ISO 1940-1 — Requisitos de qualidade de balanceamento para rotores rígidos
A norma internacional fundamental que define o sistema de qualidade de balanceamento de grau G — de G 0,4 (giroscópios) a G 4000 (motores diesel marítimos). Agora incorporada à ISO 21940-11, com valores e metodologia de grau G idênticos.
A Vibromera integra a tabela completa de graus G 0.4 a G 4000 no Balanset-1A, pelo que o instrumento comunica a qualidade de equilíbrio alcançada face à ISO 1940-1 imediatamente após a execução com massa de prova.
Desequilíbrio residual permitido
ISO 1940-1 / ISO 21940-11 — insira os dados do rotor, obtenha Uper
Resultados — ISO 1940-1
Desequilíbrio residual permitido
para calcular a tolerância
Graus de Qualidade de Equilibragem G
Escala logarítmica com fator de 2,5 entre classes adjacentes — de ultraprecisão G 0,4 a marinha G 4000
📋 Tabela completa de classificação G — ISO 1940-1 / ISO 21940-11
| Grau G | e·ω (mm/s) | Tipos típicos de rotores | Notas |
|---|---|---|---|
| G 0.4 | 0.4 | Giroscópios, eixos de precisão, unidades de disco óptico | Próximo do limite da equilibragem convencional |
| G 1.0 | 1.0 | Acionamentos de fusos de retificação, gravadores de fita, pequenas armaduras de precisão | Requer condições de extrema limpeza. |
| G 2.5 | 2.5 | Turbinas a gás & a vapor, turbogeradores, turbocompressores, motores de alta velocidade | Previne danos prematuros nos rolamentos |
| G 6.3 | 6.3 | Ventiladores, bombas, volantes, motores elétricos, máquinas-ferramenta, bobinas de papel | Mais comum — nota padrão |
| G 16 | 16 | Eixos cardan (especiais), máquinas agrícolas, britadores, ventiladores de mina | Condições severas e de alta exigência |
| G 40 | 40 | Rodas e aros de automóveis, eixos cardan (padrão), ventiladores de baixa velocidade | A variação de pneus é o fator dominante. |
| G 100 | 100 | Motores completos para carros, camiões e locomotivas. | Motores de combustão interna como conjuntos |
| G 250 | 250 | Cambotas de motores diesel de alta velocidade | Nível de componente |
| G 630 | 630 | Cambotas de grandes motores de 4 tempos, motores diesel marítimos em suportes elásticos. | Grandes máquinas alternativas de baixa velocidade |
| G 1600 | 1600 | Virabrequins de grandes motores de 2 tempos | Fundações muito lentas e maciças |
| G 4000 | 4000 | Virabrequins de motores diesel marítimos de baixa velocidade sobre fundações rígidas | Requisitos mais flexíveis |
📊 Tolerâncias pré-calculadas para rotores industriais comuns
| Tipo de rotor | Massa (kg) | RPM | G | Uper (g·mm) | Por plano | eper (µm) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Motor pequeno | 8 | 2 900 | G 6.3 | 166 | 83 | 20.7 |
| Ventilador de ar condicionado | 45 | 1 480 | G 6.3 | 1 835 | 918 | 40.8 |
| Impulsor da bomba | 25 | 2 950 | G 6.3 | 510 | 255 | 20.4 |
| Turbocompressor | 120 | 8 000 | G 2.5 | 358 | 179 | 3.0 |
| Rolo de papel | 2 000 | 300 | G 6.3 | 401 000 | 200 500 | 200.5 |
| Ventilador de central elétrica | 350 | 990 | G 2.5 | 8 468 | 4 234 | 24.2 |
| Fuso de retificação | 2 | 24 000 | G 1.0 | 0.80 | 0.40 | 0.40 |
| Roda do carro | 12 | 800 | G 40 | 5 729 | 2 865 | 477 |
📐 Métodos de alocação de tolerância — ISO 1940-1 Capítulo 7
| Tipo de rotor | Alocação | Fórmula | Notas |
|---|---|---|---|
| Simétrico | Divisão igualitária | UL=UR=Uper/2 | Caso mais simples. Motores, algumas ventoinhas. |
| Assimétrico entre chumaceiras | Proporcional | UL=Uper·(b/L) | Método mais comum. |
| Balanço (em balanço) | Baseado em momentos | Equações estáticas | Tolerâncias mais rigorosas no plano em balanço. |
| Estreito (planos próximos) | Separar estático + acoplado | Conforme ISO 21940-12 | Diferentes efeitos de vibração. |
O que é a norma ISO 1940-1?
