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Grau de qualidade do equilíbrio (Grau G)

📌 Artigo de referência canónico — vibromera.eu

A norma internacional para precisão de balanceamento de rotores — como as classes G das normas ISO 1940-1 e ISO 21940-11 definem o desequilíbrio residual permitido, porque é importante para a vida útil dos rolamentos e a fiabilidade da máquina, e como calcular as tolerâncias para qualquer rotor.

Sensor de vibração

Sensor ótico (tacómetro laser)

Balanset-4

Suporte magnético Insize-60-kgf

Fita reflectora

Equilibrador dinâmico "Balanset-1A" OEM

Calculadora de Tolerância de Equilibragem

Calcular o desequilíbrio residual admissível de acordo com a ISO 21940-11 / ISO 1940-1

Resultados

Desequilíbrio residual admissível e metas de equilibragem

⚖️ Insira os parâmetros do rotor e clique em Calcular.
para verificar as tolerâncias de equilibragem

Visão geral dos graus de qualidade de equilíbrio

De giroscópios de ultraprecisão (G 0,4) a motores alternativos de baixa precisão (G 4000) — a classificação ISO completa.

G 0.4
≤ 0,4 mm/s
Ultraprecisão: Giroscópios, fusos de precisão, pratos de disco rígido, componentes de satélite, equipamentos de fabrico de microeletrónica
G 1.0
≤ 1,0 mm/s
Precisão: Acionamentos de retificadoras, acionamentos de áudio e vídeo, pequenos motores de alta velocidade, fusos de equipamento dentário/médico
G 2.5
≤ 2,5 mm/s
Alta qualidade: Turbinas a gás/vapor, turbocompressores, motores elétricos de alta velocidade, acionamentos de máquinas-ferramenta, rotores de centrífugas
G 6.3
≤ 6,3 mm/s
Padrão: Impulsores de bombas, ventiladores, sopradores, motores elétricos gerais, turbocompressores, volantes, maquinaria de processo — o grau mais frequentemente especificado
G 16
≤ 16 mm/s
Médio: Eixos de transmissão (cardan), britadores, máquinas agrícolas, peças de instalações de processo com requisitos moderados
G 40
≤ 40 mm/s
Geral: Rodas de automóveis, jantes, conjuntos de rodas, veios de transmissão; acionamentos por cambota inerentemente equilibrados, montados elasticamente
G 100
≤ 100 mm/s
Grosseiro: Motores alternativos completos para automóveis, camiões e locomotivas
G 630+
≤ 630–4000 mm/s
Muito grosseiro: Acionamentos por cambota, inerentemente desequilibrados, montados elasticamente (G 630); acionamentos por cambota de grandes motores diesel marítimos lentos (G 1600–G 4000)
📋 Tabela completa de graus de qualidade de balanceamento ISO 21940-11 / ISO 1940-1
Grau G e·ω (mm/s) Classe de Precisão Tipos típicos de rotores / Aplicações
G 40004000Muito grosseiroAcionamentos por cambota de grandes motores diesel marítimos lentos (velocidade do pistão inferior a 9 m/s), inerentemente desequilibrados
G 16001600Muito grosseiroAcionamentos por cambota de grandes motores diesel marítimos lentos (velocidade do pistão inferior a 9 m/s), inerentemente equilibrados
G 630630GrosseiroAcionamentos por cambota, inerentemente desequilibrados, montados elasticamente
G 250250GrosseiroAcionamentos por cambota, inerentemente desequilibrados, montados rigidamente
G 100100GeralMotores alternativos completos para automóveis, camiões e locomotivas
G 4040GeralAutomóveis: rodas, jantes, conjuntos de rodas, veios de transmissão; acionamentos por cambota, inerentemente equilibrados, montados elasticamente
G 1616NormaMáquinas agrícolas; máquinas de britagem; veios de transmissão (veios de Cardan, veios propulsores); acionamentos por cambota, inerentemente equilibrados, montados rigidamente
