desbalanceamento — o que cria dois problemas distintos para o analista.
- Ela se disfarça como desbalanceamento: um pico 1× alto no espectro convida a um diagnóstico confiante, mas errado, de desbalanceamento, provocando tentativas de balanceamento que são tanto desnecessárias quanto condenadas ao fracasso porque não há massa excessiva para corrigir.
- Ela contamina um balanceamento real: quando o desbalanceamento genuíno é está presente, o vetor de excentricidade de rotação se soma a ele. Qualquer tentativa honesta de balancear o rotor deve primeiro isolar a verdadeira resposta dinâmica, o que significa medir o componente de excentricidade de rotação e subtraí-lo vetorialmente do sinal 1× total.
É por isso que um pico 1× sozinho nunca resolve o diagnóstico — confirmar um verdadeiro desbalanceamento contra semelhantes como a excentricidade de rotação, desalinhamento, a rotor trincado, ou ressonância é o coração da vibração competente diagnóstico.
3. Compensação de Excentricidade de Rotação: O Vetor de Rotação Lenta
O remédio aceito é compensação de runout, uma etapa essencial na análise de qualquer máquina instrumentada com sondas de proximidade. Ela prossegue em três etapas:
- Rotação lenta (slow roll): a máquina é operada a uma velocidade deliberadamente baixa — tipicamente 200–500 rpm — onde as forças centrífugas do desbalanceamento são insignificantes, de modo que quase todo o sinal 1× é excentricidade de rotação.
- Medir o vetor de rotação lenta: o vetor de vibração 1× (amplitude e fase) capturado nesta velocidade é registrado como o vetor de “rotação lenta” ou “excentricidade de rotação”.
- Subtrair o vetor: esse vetor de rotação lenta armazenado é então subtraído vetorialmente do vetor de vibração 1× medido na velocidade operacional completa.
O que resta é o vetor 1× compensado pela excentricidade de rotação, representando o movimento dinâmico verdadeiro do eixo devido ao desbalanceamento e outras forças rotordinâmicas. Esse valor compensado — não a leitura bruta — é o que deve orientar os diagnósticos e o cálculo de correction weights.
4. Medição e Compensação em Campo
O mesmo princípio se aplica ao trabalho portátil, mesmo em máquinas que usam acelerômetros em vez de sondas instaladas permanentemente. Boa prática antes de um balanceamento em campo é verificar a excentricidade de rotação mecânica com um indicador dial e verificar o eixo quanto a magnetismo residual, descartando os semelhantes antes de adicionar qualquer massa de teste. Um analisador portátil de dois canais, como o Balanset-1A mede a amplitude e a fase 1× nas quais um balanceamento depende, e capturar uma referência de rotação lenta onde a máquina permitir permite que o analista confirme que a resposta 1× realmente cresce com a velocidade — a assinatura de um desbalanceamento real — em vez de permanecer fixa, o que apontaria diretamente para a excentricidade de rotação.