Resposta rápida
ISO 1940-1 (Vibração mecânica — Requisitos de qualidade de equilibragem de rotores em estado constante (rígido).) define o Sistema de qualidade de equilibragem de grau G para rotores rígidos. A fórmula Uper = (9 549 × G × M) / n calcula o resíduo permissível desequilíbrio. Substituído por ISO 21940-11:2016 com valores idênticos. Classificação padrão para máquinas industriais: G 6.3.
A norma ISO 1940-1 é o documento fundamental para o balanceamento de rotores em todo o mundo. Seu sistema de classificação G é a linguagem padrão para balanceamento: "balanceamento segundo G 6.3" é compreendido por todos os especialistas globalmente. A norma abrange rotores rígidos, desde minúsculos eixos de precisão até virabrequins de grande porte, fornecendo uma estrutura universal para especificar, calcular e verificar a qualidade do balanceamento.
A norma aplica-se apenas a rotores de tipo rígido — aqueles cujas deformações elásticas sob forças centrífugas são desprezíveis em toda a faixa de velocidade de operação. Rotores flexíveis (que operam acima da primeira velocidade crítica de flexão) são abrangidos pela norma ISO 21940-12.
O conceito de rotor rígido
Um rotor é classificado como rígido se a sua distribuição de massa não se alterar significativamente com a variação da velocidade de zero até à velocidade máxima de operação. A principal consequência: Um rotor equilibrado a baixa velocidade numa máquina de equilibragem permanece equilibrado à sua velocidade de operação. Isto permite a equilibragem a 300–600 RPM numa máquina de oficina, mantendo as tolerâncias a mais de 3 000 RPM em serviço.
Se um rotor opera na região supercrítica (acima da primeira velocidade crítica de flexão) ou perto de ressonância, as deflexões alteram a distribuição efetiva da massa, e a equilibragem a baixa velocidade pode ser ineficaz a alta velocidade. Estes rotores são classificados como flexíveis.
O que a norma ISO 1940-1 NÃO abrange
Rotores com geometria variável (eixos articulados, pás de helicóptero). Ressonância em sistemas rotor-suporte-fundação. Forças aerodinâmicas e hidrodinâmicas não relacionadas à distribuição de massa. Para ventiladores especificamente, veja ISO 14694 (categorias BV específicas para ventiladores e limites de vibração).
Tipos de Desequilíbrio
Desequilíbrio = eixo de inércia do rotor ≠ eixo de rotação. Em forma vetorial: U = m × r (g·mm). A norma ISO 1940-1 classifica três tipos:
- Desequilíbrio estático: Eixo de inércia paralelo ao eixo de rotação, mas deslocado. Equivalente de massa única desequilibrada. Corrigível em um plano. Exemplos típicos: polias, engrenagens estreitas, rotores de ventiladores (L/D < 0,5).
- Desequilíbrio do binário: Eixo de inércia passando pelo centro de massa, porém inclinado. Força resultante zero, mas um binário (par) faz o rotor oscilar. Requer dois planos.
- Desequilíbrio dinâmico: Caso geral — estático + binário combinados. Eixo de inércia não paralelo nem interceptando o eixo de rotação. Requer dois planos. A maioria dos rotores reais apresenta desbalanceamento dinâmico.
