Diagnóstico de um eixo empenado
A veio curvado é uma condição em que uma máquina rotor foi deformado de forma permanente — plástica —, de modo que a sua linha central geométrica já não é reta. Isso produz um vibração uma assinatura que se assemelha de forma enganadora a desequilíbrio ou desalinhamento, mas apresenta uma característica distintiva que o diferencia: elevada vibração axial à velocidade de funcionamento. Reconhecer essa impressão digital — e confirmá-la com análise de fase — é o que impede um engenheiro de perder horas a tentar corrigir uma avaria que esse tipo de correção nunca poderá resolver.
1. A natureza de um eixo empenado
Uma deformação do eixo resulta da aplicação de uma tensão no material do eixo que excede o seu limite elástico, pelo que a deformação não se corrige quando a carga é removida. Existem vários mecanismos que provocam este fenómeno:
- Stress térmico: Um rotor quente — por exemplo, um rotor de turbina que arrefece de forma irregular ou que não é girado num mecanismo de rotação — pode ficar permanentemente curvado à medida que arrefece. Isto é diferente de uma curvatura temporária arco térmico que desaparece assim que as temperaturas se igualam.
- Danos mecânicos: uma queda do rotor, um impacto violento ou um manuseamento descuidado durante o transporte ou a revisão.
- Falha simpática: O funcionamento prolongado em condições de desequilíbrio grave ou desalinhamento pode sobrecarregar o eixo até que este ceda, transformando um problema noutro.
Vale a pena distinguir uma deformação plástica verdadeira de uma deformação reversível arco de eixo: um arco térmico ou de gravidade pode endireitar-se durante a utilização ou após o repouso, ao passo que um eixo empenado permanece deformado e tem de ser corrigido fisicamente ou substituído.
2. A assinatura de vibração de um eixo empenado
A característica principal é um pico de alta amplitude em 1× o velocidade de funcionamento. A curvatura funciona como um grande ponto de peso distribuído, pelo que, à medida que o eixo gira, exerce uma força uma vez por volta força centrífuga muito semelhante ao do desequilíbrio. Os indicadores distintivos são:
- Elevada vibração axial: o sinal mais importante de todos. À medida que um eixo curvado gira, obriga os componentes fixados a ele — acoplamentos, rolamentos, o corpo do rotor — a moverem-se para a frente e para trás ao longo do eixo. Quando o vibração axial Se exceder cerca de 50 % do nível radial (horizontal ou vertical), é forte indício de um eixo torto ou de um desalinhamento grave.
- Vibração radial semelhante: tal como no caso do desequilíbrio, o 1× vibração radial é elevado.
- Frequência dominante de 1×: a espetro é normalmente dominado pelo pico 1×, embora também possa surgir uma componente 2× — especialmente quando a curvatura se encontra perto do centro do eixo.
Uma vez que a imagem radial se assemelha tanto a um desequilíbrio, são a leitura axial e as relações de fase descritas abaixo que, na verdade, confirmam o diagnóstico.
3. Diferenciar um eixo empenado de um desalinhamento
Um eixo torto e desalinhamento do eixo podem parecer quase idênticas em termos de amplitude, uma vez que ambas provocam vibração axial. A forma de as distinguir é análise de fase, utilizando a relação temporal a tacómetro que a referência torna possível.
- Procedimento: medir a fase radial e a fase axial fase medições nos rolamentos interno e externo — quatro leituras no total.
- Indicação de eixo torto: se o eixo estiver torto, as leituras da fase axial realizadas na mesma posição radial (por exemplo, na parte superior de cada rolamento) serão aproximadamente desfasadas em 180° entre si. À medida que uma extremidade do rotor é empurrada para a frente pelo arqueamento, a outra extremidade é puxada para trás.
- Indicação de desalinhamento: no desalinhamento angular clássico, essas mesmas leituras de fase axial tendem a ser aproximadamente em fase (com um ângulo próximo de 0°).
A medição da fase ao longo do acoplamento fornece provas adicionais, muitas vezes decisivas, para distinguir as duas falhas. A calculadora do ângulo de fase é útil para combinar e comparar esses valores vetoriais durante a avaliação.
4. Diferenciar um eixo empenado do desequilíbrio
Ambas as condições provocam uma vibração radial elevada de 1×, mas pura desequilíbrio gera muito pouca vibração axial. Assim, um pico 1× elevado combinado com um movimento axial significativo afasta a hipótese de simples desequilíbrio e aponta para um eixo torto ou um desalinhamento.
Há também um comportamento prático, quase de diagnóstico, durante a correção. Um eixo torto não pode ser reparado por equilibragem: adicionar pesos de correção pode reduzir a vibração num rolamento e aumentá-la noutro, uma vez que a curvatura é uma deformação distribuída e não uma massa única localizada. Se um rotor se revelar difícil ou impossível de equilibrar — com as leituras a recusarem-se a convergir para um valor aceitável desequilíbrio residual — esse comportamento frustrante é, por si só, uma forte indicação de que o eixo está torto, em vez de se tratar de um simples desequilíbrio.
5. Confirmação e medição prática
A confirmação definitiva é de natureza mecânica: fixe o rotor em blocos em V ou entre os centros do torno e passe um indicador de quadrante ao longo do eixo para medir a sua runout (leitura total do indicador). Um desvio significativo e repetível que atinge o seu valor máximo numa determinada posição angular confirma a existência de uma deformação física, após o que o eixo deve ser endireitado ou substituído. A calculadora do desvio radial do eixo ajuda a relacionar o TIR medido com a excentricidade real da linha central.
No entanto, antes de se abrir uma máquina, a avaria é normalmente identificada primeiro com o equipamento em funcionamento. Um analisador portátil de dois canais, como o Balanset-1A permite ao técnico medir simultaneamente a amplitude e a fase de 1× nas direções radial e axial em ambos os rolamentos, nos próprios rolamentos da máquina à velocidade de funcionamento — exatamente o conjunto de quatro pontos de fase necessário para distinguir um eixo deformado de um desalinhamento e para confirmar que o rotor realmente não consegue equilibrar-se. Essa medição no local transforma um sintoma ambíguo de 1× elevado num diagnóstico fiável antes de se iniciar qualquer desmontagem.
