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Ferramenta de engenharia gratuita #020

Limites de vibração — Turbinas a vapor e geradores >40 MW

Avalia a severidade da vibração em turbinas a vapor e geradores de acordo com a norma ISO 20816-2. Suporta medições de velocidade na caixa de rolamentos e deslocamento relativo do eixo.

ISO 20816-2 Zonas A/B/C/D >40 MW
Predefinições rápidas

Resultados

A
B
C
D
Zona de vibração
—
Valor medido
—
Recomendação
—
ZonaLimiteDescrição

Escopo da norma ISO 20816-2

A norma ISO 20816-2 especifica os critérios de avaliação de vibração para turbinas a vapor e geradores com potência superior a 40 MW, operando em velocidades entre 1500 e 3600 RPM (geração de energia a 50/60 Hz). Ela abrange tanto a vibração da caixa de chumaceira quanto a vibração relativa do eixo.

Vibração da caixa de rolamentos

A velocidade de vibração de banda larga é medida no corpo da chumaceira (pedestal) em mm/s RMS, tipicamente na faixa de frequência de 10–1000 Hz. Os valores de fronteira abaixo correspondem à coluna da tabela publicada para velocidades do veio de 1500 r/min e 1800 r/min; para máquinas de 3000–3600 r/min, as fronteiras publicadas são mais elevadas (A/B 3,8, B/C 7,5, C/D 11,8 mm/s RMS), pelo que esta tabela única simplificada é conservadora para máquinas de 2 pólos.

Limite da zonaVelocidade (mm/s RMS)
A/B2.8
B/C5.3
C/D8.5

Deslocamento Relativo do Eixo

A vibração do eixo é medida com sensores de proximidade, expressa como deslocamento pico a pico em μm. Esses valores são simplificados para aplicação geral.

Limite da zonaDeslocamento (μm p-p)
A/B50
B/C100
C/D165

ℹ️ Nota: Os limites de deslocamento do eixo podem variar com a velocidade de operação. Os valores acima são simplificados para uso geral. Para limites exatos que dependem da velocidade, consulte a norma ISO 20816-2 completa.

⚠️ Importante: A vibração tanto da caixa de rolamentos quanto do eixo deve ser monitorada. Uma máquina pode apresentar baixa vibração na caixa de rolamentos, mas alta vibração no eixo, ou vice-versa. O pior dos dois valores determina a avaliação geral.

A norma ISO 20816-2 aplica-se a turbinas a vapor e geradores com potência superior a 40 MW, operando a velocidades entre 1500 e 3600 RPM (para produção de energia a 50/60 Hz). Isto inclui:

  • Grandes grupos turbogeradores de centrais elétricas
  • Turbinas a vapor industriais de acionamento de geradores
  • Turbinas a vapor de centrais de ciclo combinado
  • Turbogeradores de centrais nucleares

A vibração na caixa de chumaceira é medida com sensores montados no pedestal da chumaceira, expressa em mm/s RMS. Reflete a vibração transmitida através da chumaceira para a estrutura de suporte.

A vibração relativa do veio é medida com sondas de proximidade no interior da chumaceira, expressa em μm pico a pico. Mede a órbita real do veio em relação à folga da chumaceira.

Ambas as medições são essenciais — a vibração na caixa de chumaceira por si só pode não detetar problemas internos do rotor em fundações rígidas.

As turbinas a vapor utilizam chumaceiras de película fluida (deslizamento), nas quais a caixa de chumaceira pode apresentar baixa vibração mesmo quando o veio tem um movimento significativo. A medição relativa do veio capta:

  • Desequilíbrio do rotor e empeno térmico
  • Instabilidades de oil whirl e oil whip (turbilhão e chicote de óleo)
  • Fissuras no rotor e roçamentos
  • Desalinhamento entre rotores acoplados

A monitorização da vibração do veio é crítica para a deteção precoce de avarias em evolução.

Para a Zona C numa turbina a vapor ou gerador:

  • Notificar imediatamente a gestão da central e a equipa de operações
  • Investigar a causa raiz — verificar o estado de equilibragem, alinhamento, estado das chumaceiras, fundação e estado térmico
  • Aumentar a frequência de monitorização para contínua, caso ainda não o seja
  • Planear ação corretiva para a próxima paragem disponível
  • Monitorizar a tendência — se se aproximar da Zona D, considerar redução de carga ou paragem planeada

A ISO 20816-2 consolida as antigas normas ISO 10816-2 (vibração na caixa de chumaceira) e ISO 7919-2 (vibração do veio) para turbinas a vapor numa única norma unificada. Os limites das zonas são essencialmente os mesmos, mas a nova norma fornece orientações atualizadas sobre a avaliação combinada utilizando ambos os tipos de medição.

Os procedimentos descritos nesta página foram desenvolvidos e testados em campo pela equipa da Vibromera com o Balanset-1A, um equilibrador de dois canais e analisador de vibrações portátil para equilibragem de rotores no local.

Vibromera — Balanceamento portátil & análise de vibração
Analisadores de vibração profissionais e sistemas de equilibragem no local para turbomáquinas. Avaliação no local em conformidade com a norma ISO 20816. Utilizados em mais de 50 países.
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Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko é engenheiro de análise de vibrações e fundador e diretor executivo da Vibromera. Há mais de 15 anos que equilibra equipamentos rotativos no terreno e não numa bancada de ensaio: destroçadores, ventiladores industriais, britadeiras, centrifugadoras, veios e fusos. Foi desse trabalho que nasceram os instrumentos Balanset — foram concebidos como uma ferramenta que o técnico pode levar até à máquina e utilizar 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 decorrem o desenvolvimento, a montagem e o apoio à linha Balanset. O instrumento de referência é o Balanset-1A, um analisador portátil para equilibragem em um e dois planos e para diagnóstico de vibrações. Nikolai participa pessoalmente no apoio ao cliente, na resolução de casos de equilibragem difíceis e no desenvolvimento do software. Trabalha com clientes em todo o mundo, em qualquer idioma.

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