Banco de Balanceamento de Rotores de Alta Velocidade para Bombas a Vácuo

Introdução

O balanceamento de rotores de alta velocidade em bombas a vácuo requer equipamentos especializados capazes de manter a precisão sob condições operacionais extremas. Para atender a esses requisitos, bancos de balanceamento dedicados foram desenvolvidos em 2002 e 2009. Esses sistemas são projetados para o balanceamento dinâmico de rotores de turbina montados em velocidades operacionais reais, variando de 42.000 a 60.000 rpm, diretamente em seus próprios mancais de apoio. O objetivo do projeto era alcançar valores de desbalanceamento residual de acordo com a precisão da Classe 1, conforme a norma GOST 22061-76, o padrão soviético de qualidade de balanceamento (seu equivalente internacional moderno é a ISO 21940-11, anteriormente ISO 1940-1).

Projeto Estrutural e Configuração

A Figura 1 mostra o layout esquemático do banco de balanceamento de alta velocidade usado para rotores de bombas a vácuo.

Figura 1 – Layout estrutural do banco de balanceamento de alta velocidade para bombas a vácuo:
1 – Plataforma rígida
2 – Molas cilíndricas de isolamento de vibração
3 – Base cilíndrica de montagem
4 – Bomba a vácuo balanceada
5 – Tampa de proteção
6 – Sensor de ângulo de fase
7 – Sensor de vibração na tampa
8 – Sensor de vibração na base
9 – Unidade de medição e computação

O banco é construído sobre uma plataforma retangular (1), apoiada por quatro molas cilíndricas (2), que fornecem isolamento de vibração. A plataforma é reforçada com nervuras longitudinais e transversais, alcançando alta rigidez enquanto minimiza o peso. Esta solução estrutural garante alta sensibilidade às forças de desbalanceamento e previne oscilações ressonantes em toda a faixa de velocidade da bomba durante o balanceamento.

A base de montagem (3) está rigidamente fixada à plataforma e serve para posicionar a bomba (4) com precisão. A bomba é fechada com uma tampa dedicada (5), que também abriga o sensor de ângulo de fase (6). Dois sensores de vibração (7 e 8) são montados na tampa e na base, respectivamente. Todos os sensores estão conectados a uma unidade de medição e computação (9), que realiza análise em tempo real e calcula as massas de correção.

Procedimento de Balanceamento

O balanceamento é realizado em duas etapas sequenciais para garantir precisão tanto em condições de rotor rígido quanto flexível.

Etapa 1 – Balanceamento de Rotor Rígido

Na etapa inicial, o rotor da bomba é balanceado em velocidades de rotação de até 8.000 rpm, onde ele se comporta como um corpo rígido. O objetivo aqui é compensar tanto desbalanceamentos estáticos quanto de momento. Em testes neste banco isolado de vibrações, o sistema alcança níveis de vibração residual abaixo de 0,01 mm/s RMS na faixa de frequência de 3.500 a 8.000 rpm. Essa leitura ultra-baixa é um resultado de teste em banco obtido sob condições controladas, não um valor típico de medição em campo.

Etapa 2 – Balanceamento de Rotor Flexível de Alta Velocidade

Na segunda etapa, o balanceamento é realizado na velocidade operacional do rotor — 42.000 ou 60.000 rpm, dependendo do modelo da bomba. Nessa velocidade, o rotor entra em estado flexível e sofre deformação, o que leva a um desbalanceamento dinâmico adicional. Uma correção final é calculada e aplicada para minimizar esses efeitos. O nível de vibração residual após o balanceamento em alta velocidade não excede 0,3 mm/s RMS, garantindo operação estável de longo prazo da bomba.

Características de Desempenho

• Vibração residual (etapa rígida): ≤ 0,01 mm/s (3.500–8.000 rpm, resultado de teste em banco)

• Vibração residual (etapa flexível): ≤ 0,3 mm/s (42.000–60.000 rpm)

• Tempo total do ciclo de balanceamento: Geralmente inferior a 30 minutos

Conclusão

O banco de balanceamento de alta velocidade para rotores de bombas a vácuo combina rigidez estrutural, medição de precisão e computação avançada. Ele permite balanceamento preciso sob condições operacionais reais, compensando tanto desbalanceamentos estáticos quanto dinâmicos. A solução atende a rigorosos padrões de vibração e melhora significativamente a confiabilidade e a vida útil dos sistemas de bombas a vácuo de alta velocidade.