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Equilibragem dinâmica (equilibragem em dois planos) explicada
Um guia prático para corrigir o desequilíbrio do rotor em dois planos: quando um único plano não basta, como funciona o método dos coeficientes de influência, como contar o ângulo de correção e que tolerâncias visar. Baseado na experiência de campo de centenas de Balanset-1A utilizadores — de tambores de trituradoras a um rotor de 24 toneladas.
1. Definição: O que é a equilibragem dinâmica?
Balanceamento dinâmico é um procedimento para corrigir desequilíbrio num rotor, efetuando correções de massa num mínimo de dois planos separados ao longo do seu comprimento. É utilizado quando a correção num plano não é suficiente, porque o rotor pode combinar desequilíbrio estático (força) e desequilíbrio de binário.
Os instrumentos portáteis de dois planos como o Vibromera Balanset-1A realizam este procedimento no local, medindo a vibração e fase em cada rolamento e calculando as massas de correção com o método do coeficiente de influência.
Máquinas e equipamentos de equilibragem dinâmica
O trabalho de campo exige uma máquina de equilibragem dinâmica portátil em vez de uma bancada fixa: o Balanset-1A é uma equilibradora dinâmica portátil de dois canais com espetro FFT que corrige o desequilíbrio em dois planos no local — nos próprios rolamentos do rotor, incluindo alinhamento, pré-carga dos rolamentos e efeitos da fundação. Para um exemplo resolvido, veja equilibragem do eixo de transmissão no terreno.
2. Desequilíbrio estático vs. dinâmico: A principal diferença
Para compreender a equilibragem dinâmica, é importante distinguir entre as duas principais formas de desequilíbrio.
- Desequilíbrio estático: o centro de massa do rotor está desviado do seu eixo de rotação. Comporta-se como um único “ponto pesado”: um rotor parado sobre apoios livres rolará sozinho com o lado pesado para baixo. Pode ser corrigido com um peso num único plano (equilibragem estática, também chamado equilibragem num único plano).
- Desequilíbrio dinâmico: os pontos pesados situam-se em extremidades diferentes e em lados diferentes do rotor. Em repouso, esse rotor pode parecer perfeitamente equilibrado — rodando o rotor 90°, os dois pontos pesados parecem contrabalançar-se. Mas em rotação, cada ponto pesado puxa para o seu lado: as duas massas criam uma força de rotação, ou “binário”, que faz com que o rotor oscilar de uma ponta à outra. O desequilíbrio de binário pode apenas ser detetado em rotação e pode apenas ser corrigido colocando pesos em dois planos diferentes para criar um binário oposto.
| Desequilíbrio estático | Desequilíbrio dinâmico | |
|---|---|---|
| Detetável em repouso? | Sim — o rotor roda com o lado pesado para baixo sobre apoios livres | Não — só se manifesta em rotação |
| Comportamento do rotor | Vibra “em fase” em ambos os apoios | Oscilações: os apoios vibram com fase diferente |
| Correção | 1 peso, 1 plano | Pesos em 2 planos, calculados em conjunto |
| Rotores típicos | Discos estreitos, polias, rotores de ventoinha estreitos | Tambores de trituradoras, veios longos, rotores de ceifeiras-debulhadoras, ventiladores acima de 3000 rpm |
3. Um plano ou dois? Uma regra prática
A regra prática ISO 21940-11: se o rotor a largura é inferior a metade do seu diâmetro (relação ~1:2; na prática de campo o apoio técnico recomenda 1:3), a correção num único plano costuma bastar. Rotores longos precisam de dois planos, porque o desequilíbrio nas duas extremidades do rotor influenciam-se mutuamente: um peso adicionado no plano 1 altera a vibração em ambos os apoios. É precisamente por isso que um instrumento de dois planos mede ambos os canais simultaneamente (sensores X1 e X2) e calcula ambas as massas de correção de uma só vez, em vez de tratar cada extremidade como um trabalho separado de um único plano.
4. Planos de correção e colocação de sensores
Equilíbrio em dois planos baseia-se em três aspetos:
- Dois planos de correcção (plano 1 e plano 2) onde as massas de correção serão instaladas — o mais afastados possível ao longo do rotor.
- Dois pontos de medição de vibrações (normalmente os alojamentos dos rolamentos) ligados aos canais X1 e X2. O sensor X1 corresponde ao plano 1, o sensor X2 ao plano 2 — não os troque a meio do trabalho.