G 6.36.3NormaTurbinas a gás para aeronaves; centrífugas (separadores, decantadores); motores elétricos e geradores (altura do veio ≥ 80 mm) com velocidades nominais máximas até 950 r/min; motores elétricos com alturas do veio inferiores a 80 mm; ventiladores; engrenagens; maquinaria em geral; máquinas-ferramenta; máquinas de papel; máquinas de processo; bombas; turbocompressores; turbinas hidráulicas
G 2.52.5PrecisãoCompressores; acionamentos informáticos; motores elétricos e geradores (altura do veio ≥ 80 mm) com velocidades nominais máximas superiores a 950 r/min; turbinas a gás e a vapor; acionamentos de máquinas-ferramenta; máquinas têxteis
G 1.01.0PrecisãoAcionamentos de áudio e vídeo; acionamentos de retificadoras
G 0.40.4UltraprecisãoGiroscópios; fusos e acionamentos de sistemas de alta precisão
📊 Referência Rápida — Tolerâncias Pré-calculadas para Cenários Comuns
Tipo de rotor Massa (kg) Velocidade (RPM) Classe Uper Total (g·mm) Uper por plano (g·mm) eper (µm)
Pequeno motor elétrico82900G 6.31668320.7
Impulsor da bomba122950G 6.324512220.4
Ventilador industrial851480G 6.33459173040.7
Rotor de motor grande3501500G 2.55578278915.9
Turbina a vapor12003600G 2.5795839796.6
Turbocompressor (especificação OEM; o valor ISO por defeito é G 6.3)0.890000G 1.00.0850.0420.11
Fuso de retificação512000G 1.03.981.990.80
Volante do triturador500600G 16127,32063,660254.6
Eixo cardan154500G 1650925533.9
Ventilador HVAC451750G 6.3154677334.4
Conjunto de roda de automóvel20900G 4084884244424.4
Centrífuga306000G 2.5119603.98
📚 Comparação de normas de balanceamento — ISO vs. API vs. ANSI vs. VDI
Norma Âmbito Sistema de grau G? Diferença fundamental Estado
ISO 21940-11:2016Todos os rotores rígidos — procedimentos geraisSim (primário)Norma internacional atual; substitui a ISO 1940-1Corrente
ISO 1940-1:2003Todos os rotores rígidosSim (original)Estabeleceu o sistema de classificação G; ainda amplamente utilizado como referência.Substituído
ISO 21940-12Procedimentos de equilibragem e tolerânciasSim (referência à Parte 11)Procedimentos práticos de equilibragem, alocação de planos de correçãoCorrente
API 610 / 617 / 611Bombas / compressores / turbinas (indústria petrolífera)Referencia a ISO; adiciona limites mais rigorososEspecifica frequentemente Uper = 4W/N oz·in (W in lb; equivalent to 6350·W/N g·mm with W in kg, ≈ G 0.67) for API 617 rotors; more conservativeCorrente
ANSI S2.19Versão da norma ISO 1940 adotada pelos EUASim (idêntico)Adoção direta do sistema de classificação ISO G para o mercado dos EUACorrente
VDI 2060Norma alemã (pré-ISO)Sistema equivalentePredecessora histórica da ISO 1940; ainda referenciada na indústria alemã.Substituído pela ISO
MIL-STD-167-1Equipamentos militares dos EUA a bordo de naviosNão (limites de vibração)Especifica limites de amplitude de vibração, não tolerâncias de desequilíbrio.Ativo

O que é um Grau de Qualidade de Balanceamento (G-Grade)?

Resposta rápida

Grau de Qualidade de Equilibragem (Grau G) é uma classificação padrão internacional por ISO 21940-11 (anteriormente ISO 1940-1) que define o desequilíbrio residual máximo permitido para um rotor rígido. O número G representa a velocidade máxima de deslocamento do centro de gravidade do rotor em mm/s. Classes comuns: G 6.3 para máquinas em geral (bombas, ventiladores, motores), G 2.5 para turbinas, compressores e equipamento de precisão, G 1.0 para acionamentos de retificadoras e acionamentos de áudio/vídeo (os turbocompressores enquadram-se em G 6.3 na tabela ISO, embora os OEM especifiquem frequentemente valores mais apertados). A fórmula para o desequilíbrio admissível: Uper = 9549 × G × m / n (g·mm), onde m = massa (kg), n = velocidade (RPM).

