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.
Resultados
| Zona | Limite | Descrição |
|---|
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 zona | Velocidade (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.8 |
| B/C | 5.3 |
| C/D | 8.5 |
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 zona | Deslocamento (μm p-p) |
|---|---|
| A/B | 50 |
| B/C | 100 |
| C/D | 165 |
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.
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.
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.
