O que é tolerância de balanceamento? Normas e cálculos • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores. O que é tolerância de balanceamento? Normas e cálculos • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores.

O que é tolerância de balanceamento? Normas e cálculos.

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Entendendo o equilíbrio da tolerância

Definição: O que é Tolerância de Equilíbrio?

Tolerância de equilíbrio é a quantidade máxima permitida de desequilíbrio residual que pode permanecer em um rotor depois equilíbrio está concluído. Representa o critério de aceitação que define se um rotor está adequadamente balanceado para o serviço a que se destina. A tolerância de balanceamento é expressa como uma massa de desbalanceamento específica em um determinado raio (em gramas-milímetros ou onças-polegadas) ou como amplitude de vibração (em mm/s ou mils).

As tolerâncias são definidas por normas internacionais, principalmente a ISO 21940 séries que especificam graus de qualidade de balanceamento com base no tipo de rotor, velocidade de serviço e aplicação. Esses padrões garantem um balanceamento consistente, seguro e eficaz em diversos setores e tipos de equipamentos.

Por que equilibrar a tolerância é importante

Estabelecer tolerâncias de balanceamento adequadas é crucial por vários motivos:

  • Segurança: Um desequilíbrio residual excessivo pode levar à falha da máquina, criando riscos de segurança para o pessoal e para os equipamentos próximos.
  • Longevidade do equipamento: Operar dentro da tolerância minimiza o desgaste induzido por vibração em rolamentos, vedações e componentes estruturais, prolongando a vida útil.
  • Garantia de qualidade: As tolerâncias fornecem critérios objetivos de aceitação para equilibrar o trabalho, garantindo uma qualidade consistente.
  • Equilíbrio econômico: As tolerâncias representam um compromisso prático entre o custo de alcançar um equilíbrio perfeito (o que é impossível) e um desempenho operacional aceitável.
  • Conformidade com os padrões da indústria: O cumprimento das tolerâncias reconhecidas demonstra a conformidade com as melhores práticas da indústria e pode ser exigido por regulamentos ou garantias.

ISO 21940-11: A Norma Primária

A norma ISO 21940-11 (anteriormente ISO 1940-1) é o padrão internacionalmente reconhecido para requisitos de qualidade de balanças. Ela define uma série de graus de qualidade de balança, denominados graus G, onde G significa "grau de qualidade de balança" e o valor numérico representa a excentricidade específica do desbalanceamento em milímetros por segundo.

Classificação de qualidade Common Balance (Classificação G)

A norma define graus de precisão (G) que variam de G 0,4 (precisão mais alta) a G 4000 (precisão mais baixa). Os graus de precisão mais comuns incluem:

  • G 0,4: Eixos de retificadoras de precisão, giroscópios (alta precisão)
  • G 1.0: Eixos de máquinas-ferramenta de alta precisão, turbocompressores
  • G 2.5: Turbinas a gás e a vapor, rotores rígidos de turbogeradores, compressores, acionamentos de máquinas-ferramenta.
  • G 6.3: A maioria das máquinas em geral, rotores de motores elétricos (2 polos), centrífugas, ventiladores, bombas.
  • G 16: Máquinas agrícolas, britadores, motores diesel multicilíndricos
  • G 40: Equipamentos de funcionamento lento, motores diesel de quatro cilindros montados rigidamente

Números G mais baixos indicam tolerâncias mais rigorosas (menor desbalanceamento permitido), enquanto números G mais altos permitem maior desbalanceamento residual.

Cálculo da tolerância de balanceamento

O desbalanceamento residual admissível depende de três fatores: a massa do rotor, sua velocidade de serviço e o grau de qualidade de balanceamento selecionado. O cálculo segue a seguinte relação:

Calculadora de tolerância online

Para um cálculo rápido e preciso do desequilíbrio residual permitido, utilize nossa ferramenta. Calculadora de Tolerância de Desbalanceamento Residual. A calculadora calcula automaticamente os valores de tolerância com base nas normas ISO 1940/21940 para diversos tipos de máquinas, massa do rotor e velocidade de operação, com opções para balanceamento em um ou dois planos.

Fórmula para o desequilíbrio residual permitido

Upor = (G × M) / (ω / 1000)

Onde:

  • Upor = Desequilíbrio residual admissível (grama-milímetros ou g·mm)
  • G = Classificação de qualidade equilibrada (ex.: 6,3 para G 6,3)
  • M = Massa do rotor (quilogramas)
  • ω Velocidade angular (radianos por segundo) = (2π × RPM) / 60

Fórmula simplificada usando RPM

Para uso prático, a fórmula pode ser simplificada para:

Upor (g·mm) = (9549 × G × M) / RPM

Onde:

  • M = Massa do rotor em quilogramas
  • RPM = Velocidade de serviço em rotações por minuto
  • G = Número de classificação de qualidade do equilíbrio

Exemplo de cálculo

Considere um rotor de motor com as seguintes especificações:

  • Massa: 50 kg
  • Velocidade de operação: 3000 RPM
  • Qualidade de equilíbrio exigida: G 6.3

Upor = (9549 × 6,3 × 50) / 3000 = 100,4 g·mm

Isso significa que o desbalanceamento residual máximo permitido para este rotor é de aproximadamente 100 g·mm. Se o raio do plano de correção for de 100 mm, isso equivale a 1,0 grama de desbalanceamento residual nesse raio.

