Entendendo o balanceamento in situ
Balanceamento in situ — do latim in situ, «no local» — é a prática de equilíbrio um rotor enquanto permanecer instalado na sua própria máquina, no seu local normal de funcionamento e nas suas condições reais de funcionamento. Trata-se da mesma atividade a que os engenheiros também chamam equilibragem no local, equilíbrio no local ou equilíbrio in situ. Em vez de retirar o rotor e enviá-lo para uma oficina máquina de balanceamento, o técnico leva para a máquina equipamento portátil de medição de vibrações e de fase e corrige o desequilíbrio sem necessidade de desmontagem.
1. Definição: O que significa «equilíbrio in situ»
A característica distintiva do equilíbrio in situ é que o rotor nunca é desligado do ambiente real em que funciona. Uma máquina de equilíbrio de oficina faz girar um rotor nu em rolamentos macios e calibrados; o trabalho in situ faz girar o mesmo rotor no seu ambiente real bearing system, sobre a sua base real, impulsionado pelo seu motor principal real. Os pesos de correção são calculados e ajustados na máquina montada, e o resultado é verificado à velocidade de funcionamento. É por isso que o equilíbrio in situ se tornou o método padrão para a grande maioria das máquinas industriais instaladas — ventiladores, sopradores, bombas, motores, trituradores e equipamentos rotativos semelhantes.
2. Vantagens do equilíbrio in situ
Este método é amplamente utilizado na prática de campo, uma vez que as suas vantagens são tanto práticas como técnicas.
Não é necessário desmontar
Uma vez que o rotor permanece no seu lugar, este procedimento elimina o trabalho de desmontar e remontar a máquina, o risco de danos durante a remoção, o transporte e a reinstalação, os dias ou semanas perdidos com o envio do rotor para uma oficina e a possibilidade de introduzir novas avarias — desalinhamento, binário incorreto, encaixes mal ajustados — durante a remontagem.
Equilíbrio em condições reais de funcionamento
Esta é a vantagem técnica mais importante de todas, e é algo que uma máquina de oficina não consegue reproduzir:
- Rigidez real do rolamento: Os rolamentos reais e a sua rigidez de montagem determinam a forma como o rotor reage ao desequilíbrio, e essa reação pode diferir significativamente dos apoios ideais utilizados em laboratório.
- Efeitos da fundação e do suporte: A flexibilidade da base, da estrutura e da estrutura de montagem determina a vibração, e esses efeitos são automaticamente incorporados num resultado in situ.
- Temperatura de operação: O dilatação térmica e a sua influência nas folgas dos rolamentos estão presentes em condições de funcionamento, mas ausentes numa oficina a frio, e podem alterar o equilíbrio do rotor.
- Process loads: em bombas e ventiladores, o hidráulico e forças aerodinâmicas que só se manifestam sob carga afetam o funcionamento do rotor.
- Ajuste e folgas após a montagem: A forma exata como os acoplamentos, as chavetas e os componentes se encaixam na montagem final afeta o equilíbrio, e os métodos in situ permitem captá-lo diretamente.
Em suma, o equilíbrio in situ corrige o rotor exatamente nas condições em que este irá funcionar, incluindo efeitos que uma máquina de equilíbrio não consegue detetar.
Menos tempo de inatividade, custos mais baixos, verificação imediata
Um trabalho no local é frequentemente concluído em poucas horas, enquanto o equilíbrio em oficina — remoção, transporte, equilíbrio e reinstalação — pode demorar dias ou semanas. No caso de equipamentos de produção críticos, essa poupança de tempo traduz-se diretamente em produção e receitas. A eliminação do transporte, da mão de obra em oficina e da desmontagem também torna o processo significativamente mais económico para a maioria das aplicações. E como a máquina pode ser reiniciada no momento em que pesos de correção assim que os componentes são instalados, os resultados são verificados em condições reais no local; se for necessário um ajuste adicional, este é feito imediatamente, sem necessidade de desmontar novamente.
3. Quando o equilíbrio in situ é mais adequado
Esta técnica tem uma ampla aplicação, mas é especialmente interessante para:
- Maquinaria de grande porte: grandes ventiladores, sopradores e trituradores que são difíceis ou dispendiosos de desmontar e transportar.
- Rotores montados de forma permanente: conjuntos montados no local e que nunca foram concebidos para serem facilmente desmontados.
- Equipamento de campo: máquinas em locais remotos onde o transporte para uma oficina não é viável.
- Reparações de emergência: situações em que uma resposta rápida é fundamental para retomar a produção.
- Manutenção de rotina: reajustes periódicos para corrigir desequilíbrios decorrentes de vestir, acúmulo de resíduos ou erosão.
- Equipamento personalizado ou não normalizado: rotores que simplesmente não cabem nas máquinas padrão de oficina.
4. O processo de equilíbrio in situ
O procedimento segue o padrão. método do coeficiente de influência, adaptado ao ambiente de campo. Trata-se de um ciclo iterativo de medição, correção e verificação.