A Grau de qualidade do equilíbrio, habitualmente designada "Grau G", é uma classificação padronizada definida em ISO 21940-11 (que substituiu a ISO 1940-1) que especifica o desequilíbrio residual máximo permitido para um rotor rígido. A classificação G define a precisão com que um rotor deve ser balanceado — não uma medição de vibração na máquina instalada, mas uma especificação de qualidade para o próprio rotor com base na sua massa e velocidade máxima de serviço.

O número que segue a letra "G" representa a velocidade máxima permitida para o deslocamento do centro de massa do rotor, expressa em milímetros por segundo (mm/s). Por exemplo, G = 6,3 significa o produto da excentricidade específica (e)per e a velocidade angular (ω) não deve exceder 6,3 mm/s. G 2,5 limita essa velocidade a 2,5 mm/s. Quanto menor o número G, mais rigorosa a tolerância de balanceamento — o que significa maior precisão e menor desequilíbrio residual permitido.

O que o número G significa fisicamente

O valor G representa a velocidade máxima permitida do centro de gravidade do rotor em relação ao eixo de rotação geométrico, na velocidade máxima de serviço. G 6,3 significa que o centro de gravidade pode mover-se a no máximo 6,3 mm/s em relação ao eixo de rotação. Como a força centrífuga é proporcional ao quadrado dessa velocidade, mesmo pequenas reduções no valor G produzem reduções significativas nas cargas dinâmicas dos rolamentos.

O objetivo do sistema de grau G

Antes do estabelecimento do sistema de classificação G, as especificações de balanceamento eram vagas — "balancear o melhor possível" ou "balancear até funcionar sem vibrações". O sistema ISO de classificação G substituiu essa ambiguidade por um padrão universal e verificável. Fornece uma linguagem comum para fabricantes, engenheiros de serviço e utilizadores finais em todo o mundo. Os principais objetivos são:

1. Limitar a vibração induzida por desequilíbrio a níveis aceitáveis

Desequilíbrio Produz forças centrífugas que aumentam com o quadrado da velocidade de rotação. Essas forças causam vibração, ruído, fadiga e, em última instância, falha mecânica. Ao especificar uma classificação G, o engenheiro limita essas forças a níveis que os rolamentos, vedações e estrutura da máquina podem suportar com segurança durante toda a vida útil prevista.

2. Minimizar as cargas dinâmicas nos rolamentos

Os rolamentos são os componentes mais diretamente afetados pelo desequilíbrio. A carga radial cíclica resultante do desequilíbrio residual atua como uma carga de fadiga nos elementos rolantes e nas pistas de rolamento. Vida útil do rolamento (L)10) é inversamente proporcional ao cubo da carga aplicada — portanto, mesmo uma redução modesta na força de desequilíbrio pode prolongar drasticamente a vida útil do rolamento. Balancear o rotor de um motor de G 16 para G 6,3 normalmente dobra a vida útil do rolamento.10 vida útil; equilibrar para G 2,5 pode quadruplicá-la.

3. Garantir a operação segura na velocidade máxima de projeto

A força centrífuga resultante do desequilíbrio é proporcional a ω² — dobrar a velocidade quadruplica a força resultante do mesmo desequilíbrio. Um rotor que esteja aceitavelmente balanceado a 1500 RPM pode produzir vibrações perigosas a 3000 RPM. O sistema de classificação G tem isso em conta ao incorporar a velocidade no cálculo da tolerância, garantindo que o rotor seja seguro à sua velocidade nominal máxima.

4. Fornecer um critério de aceitação claro e mensurável

A classificação G transforma a "qualidade do balanceamento" de uma avaliação subjetiva num critério objetivo e mensurável de aprovação/rejeição. Após o balanceamento, o desequilíbrio residual é comparado com a tolerância calculada. Se o valor medido estiver abaixo do limite, o rotor é aprovado. Isto é essencial para o controlo de qualidade na fabricação, especificações contratuais, reclamações de garantia e conformidade regulatória.

Calcular o Desequilíbrio Residual Admissível

O núcleo do sistema G-grade reside na capacidade de calcular uma tolerância de desequilíbrio numérica específica para qualquer rotor. Duas grandezas-chave são derivadas do G-grade:

Desequilíbrio específico (excentricidade permitida)

Desequilíbrio específico permitido (excentricidade)
eper = (9549 × G) / n
eper em µm (micrómetros), G em mm/s, n em RPM. Constante 9549 = 60×1000/(2π)

O desequilíbrio específico (eper) representa o deslocamento máximo permitido do centro de gravidade do rotor em relação ao eixo de rotação, em micrómetros. Depende apenas do grau G e da velocidade — não da massa do rotor. Isto torna-o útil para comparar a qualidade do balanceamento de rotores de diferentes tamanhos.