- A fase referência do rotor — a tacómetro apontado para um marca reflectora — para medir a velocidade e a fase. Uma marca por volta, colada no cubo ou no veio (não numa pá), e nunca se moveu entre passagens.
Exemplos típicos de planos de correção e colocação de sensores para configurações de rotor comuns:
5. O procedimento de equilibragem de dois planos
Antes da primeira passagem, certifique-se de que há de facto algo para equilibrar — e de que as medições são fiáveis:
- Sem folga nos rolamentos (correias retiradas, mova o rotor com uma alavanca), sem fissuras, todas as fixações apertadas.
- Rotor em configuração de trabalho: todas as pás/martelos/facas montados, rotor limpo.
- Sensores em direção radial nos alojamentos dos rolamentos; marca do tacómetro no cubo; cabos fixados afastados do rotor.
- Em Vibrómetro : as rpm são lidas corretamente e mantêm-se estáveis; a amplitude repete-se dentro de ~10–20% e a fase dentro de ~10–20° entre passagens.
- A componente 1× domina o espetro. Se predominarem as harmónicas 2× ou superiores — corrija primeiro o desalinhamento/a folga.
A equilibragem de campo de dois planos utiliza o método do coeficiente de influência — o aparelho “aprende” a resposta da máquina a partir de um peso de teste:
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Run #0 — valor de referência
Arranque o rotor à velocidade de equilibragem escolhida sem massas de ensaio e meça a vibração inicial (amplitude e fase) em ambos os canais.
Mantenha as mesmas rpm em cada passagem da série — dentro de ~100 rpm. Se a velocidade de trabalho estiver numa ressonância ou a vibração exceder 40–50 mm/s, equilibre em duas etapas começando a rpm reduzidas.
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Run #1 — massa de ensaio no plano 1
Pare a máquina, instale a massa de ensaio no plano 1 numa posição marcada, arranque de novo e meça. A massa de ensaio deve alterar a amplitude ou a fase em pelo menos 20-30% — caso contrário o instrumento não tem a partir de que calcular (aumente a massa). Use o calculadora do peso de teste para uma estimativa inicial.
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Run #2 — massa de ensaio transferida para o plano 2
Transfira a massa de ensaio do plano 1 para o plano 2 (transferida, não adicionada por cima!) e meça mais uma vez.
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Cálculo
O software calcula a massa e o ângulo de correção para cada plano, resolvendo os dois planos em conjunto de modo a ter em conta o efeito cruzado entre as extremidades do rotor.
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Correção
Retire todas as massas de ensaio e instale as massas de correção no mesmo raio como massa de ensaio. A soldadura é a prática habitual em tambores e ventiladores (conte ~100 g para o próprio cordão de soldadura); parafusos, anilhas de rebite ou abraçadeiras de mangueira também funcionam, consoante o rotor.
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Verificação e acerto final
Faça uma passagem de controlo (passagem de ajuste final). Uma queda de vibração de 3 a 10 vezes em 1–2 iterações é normal numa máquina mecanicamente sã. O programa calcula um pequeno peso adicional; repita até ficar dentro da tolerância.
Quando um ângulo de correção calculado cai entre dois pontos de fixação acessíveis (pás, furos de parafusos), a massa necessária pode ser repartida pelas posições disponíveis com o calculadora de decomposição da massa de correção em dois planos, e a sensibilidade subjacente de um único plano pode ser verificada com o calculadora do coeficiente de influência.
6. Contar o ângulo de correção — o ponto mais importante de todos
O ângulo de correção é contado a partir da posição da massa de ensaio (0°), no sentido de rotação do rotor. Não contra a rotação, e não a partir de um ponto arbitrário.
Exemplo: o peso de teste estava às “12 horas” e o rotor gira no sentido horário, visto de frente. O cálculo indica 90° → o peso de correção vai para as “3 horas”. O erro clássico é contar contra o sentido de rotação (montagem a 360−70 = 290° em vez de 70°) — então a vibração aumenta em vez de diminuir.
No diagrama polar, o software mostra-o visualmente: o ponto rosa é a posição da massa de ensaio (0°), o ponto verde é onde vai a massa de correção, e a seta vermelha indica o sentido de rotação.