Desequilíbrio específico (excentricidade)
A classificação G é definida como o produto e × ω (mm/s) — a velocidade linear do centro de massa do rotor em órbita ao redor do eixo de rotação. Este único valor caracteriza a qualidade do balanceamento independentemente do tamanho e da velocidade do rotor.
O Sistema de Notas G — Base Física
Similaridade de massa
Para rotores geometricamente semelhantes: Uper ∝ M → desequilíbrio específico eper deve ser constante. Um padrão se aplica a todos os tamanhos.
Similaridade de velocidade
Força centrífuga F = M·e·ω². Para manter cargas aceitáveis nos mancais em diferentes velocidades, eper deve diminuir à medida que ω aumenta:
Calcular o Desequilíbrio Residual Admissível
Exemplo prático: Rotor do ventilador, G 6.3
Dado: Impulsor de ventilador centrífugo, M = 200 kg, n = 1 500 RPM, G 6,3.
Total: Uper = 9 549 × 6,3 × 200 / 1 500 = 8 021 g·mm
Excentricidade: eper = 8 021 / 200 = 40,1 µm
Por plano (simétrico, 2): 8 021 / 2 = 4 011 g·mm
Em R = 400 mm: 4 011 / 400 = 10,0 g por plano
Utilize sempre a velocidade máxima de serviço.
A velocidade na fórmula deve ser a RPM mais alta em serviço — não a velocidade da máquina de equilibragem. Muitos rotores são equilibrados a 300–600 RPM, mas a tolerância deve usar a velocidade real de serviço (por exemplo, 1480 RPM). Usar a velocidade da máquina de equilibragem produz tolerâncias perigosamente folgadas.
Alocação para planos de correção
Uper Aplica-se ao centro de massa do rotor. Na prática, o equilíbrio ocorre em dois planos (próximos aos mancais). Regras do Capítulo 7:
Rotores simétricos
Centro de massa no ponto médio → igual: UL = UR = Uper / 2.
Assimetria entre mancais
Rotores com balanço excessivo
A massa em balanço cria um momento fletor que carrega ambos os mancais. É necessário um recálculo baseado no momento → normalmente, a tolerância é muito mais rigorosa no plano em balanço. Comum em bombas, compressores de estágio único e rotores de ventiladores em balanço.
Erros e Verificação
Fontes de erro
- Sistemático: Desvio de calibração da máquina, mandris excêntricos, efeitos de chaveta (ISO 8821), distorção térmica.
- Aleatório: Ruído do sensor, folga de suporte, variação no encaixe do rotor.
O erro total não deve exceder a tolerância de 10–15%. Caso seja maior, ajuste a tolerância de trabalho de acordo.
Efeitos de montagem
O balanceamento dos componentes é diferente do balanceamento do conjunto. Excentricidade de acoplamento, desalinhamento radial e folgas podem anular o trabalho realizado pelos componentes. Faça o balanceamento de ajuste fino do rotor montado.
Métodos de verificação
- Teste de índice: Gire o rotor 180° no mandril e meça novamente. A alteração corresponde a um erro de fixação.
- Teste de peso experimental: Adicione a massa conhecida e verifique se a mudança vetorial medida corresponde à expectativa.
- Controlo de campo: Medir a vibração nos mancais por ISO 10816.
Balanset-1A: Conformidade com a norma ISO 1940-1 integrada
Balanset-1A Automatiza a norma ISO 1940-1: insira massa, velocidade, grau G → U instantâneoper com alocação automática de planos. Após a equilibragem, compara o resíduo com o limite. A função Relatórios F6 gera um protocolo formal documentando o grau G alcançado. Precisão de ±5% na velocidade, ±1° na fase — suficiente para G 16 a G 2,5. Balanset-4 Estende-se a quatro canais para rotores complexos com múltiplos rolamentos.