- Passo 1 — Avaliação inicial: confirmar que o desequilíbrio é realmente o problema principal. Excluir falhas que se assemelham a ele, tais como o desalinhamento, folga e defeitos de rolamento; um desequilíbrio puro revela-se forte e estável 1× velocidade de corrida componente com fluxo constante fase.
- Passo 2 — Instalar os sensores: mount acelerómetros nas caixas dos rolamentos com ímanes, parafusos ou adesivo, e instale um tacómetro ou keyphasor para fornecer a referência de fase uma vez por volta.
- Passo 3 — Execução inicial: faça funcionar a máquina à sua velocidade normal de funcionamento e registe o valor de referência 1× amplitude e vetores de fase.
- Passo 4 — Testes de peso: executar uma ou mais peso experimental é executado conforme o método selecionado exige — um para plano único, more for dois planos trabalhar.
- Passo 5 — Calcular e aplicar as correções: O instrumento calcula as massas e os ângulos de correção necessários; estes são depois instalados de forma permanente através da adição de material (remendos soldados, massas aparafusadas, pesos com parafusos de fixação) ou da sua remoção (perfuração, esmerilagem).
- Passo 6 — Verificação: run a final execução de verificação para confirmar se a vibração residual se encontra dentro da faixa de aceitabilidade prevista.
5. Equipamento para equilíbrio in situ
Os instrumentos portáteis modernos foram o que tornou o equilíbrio in situ uma prática rotineira e acessível. Um kit de campo completo inclui um instrumento de equilíbrio portátil que integra medição de vibrações, deteção de fase e cálculo de equilíbrio num único dispositivo alimentado a bateria; acelerómetros com bases magnéticas para uma fixação e remoção rápidas; um tacómetro ótico ou magnético para a referência de fase; e um kit de pesos com massas de fixação por pinça, por parafuso e adesivas, tanto para correções provisórias como permanentes.
O Balanset-1A eis um exemplo representativo: um dispositivo de dois canais que lê a amplitude e a fase em ambos os rolamentos, calcula o coeficientes de influência do rotor, calcula as correções num e em dois planos e verifica o resultado final desequilíbrio residual em conformidade com a norma ISO 21940-11 — tudo nos próprios rolamentos da máquina à velocidade de funcionamento. Para planear o trabalho, o software gratuito Calculadora de Peso de Teste determina uma dose inicial segura, e o Decomposição de massa de correção A ferramenta distribui uma correção calculada pelos orifícios ou lâminas fixos com os quais tem de trabalhar.
6. Desafios e considerações
Apesar de todas as suas vantagens, o equilíbrio in situ acarreta complicações específicas do local:
- Acesso aos planos de correção: é necessário poder aceder às superfícies com a máquina montada; por vezes, é necessário retirar proteções ou tampas para aceder a uma superfície de equilíbrio.
- Fatores ambientais: As temperaturas extremas, a sujidade, o ruído e as vibrações provenientes dos equipamentos nas proximidades tornam as medições no terreno mais difíceis do que as realizadas num ambiente controlado de oficina.
- Segurança: Trabalhar com máquinas em funcionamento exige protocolos rigorosos — os pesos de teste devem ser fixados com segurança e todos devem manter-se afastados das peças rotativas.
- Falhas mecânicas subjacentes: pata mole, os desalinhamentos ou as fixações soltas devem ser corrigidos antes do equilíbrio, e as condições no local podem tornar essas falhas mais difíceis de detectar.
- Limites para uma precisão extrema: para as tolerâncias mais rigorosas — retificadoras de precisão, fusos de alta velocidade — as máquinas específicas de oficina podem continuar a ser a melhor opção, ou podem ser utilizadas em combinação com um acabamento no local.
7. Equilíbrio no local vs. equilíbrio em oficina
A diferença entre as duas abordagens fica mais clara quando comparadas lado a lado:
| Aspecto | Equilíbrio in situ | Balanceamento de loja |
|---|---|---|
| Desmontagem necessária | Não | Sim |
| Condições de funcionamento | Condições reais | Condições ideais |
| Prazo de execução | Horas | Dias a semanas |
| Custo | Mais baixo | Mais alto |
| Precisão | Bom | Excelente |
| Aplicabilidade | A maioria das máquinas | rotores de pequeno a médio porte |
Os dois são complementares, e não concorrentes: um rotor novo é frequentemente equilibrado na oficina com uma precisão elevada e, depois, ajustado no local após a instalação para compensar os efeitos decorrentes da montagem, da fundação e das variações térmicas que não foram possíveis de prever na oficina.
8. Normas do setor e melhores práticas
O equilíbrio in situ é formalmente reconhecido pelas normas internacionais. ISO 21940-13 estabelece os critérios e as salvaguardas para o equilíbrio in situ de rotores de média e grande dimensão, enquanto a diretiva-mãe ISO 21940-11 (o sucessor moderno do já bem conhecido ISO 1940-1) define os graus de qualidade do equilíbrio e os valores admissíveis tolerances critérios pelos quais o trabalho é avaliado. A aceitação é frequentemente verificada em relação aos limites de gravidade da vibração no ISO 20816 série. O cumprimento destas normas é o que garante que o equilíbrio in situ seja seguro, eficaz e consistente de um trabalho para outro.