Desequilíbrio Residual Total Permitido

Desequilíbrio Residual Total Permitido
Uper = eper × m = (9549 × G × m) / n
Uper em g·mm, G em mm/s, m em kg, n em RPM

O desequilíbrio residual total permitido (Uper) é o valor alvo que o técnico de balanceamento deve atingir. É expresso em g·mm (gramas-milímetros) — o produto da massa de desequilíbrio residual pela sua distância ao eixo de rotação. Este é o número exibido na máquina de balanceamento e comparado com a tolerância.

Força centrífuga resultante do desequilíbrio residual

Força centrífuga no limite de tolerância
F = m × eper × ω² = Uper × ω² / 10⁶
F em Newtons, eper em metros, ω = 2π×n/60 em rad/s. Divida por 10⁶ quando Uper em g·mm

Esta fórmula mostra a força dinâmica real que os rolamentos devem suportar devido ao desequilíbrio residual admissível na velocidade de operação. É útil para verificar se a capacidade de carga do rolamento é adequada e para compreender o impacto prático da especificação de grau G.

Referência de variáveis

SímboloNomeUnidadeDescrição
GGrau de qualidade de equilíbriomm/sProduto eper·ω; define o grau ISO (por exemplo, 6,3; 2,5; 1,0)
eperDesequilíbrio específico permitidoµmDeslocamento máximo do centro de gravidade em relação ao eixo de rotação
UperDesequilíbrio residual permitidog·mmTolerância total ao desequilíbrio = eper × massa
mMassa do rotorkgMassa total do rotor a ser equilibrado
nVelocidade máxima de serviçoRPMVelocidade máxima na qual o rotor funcionará.
ωVelocidade angularrad/s= 2π × n / 60
FForça centrífugaNForça dinâmica resultante do desequilíbrio residual à velocidade de funcionamento

Como selecionar o Grau G correto

A norma ISO fornece recomendações para centenas de tipos de rotores, mas na prática a seleção depende de diversos fatores inter-relacionados:

Tipo e aplicação da máquina

A norma agrupa rotores por aplicação e recomenda uma classe G para cada grupo (consulte a tabela ISO acima). Uma turbina de alta velocidade requer um balanceamento muito mais rigoroso (G 2,5 ou G 1,0) do que um mecanismo agrícola de baixa velocidade (G 16 ou G 40). O projetista considera a sensibilidade da máquina à vibração e as consequências de uma falha induzida por desequilíbrio.

Velocidade do rotor

A velocidade é o fator mais importante. Para a mesma classificação G, o desequilíbrio permitido (Uper) diminui linearmente com a velocidade. Um rotor a 6000 RPM tem metade da tolerância do mesmo rotor a 3000 RPM. Para rotores de alta velocidade (turbinas, turbocompressores, fusos de retificação), a tolerância torna-se extremamente pequena, exigindo equipamentos e procedimentos de balanceamento especializados.

Tipo de rolamento e rigidez de suporte

Um rotor sobre uma fundação rígida requer tipicamente uma equilibragem mais apertada do que um rotor sobre apoios flexíveis (elásticos), porque montagens macias transmitem menos da força de desequilíbrio para a estrutura. A ISO 21940-11 reflete isto: ao mesmo acionamento por cambota inerentemente equilibrado é atribuído G 16 quando montado rigidamente, mas G 40 quando montado elasticamente. De forma semelhante, rotores em rolamentos de película fluida podem tolerar mais desequilíbrio do que aqueles em rolamentos de elementos rolantes devido ao efeito de amortecimento da película de óleo.

Requisitos ambientais e de segurança

Equipamentos que operam perto de pessoas (HVAC, dispositivos médicos), em ambientes sensíveis a ruído ou em aplicações críticas para a segurança (geração de energia, aviação, plataformas offshore) podem exigir uma equilibragem mais rigorosa do que o recomendado pela norma para o tipo de rotor. Algumas indústrias (petroquímica, geração de energia) possuem normas próprias (API, IEEE) que especificam limites mais rigorosos do que a ISO.