Você pode verificar esse cálculo ou calcular as tolerâncias para diferentes tipos de máquinas usando nossa ferramenta. calculadora online.

Tolerâncias de um plano versus dois planos

A tolerância calculada aplica-se ao desequilíbrio total em um único plano para balanceamento de plano único. Para balanceamento de dois planos (dinâmico), A norma ISO 21940-11 fornece diretrizes para a distribuição da tolerância total entre os dois planos de correção, normalmente alocando a tolerância a cada plano com base na distância entre os planos e na geometria do rotor.

Tolerância baseada em vibração

Embora a norma ISO 21940-11 especifique limites de massa de desbalanceamento, o balanceamento em campo frequentemente utiliza a amplitude de vibração como critério de aceitação, pois esta é medida diretamente. As tolerâncias baseadas em vibração são normalmente definidas por:

Série ISO 20816

Essas normas especificam limites de vibração aceitáveis para vários tipos de máquinas com base na velocidade RMS (mm/s ou pol/s). Zonas comuns incluem:

  • Zona A: Máquinas recém-comissionadas (vibração muito baixa)
  • Zona B: Adequado para operação a longo prazo.
  • Zona C: Aceitável por períodos limitados, medidas corretivas devem ser planejadas.
  • Zona D: Inaceitável, medidas corretivas imediatas são necessárias.

Critérios Práticos de Campo

Muitos técnicos de balanceamento utilizam estas regras práticas:

  • Vibração reduzida para menos de 25% do nível inicial = equilíbrio bem-sucedido
  • Vibração absoluta abaixo de 2,8 mm/s (0,11 pol/s) = geralmente aceitável para a maioria dos equipamentos industriais.
  • Vibração residual abaixo de 1,0 mm/s (0,04 pol/s) = excelente equilíbrio

Fatores que afetam a tolerância alcançável

A capacidade de atender à tolerância de balanceamento depende de diversos fatores práticos:

1. Capacidades do equipamento

  • Precisão de medição de instrumentos de balanceamento
  • Sensibilidade dos sensores de vibração
  • Resolução da colocação de pesos (com que precisão os pesos podem ser posicionados)

2. Características do rotor e da máquina

  • As condições mecânicas (folga, desgaste dos rolamentos, problemas na fundação) podem impedir a obtenção de tolerâncias rigorosas.
  • Operando em ou próximo a velocidades críticas torna o equilíbrio preciso mais difícil
  • Não linearidade na resposta do sistema

3. Restrições práticas

  • Acessibilidade de planos de correção
  • Incrementos de peso disponíveis (só é possível adicionar pesos em quantidades discretas)
  • Resolução angular dos furos de montagem ou pontos de fixação

Tolerância versus Capacidade de Balanceamento

É importante distinguir entre:

  • Tolerância especificada: O desequilíbrio residual máximo permitido, conforme definido por normas ou especificações.
  • Equilíbrio alcançável: O nível real de equilíbrio que pode ser alcançado na prática, considerando as capacidades e limitações do equipamento.
  • Equilíbrio econômico: O ponto a partir do qual melhorias adicionais deixam de ser economicamente viáveis.

Para a maioria dos processos de balanceamento em campo na indústria, alcançar níveis de desbalanceamento 2 a 3 vezes melhores do que a tolerância exigida representa um excelente resultado e garante uma margem para incertezas de medição e variações operacionais.

Documentação e Aceitação

A documentação adequada da tolerância de balanceamento inclui:

  • Especificado Grau G ou valor de tolerância
  • Desequilíbrio residual permitido calculado (U)por)
  • Desequilíbrio residual medido após o balanceamento
  • Comparação que demonstra a conformidade: Medido ≤ Permitido
  • Assinatura ou anotação de aceitação

Esta documentação fornece evidências objetivas de que o trabalho de balanceamento atende às especificações e serve como base para futuras avaliações de manutenção.

Quando usar tolerâncias mais apertadas ou mais folgadas

Tolerâncias mais rigorosas se justificam quando:

  • Operação em alta velocidade (fundamental para a segurança e vida útil dos rolamentos)
  • Equipamentos de precisão que requerem vibração mínima
  • Estruturas leves ou flexíveis sensíveis à vibração
  • Equipamentos localizados próximos a processos ou instrumentos sensíveis à vibração

Tolerâncias mais amplas são aceitáveis quando:

  • Equipamentos de baixa velocidade e alta resistência
  • Construção robusta com alta tolerância à vibração
  • Equipamentos de uso intermitente ou de curta duração
  • Considerações econômicas superam os ganhos incrementais de desempenho.

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