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Calculadora de Desequilíbrio de Hélices
Calcule o desbalanceamento admissível da hélice, a força centrífuga, a excentricidade e a tolerância por pá de acordo com a norma ISO 21940. Essencial para o controle de vibração do eixo em embarcações.
Resultados
Desbalanceamento admissível da hélice (ISO 21940)
O desbalanceamento admissível para uma hélice é calculado usando a mesma fórmula da norma ISO 21940-11 aplicada a todas as máquinas rotativas:
Onde G é o grau de equilíbrio (mm/s), m é a massa da hélice (kg), e ω = 2π·n/60 é a velocidade angular (rad/s).
Força centrífuga devido ao desequilíbrio
A força centrífuga gerada pelo desbalanceamento na velocidade de operação:
- U — desequilíbrio (g·mm)
- ω — velocidade angular (rad/s)
- F — força centrífuga (N)
Tolerância por lâmina
Para hélices simétricas, o desbalanceamento total permitido é dividido igualmente entre todas as pás:
Níveis típicos de equilibragem para hélices
| Classe | 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 da marinha, balsas de passageiros |
| G2.5 | Hélices de precisão, submarinos silenciosos |
Exemplo prático
Dado: Massa = 500 kg, Velocidade = 300 RPM, Grau = G16, 4 lâminas
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 lâmina: 254.620 / 4 = 63.655 g·mm
⚠️ Nota: Hélices marítimas operam em condições severas. Incrustações, danos nas pás e erosão por cavitação podem alterar a equilibragem ao longo do tempo. Recomenda-se a monitorização periódica da vibração para detetar o desenvolvimento de desequilíbrio.
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 equipa da Vibromera com o Balanset-1A, um equilibrador de dois canais e analisador de vibrações portátil para equilibragem de rotores no local.
Instrumentos profissionais de equilibragem no local para hélices marítimas, veios e máquinas rotativas. Obtenha a conformidade com a norma 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 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.