Recomendações específicas para cada setor

Indústria/AplicaçãoClassificação típica GNotas
Geração de energia (turbinas)G 1,0 – G 2,5A norma API 612/617 geralmente especifica requisitos ainda mais rigorosos do que a ISO.
Petróleo/química (bombas, compressores)G 2,5 – G 6,3As bombas API 610 geralmente têm classificação G 2.5 ou mais rigorosa.
HVAC (ventiladores, sopradores, UTA)G 6.3Instalações sensíveis ao ruído podem exigir G 2.5.
Celulose e papel (rolos, secadores)G 6,3 – G 16Rolos grandes e lentos; a alta massa compensa a menor precisão.
Mineração e minerais (britadores, peneiras)G 16 – G 40Ambiente hostil; precisão moderada aceitável
Automóvel (rodas, eixos de transmissão)G 16 – G 40Os requisitos de NVH podem ser mais rigorosos do que os mínimos da ISO.
Máquinas-ferramenta (fusos, acionamentos)G 1,0 – G 2,5A qualidade do acabamento superficial depende da equilibragem do fuso.
Marinha (eixos de hélice, motores)G 6,3 – G 40Aplicam-se as regras das sociedades de classificação (DNV, Lloyd's, ABS).
Energia eólica (cubos de rotor, geradores)G 6.3O desequilíbrio do passo da pá é tratado separadamente do equilíbrio do cubo.
Aeroespacial (turbofan, giroscópios)G 0,4 – G 2,5Extremamente rigoroso; normas militares (MIL-STD) podem prevalecer sobre a ISO.

Equilibragem em dois planos — Distribuindo a tolerância

O desequilíbrio total permitido Uper calculado a partir da fórmula do grau G é para o rotor inteiro. Na prática, a maioria dos rotores é balanceada em dois planos de correção (balanceamento dinâmico), portanto a tolerância deve ser distribuída entre os planos.

Diretrizes ISO para Distribuição de Tolerâncias

  • Rotores simétricos (CG aproximadamente a meio do vão): Dividir Uper igualmente entre os dois planos de correção. Cada plano recebe U.per/2.
  • Rotores assimétricos (Centro de gravidade deslocado para uma extremidade): Distribua proporcionalmente às distâncias dos mancais em relação ao centro de gravidade. O plano mais próximo do centro de gravidade recebe a maior parte da tolerância.
  • Balanceamento num único plano: todo o Uper Aplica-se ao plano de correção único. Isso é apropriado para rotores estreitos em forma de disco (L/D < 0,5), onde o desequilíbrio de momento é desprezível.
Importante: Não dobre a tolerância.

Um erro comum é calcular Uper e depois aplique este valor a cada plano, duplicando efetivamente a tolerância total. A abordagem correta: Uper é o total; divida-o entre os planos de correção. Cada plano recebe U.per/2 para um rotor simétrico.

Exemplos práticos

Exemplo 1: Impulsor de Bomba Centrífuga

Dado: Impulsor da bomba, massa = 12 kg, velocidade de operação = 2950 RPM, classe necessária G 6.3.

Etapa 1 — Desequilíbrio específico: eper = 9549 × 6,3 / 2950 = 20,4 µm

Etapa 2 — Tolerância total: Uper = 20,4 × 12 = 245 g·mm

Etapa 3 — Por plano (simétrico): 245 / 2 = 122 g·mm por plano

Etapa 4 — Massa de correcção: No raio de correção R = 100 mm: peso = 122 / 100 = 1,22 gramas por plano máximo

Etapa 5 — Força centrífuga: ω = 2π × 2950/60 = 308,9 rad/s. F = 245 × 10⁻⁶ × 308,9² = 23,4 N — bem dentro da capacidade de carga.

Exemplo 2: Ventilador Industrial de Grande Porte

Dado: Rotor do ventilador, massa = 85 kg, velocidade de operação = 1480 RPM, classe necessária G 6.3.