Exemplos práticos
Caso 1: Motor Elétrico — G 6.3
Rotor: 15 kW, 1 460 RPM, 35 kg, simétrico entre mancais.
Tolerância: Uper = 9 549 × 6,3 × 35 / 1 460 = 1 442 g·mm → 721/plano.
Em R = 80 mm: 721 / 80 = 9,0 g/plano. Equilibrado em oficina: 180 g·mm de resíduo. ✅
Caso 2: Bomba — Rotor em balanço, G 6.3
Rotor: Eixo + impulsor 18 kg, 2 950 RPM. Impulsor 6 kg com balanço de 120 mm. Distância entre mancais 250 mm.
Total: Uper = 367 g·mm. Distribuição de momento: dianteira ≈ 202, traseira ≈ 165 g·mm.
Equilíbrio de campo com Balanset-1A Plano único: 8,5 g a 230°. Final: 95 g·mm. ✅
Caso 3: Turbocompressor — G 2.5
Rotor: 3 estágios, 65 kg, 12.000 RPM. Ligeiramente assimétrico.
Tolerância: Uper = 129 g·mm → 65/plano → em R = 95 mm: 0,68 g/plano.
Precisão subgrama → apenas em máquina de oficina de alta velocidade. Teste de índice: erro do mandril < 5 g·mm. Final: 28 g·mm/plano. ✅
ISO 1940-1 → ISO 21940-11
- Valores de grau G, fórmulas, tabelas de aplicação — idênticos. Sem alterações técnicas.
- Série ISO 21940: Parte 11 (qualidade), Parte 12 (flexibilidade), Parte 14 (procedimentos), Parte 21 (descrições), Parte 31 (suscetibilidade), Parte 32 (chaves).
- Ambas as designações são usadas de forma intercambiável na prática.
- ISO 14694 As categorias BV fazem referência direta aos graus G.
Normas relacionadas
- ISO 21940-11: Esta norma — sistema de classificação G.
- ISO 21940-12: Equilibragem de rotores flexíveis.
- ISO 10816 / ISO 20816: Avaliação de vibração — resultado operacional da qualidade da equilibragem.
- ISO 14694: Categorias BV específicas para ventiladores, classes de equilibragem e limites de vibração.
- ISO 8821: Influência da chave (convenção de meia chave).
- API 610 / API 617: Bombas/compressores de petróleo que referenciam a norma ISO 1940.
Padrão oficial: ISO 1940-1 na Loja ISO →
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Calculadora de tolerância Tabela de classificação G O que é a norma ISO 1940-1? Conceito de rotor rígido Tipos de Desequilíbrio Estático / Binário / Dinâmico Desequilíbrio específico Sistema de classificação G Leis de semelhança Fórmula de tolerância Alocação de planos Simétrico / Assimétrico Rotores em balanço Erros & Verificação Estudos de caso (3) Transição para a norma ISO 21940-11 Perguntas frequentes (8 perguntas)Equipamento de equilibragem
Balanceador de campo portátil com calculadora de tolerância ISO 1940 integrada e verificação de grau G.
Balanset-1A → Balanset-4 →Perguntas frequentes — ISO 1940-1
Sistema de equilibragem de qualidade de grau G para rotores rígidos
▸ Qual a diferença entre as normas ISO 1940-1 e ISO 21940-11?
▸ Como calculo o desequilíbrio residual permitido?
▸ O que é um rotor rígido?
▸ Qual a classificação G para bombas, ventiladores ou motores?
▸ Como alocar a tolerância entre planos?
▸ Quais são os três tipos de desequilíbrio?
▸ Por que as classes G são atribuídas numa escala logarítmica?
▸ Posso verificar a conformidade com um balanceador portátil?
Equilibragem segundo a ISO 1940-1 — No terreno
As equilibradoras portáteis Vibromera incluem calculadoras de tolerância ISO 1940 integradas, alocação automática de planos e relatórios formais de equilibragem que documentam a classe G alcançada.
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