7. Resultados e tolerâncias: quando é que o trabalho está concluído?
Utilizam-se dois sistemas de avaliação lado a lado — não os confunda: mm/s (velocidade de vibração da máquina montada, ISO 10816/20816) e g·mm (desequilíbrio residual do próprio rotor, ISO 1940/21940-11). O instrumento mostra ambos os valores.
| Zona | Velocidade de vibração (RMS) | Avaliação |
|---|---|---|
| A | até 1,4 mm/s | Excelente — como uma máquina nova |
| B | 1,4 – 2,8 mm/s | Bom — apto para funcionamento a longo prazo |
| C | 2,8 – 4,5 mm/s | Aceitável por tempo limitado |
| D | acima de 4,5 mm/s | Inaceitável — é necessária uma ação |
Ajustes de campo: para máquinas agrícolas sobre apoios macios os limites são mais permissivos — até 7–8 mm/s já é um bom resultado para uma trituradora; perseguir 0,5 mm/s aí não faz sentido. Preste atenção ao componente 1×, não apenas a vibração global: a equilibragem reduz exatamente essa parte.
O desequilíbrio residual é avaliado por classes G (G16 — rotores agrícolas e veios de cardan, G6.3 — ventiladores, tambores e rotores gerais, G2.5 — turbinas e máquinas-ferramenta, G1–G0.4 — fusos). O valor admissível em g·mm por plano para a massa, velocidade e classe do seu rotor pode ser verificado com o calculador de desequilíbrio residual (ISO 21940-11) — o mesmo calculador está integrado no software do Balanset-1A.
8. Se a vibração não desce
Tabela de diagnóstico rápido para as situações mais comuns de “piorou / não converge”:
| Sintoma | Causa provável | O que fazer |
|---|---|---|
| Depois de instalada a massa de correção, a vibração aumentou em vez de diminuir | O ângulo de correção foi traçado na direção errada — contra a rotação do rotor em vez de a favor | Marque novamente o ângulo: comece pela posição da massa de ensaio (0°) e conte no sentido de rotação do rotor |
| A cada nova passagem, o programa pede para adicionar cada vez mais massa | O método de correção nas definições está em “remover massa” enquanto na realidade se estão a adicionar pesos, pelo que o sinal do resultado fica invertido | Abra as definições de equilibragem e mude o método de correção para “adicionar massa” |
| Uma pequena alteração de velocidade (50–100 rpm) muda o nível de vibração várias vezes | A velocidade de equilibragem está sobre ou perto de uma ressonância estrutural | Registe um diagrama RunDown (desaceleração livre) e escolha uma velocidade de equilibragem fora das zonas de ressonância |
| A resposta aos pesos instalados não é proporcional; os resultados saltam de iteração para iteração | A máquina comporta-se de forma não linear (apoios macios, estrutura desgastada ou danificada) | Instale metade — ou um terço — da massa calculada por iteração e repita a passagem de controlo |
| A amplitude e a fase são diferentes em cada passagem, apesar de nada ter sido alterado | Avarias mecânicas (folga nos rolamentos, fissuras, parafusos soltos) ou disparo errado do tacómetro | Repare primeiro a mecânica; certifique-se de que apenas uma marca reflete o feixe do tacómetro |
| O programa mostra uma velocidade 2 a 3 vezes superior à real | O tacómetro deteta reflexos extra: furos de polias, pontos brilhantes, arestas de pás | Transfira a marca refletora para o cubo ou para o veio; cubra ou fosque as outras superfícies refletoras |
| No espetro FFT, o pico 2× (ou uma série de picos 3×, 5×, 6×) é mais alto do que o pico 1× | Desalinhamento do veio ou folga mecânica — isto não é desequilíbrio | Repare primeiro os acoplamentos, os ajustes e as fixações, e equilibre só depois |
A árvore de diagnóstico completa — leitura do espetro, procura de ressonâncias, causas reais retiradas de casos de apoio técnico — está na base de conhecimento: A Vibração Não Desce: Encontrar a Causa Real.