Etapa 1 — Desequilíbrio específico: eper = 9549 × 6,3 / 1480 = 40,6 µm

Etapa 2 — Tolerância total: Uper = 40,6 × 85 = 3.455 g·mm

Etapa 3 — Por plano: 3,455 / 2 = 1.728 g·mm por plano

Etapa 4 — Massa de correcção: Em R = 400 mm: peso = 1728 / 400 = 4,3 gramas por plano, no máximo.

Nota prática: Este ventilador pode ser balanceado em campo com um Balanset-1A Balanceador portátil com o rotor instalado. O dispositivo calcula automaticamente a tolerância G 6.3 com base na massa e na velocidade do rotor.

Exemplo 3: Turbocompressor Automóvel

Dado: Roda de turbina, massa = 0,8 kg, velocidade máxima = 90 000 RPM, grau exigido G 1.0 (especificação OEM típica para turbocompressores de alta velocidade — mais apertada do que o valor predefinido ISO 21940-11 de G 6.3).

Etapa 1 — Desequilíbrio específico: eper = 9549 × 1,0 / 90000 = 0,106 µm — cerca de 100 nanómetros!

Etapa 2 — Tolerância total: Uper = 0,106 × 0,8 = 0,085 g·mm

Etapa 3 — Massa de correcção: Em R = 20 mm: peso = 0,085 / 20 = 0,004 gramas (4 miligramas!) por plano, no máximo.

Nota prática: Esta tolerância extremamente rigorosa exige máquinas de equilibragem especializadas de alta velocidade com resolução submiligrama. A remoção de material (retificação/furação) é normalmente utilizada em vez da adição de pesos neste nível de precisão.

Contexto histórico — ISO 1940-1 a ISO 21940-11

O sistema de classificação G evoluiu através de diversas iterações:

  • VDI 2060 (1966): A norma alemã original que estabeleceu o conceito de graus de qualidade de equilibragem. Desenvolvida pela Verein Deutscher Ingenieure (Associação de Engenheiros Alemães).
  • ISO 1940 (1973, rev. 1986, 2003): Adoção internacional do conceito VDI 2060. A norma ISO 1940-1:2003 "Vibração mecânica — Requisitos de qualidade de balanceamento para rotores em estado constante (rígido)" tornou-se a referência mundial para as classes G.
  • ISO 21940-11:2016: A norma atual. Parte da abrangente série ISO 21940, que cobre todos os aspectos da equilibragem de rotores. A Parte 11 aborda especificamente os requisitos de qualidade da equilibragem e substitui a ISO 1940-1. Os valores da classe G e as tabelas de aplicação permanecem essencialmente os mesmos; as principais alterações são editoriais e estruturais.

Apesar da substituição formal, a norma "ISO 1940" continua a ser a referência mais utilizada em conversas do setor, especificações de compra e manuais de equipamentos. Ambas as designações se referem ao mesmo sistema de classificação G.

Erros comuns na aplicação dos graus G

Erro 1: Usar a velocidade de equilibragem em vez da velocidade de serviço.

A tolerância de grau G deve ser calculada usando o velocidade máxima de serviço (velocidade de operação), não a velocidade da máquina de balanceamento. Muitos rotores são balanceados a uma rotação inferior à sua velocidade de serviço. Usar a velocidade de balanceamento na fórmula resulta numa tolerância muito ampla para as condições reais de operação. Balanset-1A O software permite inserir a velocidade de serviço separadamente da velocidade de equilibragem para evitar esse erro.

Erro 2: Confundir a classificação G com o nível de vibração.

G 6.3 NÃO significa que a máquina instalada vibrará a 6,3 mm/s. O valor G é uma propriedade do rotor sozinho, medida ou calculada como uma tolerância de corpo livre. A vibração da máquina instalada depende de muitos fatores adicionais: condição dos rolamentos, alinhamento, estrutural frequências naturais, amortecimento e muito mais. Um rotor balanceado para G 6.3 pode produzir vibração de 1 mm/s numa máquina e 4 mm/s noutra, dependendo da instalação.

Erro 3: Especificar demasiado o grau

Especificar G 1,0 para um ventilador de baixa velocidade que apenas necessita de G 6,3 é um desperdício de tempo e dinheiro. Graus mais rigorosos exigem mais iterações de balanceamento, equipamentos mais precisos e tempos de balanceamento mais longos. Especifique o grau adequado à aplicação — um balanceamento melhor do que o necessário gera retornos decrescentes e aumenta o custo.