9. Equilibragem de dois planos com o Balanset-1A
Balanset-1A é um sistema de equilibragem de dois canais baseado em PC, concebido para a equilibragem de rotores num ou dois planos, tanto no local como em produção. No modo de dois planos, mede a velocidade do rotor e o vetor 1× vibração (valor RMS e fase) em ambos os canais simultaneamente e calcula os parâmetros das massas de correção para os dois planos de uma só vez — incluindo o diagrama polar, o registo das passagens e o desequilíbrio residual alcançado face à tolerância ISO escolhida.
| Parâmetro | Balanset-1A |
|---|---|
| Canais | 2 canais de vibração + canal de tacómetro laser |
| Velocidade de vibração (RMS) | 0,02 – 80 mm/s |
| Gama de frequências | 5 – 550 Hz (espetro FFT até 1000 Hz) |
| Intervalo de velocidade | 100 – 100 000 rpm |
| Precisão de fase | ±1° |
| Planos de equilíbrio | 1 ou 2 |
| Massa do rotor | Não limitado pelo método (recorde real — um rotor de 24 000 kg) |
| Requisitos do PC | Windows 7/8/10/11, USB; qualquer portátil de escritório |
| Software | Compra única, atualizações gratuitas, sem subscrição |
Software: configuração de dois planos e visualização de resultados
Equilibre os rotores você mesmo — no local, nos seus próprios rolamentos
Balanset-1A Kit completo — €1,975, tudo incluído: unidade de medição, 2 sensores, tacómetro laser, suporte magnético, balança, software com atualizações gratuitas vitalícias. Utilizado em todo o mundo em trituradoras, ventiladores, britadeiras, veios de cardan e fusos — com apoio gratuito por e-mail baseado em centenas de trabalhos reais de equilibragem.
10. Vídeo: o Balanset-1A em ação
Uma breve visão geral da equilibragem de campo com o Balanset-1A — desde a instalação dos sensores até à passagem de acerto final. Mais vídeos, incluindo exemplos específicos por tipo de máquina, estão no Canal de YouTube da Vibromera.
11. Perguntas Frequentes
Preciso de saber a massa do rotor para o equilibrar?
Não. O cálculo da massa de correção só precisa da massa da massa de ensaio e do seu raio de montagem. A massa do rotor só é usada para estimar a massa de ensaio e para o calculador de tolerância ISO 1940 (classe G).
Qual é o tamanho ou massa máxima do rotor para a equilibragem de dois planos?
O método dos coeficientes de influência não limita a massa do rotor — o instrumento mede a resposta dos apoios, não o rotor em si. O recorde real com o Balanset-1A é um rotor desfibrador de um engenho de açúcar de 24 000 kg, equilibrado a 0,47 mm/s.
Em que intervalo de velocidade funciona?
Formalmente a partir de 100 rpm; na prática, equilibrar abaixo de ~300 rpm é difícil (sinal do sensor fraco a baixas frequências). O limite superior atinge dezenas de milhares de rpm — os fusos de alta velocidade são equilibrados às classes G1–G0.4.
Posso balancear um rotor sem removê-lo da máquina?
Sim — esse é o principal objetivo da equilibragem dinâmica no local: o rotor é equilibrado nos seus próprios rolamentos, em condições reais de funcionamento. As medições demoram normalmente 15 a 30 minutos, mais o tempo de montagem dos pesos.
Como sei se um único plano é suficiente?
Regra prática (ISO 21940-11): se a largura do rotor for inferior a metade do seu diâmetro (na prática — um terço), um único plano costuma bastar. Rotores longos — tambores, veios, rotores largos — precisam de dois planos porque as duas extremidades se influenciam mutuamente.
Porque é que a vibração aumentou depois de eu instalar o peso calculado?
Quatro causas típicas: o ângulo de correção foi traçado contra o sentido de rotação do rotor; o método de correção nas definições estava em “remover massa” enquanto na realidade se adicionavam pesos; a velocidade de equilibragem está perto de uma ressonância; ou a massa calculada foi instalada de uma só vez numa máquina não linear (instale primeiro metade). Se nada disto se aplicar, procure uma avaria mecânica: folga nos rolamentos, fissuras, peças soltas.
Há alguma subscrição de software ou calibração anual?
Não. O software do Balanset-1A é uma compra única com atualizações gratuitas e instalações ilimitadas, e o instrumento não precisa de calibração anual — os coeficientes de calibração de fábrica são fornecidos com cada kit.
Equilibra veios de cardan (de transmissão)?
Sim — um veio de cardan normal equilibra-se em dois planos; os pesos fixam-se comodamente com abraçadeiras de mangueira seguras com fixador de roscas (0,5 mm/s final num caso real). Veios com apoios intermédios que precisam de 3–4 planos são o domínio do Balanset-4. Uma junta cardânica desgastada deve ser substituída primeiro — a equilibragem não corrige a folga.