Erro 4: Aplicar tolerância total a cada plano

Conforme mencionado acima, Uper é o total tolerância para o rotor. Para balanceamento em dois planos de correção, divida por 2 (ou distribua proporcionalmente para rotores assimétricos). Aplicando Uper Para cada plano, duplica-se a tolerância total real, podendo exceder o grau pretendido.

Erro 5: Ignorar as alterações de temperatura e montagem

Alguns rotores alteram o estado de balanceamento entre condições a frio (ambiente) e a quente (de operação) devido à distorção térmica, expansão centrífuga ou alterações de ajuste. Um rotor que cumpra o critério G 2,5 na máquina de balanceamento à temperatura ambiente pode exceder essa tolerância à temperatura de operação. Para rotores críticos, recomenda-se o balanceamento em alta velocidade em condições de operação ou próximas dessas condições.

Erro 6: Ignorar a convenção de chaveta e rasgo de chaveta

A norma ISO 21940-11 especifica que a convenção da meia-chaveta deve ser usada ao balancear um rotor com chaveta (adicione meia-chaveta à chaveta durante o balanceamento para aproximar a condição de instalação). Usar uma chaveta inteira, não usar chaveta ou ignorar essa convenção introduz um erro de desequilíbrio inicial que pode ser significativo para classes G rigorosas.

Por que as classificações G são importantes — O argumento comercial

A aplicação correta dos graus G proporciona benefícios mensuráveis:

  • Vida útil do rolamento: Rolamento L10 A vida útil é proporcional a (C/P)³, onde P inclui a força de desequilíbrio. Reduzir o desequilíbrio a metade pode aumentar a vida útil do rolamento até 8 vezes (2³ = 8). Isto traduz-se diretamente em custos de manutenção reduzidos e menor tempo de paragem.
  • Eficiência energética: Desequilíbrio A vibração induzida dissipa energia sob a forma de calor em rolamentos, vedações e amortecedores. Rotores bem equilibrados funcionam a temperaturas mais baixas e consomem menos energia — tipicamente uma poupança de energia de 1 a 3% em motores industriais.
  • Redução de ruído: A vibração causada pelo desequilíbrio transmite-se pela estrutura e irradia-se na forma de ruído. Atender à classificação G correta é geralmente a forma mais económica de cumprir as normas de ruído no local de trabalho.
  • Normalização e interoperabilidade: O sistema de classificação G garante que um rotor balanceado pelo Fabricante A cumpra o mesmo padrão de qualidade que um balanceado pelo Fabricante B — algo essencial para cadeias de abastecimento globais e componentes intercambiáveis.
  • Conformidade regulamentar: Muitas indústrias exigem comprovação documentada da qualidade de equilibragem para fins de seguro, garantia e certificação de segurança. A classificação G oferece um padrão de documentação universalmente reconhecido.
Equipamento prático de balanceamento para conformidade com o grau G

Balanset-1A O balanceador portátil inclui uma calculadora de tolerância ISO 1940 / ISO 21940-11 integrada. Insira a massa do rotor, a velocidade de serviço e a classe G desejada — o software calcula automaticamente o valor U.per, distribui a tolerância entre os planos e fornece uma indicação clara de aprovação/reprovação após cada execução de balanceamento. O Balanset-4 Amplia esta capacidade para medição de quatro canais em configurações de balanceamento complexas.


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Equipamento Vibromera

Balanceamento portátil com calculadora de tolerância ISO classe G integrada.

Balanset-1A → Balanset-4 →

Perguntas frequentes — Graus de Qualidade de Balanceamento

Perguntas frequentes sobre graus G, ISO 1940 e tolerâncias de balanceamento

Qual é o grau de qualidade de balanceamento mais habitualmente utilizado?
G 6.3 É de longe a classe mais amplamente especificada em todo o mundo. Aplica-se à maioria das máquinas industriais em geral: motores elétricos, rotores de bombas, ventiladores, sopradores, volantes e equipamentos de instalações de processo. Proporciona um equilíbrio prático entre custo de fabrico e desempenho de vibração para equipamentos que operam a velocidades industriais típicas (750–3600 RPM).
Qual a diferença entre as normas ISO 1940-1 e ISO 21940-11?
ISO 21940-11:2016 substitui ISO 1940-1:2003. Ambas definem exatamente o mesmo sistema de classificação G — os valores G e as tabelas de aplicação são idênticos. A ISO 21940-11 faz parte da abrangente série ISO 21940, que cobre todos os aspectos do balanceamento de rotores (terminologia, procedimentos, tolerâncias, máquinas, instrumentação). A mudança é principalmente organizacional e editorial, não técnica. Na prática, a maioria dos engenheiros ainda usa a expressão "ISO 1940" ao referir-se às classificações G, e ambas as referências são universalmente compreendidas.
A classificação G corresponde ao nível de vibração da máquina?
Não. Este é um dos equívocos mais comuns. O valor G é uma propriedade do rotor sozinho — define o desequilíbrio admissível do rotor livre, não a vibração da máquina instalada. G 6.3 NÃO significa que a máquina vibrará a 6,3 mm/s. A vibração real da máquina instalada depende da condição dos mancais, alinhamento, estrutural frequências naturais, rigidez da fundação e amortecimento. Um rotor equilibrado para G 6,3 pode produzir velocidades entre 0,5 e 5 mm/s em diferentes máquinas.
Como se calcula o desequilíbrio residual permitido?
Utilize a fórmula: Uper (g·mm) = (9549 × G × m) / n, onde G é o grau (mm/s), m é a massa do rotor (kg) e n é a velocidade máxima de serviço (RPM). Exemplo: um rotor de 25 kg a 3000 RPM, grau G 6,3 → Uper = (9549 × 6,3 × 25) / 3000 = 502 g·mm total. Para balanceamento em dois planos de correção, cada plano recebe 502 / 2 = 251 g·mm. O Balanset-1A O software realiza esse cálculo automaticamente.
Qual a classificação G para bombas, ventiladores e motores elétricos?
A norma ISO 21940-11 recomenda G 6.3 Para bombas industriais padrão, ventiladores, sopradores e motores elétricos em geral. Bombas para serviços críticos, conforme a norma API 610, geralmente exigem G 2.5. Ventiladores de sistemas HVAC em locais sensíveis ao ruído (hospitais, escritórios) também podem exigir classificação G 2.5. Ventiladores grandes e de baixa rotação (<600 RPM) podem, às vezes, usar classificação G 16. Bombas acionadas por turbina e compressores de alta velocidade: G 2.5 ou G 1.0.
Devo usar a velocidade de equilibragem ou a velocidade de operação na fórmula?
Utilize sempre a velocidade máxima de funcionamento (serviço). — a velocidade máxima na qual o rotor funcionará em serviço real. Este é um erro comum e perigoso: muitos rotores são balanceados em máquinas a velocidades inferiores às que atingirão em campo. Usar a velocidade de balanceamento resulta numa tolerância excessivamente ampla. Por exemplo, se um rotor opera a 3600 RPM, mas é balanceado a 600 RPM, a tolerância calculada a 600 RPM seria 6 vezes mais generosa do que o necessário.
Posso fazer a equilibragem em campo para atingir a classificação ISO G?
Sim. Equipamentos de equilibragem portáteis modernos, como o Balanset-1A Permite o balanceamento em campo de acordo com as normas ISO de grau G sem a necessidade de remover o rotor da máquina. O dispositivo mede a amplitude e a fase da vibração, e o seu software integrado calcula os pesos de correção necessários para balanceamento num ou dois planos. balanceamento dinâmico. Inclui uma calculadora automática de tolerância ISO 1940 / ISO 21940-11 com indicação de aprovação/reprovação.
E quanto à qualidade de equilibragem para rotores flexíveis?
O sistema de classificação G (ISO 21940-11, anteriormente ISO 1940-1) aplica-se especificamente a rotores rígidos — rotores que operam bem abaixo do seu primeiro velocidade crítica. Rotores flexíveis (aqueles que operam acima ou próximos da sua primeira velocidade crítica, como grandes turbogeradores) requerem técnicas de balanceamento modal abordadas por ISO 21940-12. O grau G ainda pode ser aplicado como uma meta inicial de equilibragem a baixa velocidade, mas são necessárias passagens adicionais de equilibragem a alta velocidade, à velocidade operacional ou próxima dela.

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