Análise abrangente da norma ISO 20816-3: medição, avaliação e implementação instrumental através do sistema Balanset-1A

Sumário executivo

O panorama industrial testemunhou uma mudança significativa de paradigma na normalização da monitorização da saúde das máquinas. A introdução da norma ISO 20816-3:2022 representa uma consolidação e modernização das metodologias anteriores, fundindo especificamente a avaliação da vibração da carcaça (anteriormente ISO 10816-3) e da vibração do eixo rotativo (anteriormente ISO 7919-3) numa única estrutura coesa. Este relatório fornece uma análise exaustiva da ISO 20816-3, dissecando os seus capítulos, anexos normativos e princípios físicos. Além disso, integra uma avaliação técnica detalhada do analisador e balanceador de vibração portátil Balanset-1A, demonstrando como este instrumento específico facilita a conformidade com as rigorosas exigências da norma. Através de uma síntese da teoria do processamento de sinais, princípios de engenharia mecânica e procedimentos operacionais práticos, este documento serve como um guia definitivo para engenheiros de fiabilidade que procuram alinhar as suas estratégias de monitorização de condições com as melhores práticas globais, utilizando instrumentação acessível e de alta precisão.

Parte I: O Quadro Teórico da ISO 20816-3

1.1 Evolução das normas de vibração: a convergência das normas ISO 10816 e ISO 7919

A história da normalização da vibração é caracterizada por uma mudança gradual de diretrizes fragmentadas e específicas para componentes para uma avaliação holística das máquinas. Historicamente, a avaliação de máquinas industriais era bifurcada. A série ISO 10816 focava-se na medição de peças não rotativas — especificamente, as caixas de rolamentos e pedestais — utilizando acelerómetros ou transdutores de velocidade. Por outro lado, a série ISO 7919 abordava a vibração de eixos rotativos em relação aos seus rolamentos, utilizando principalmente sondas de correntes parasitas sem contacto.

Essa separação muitas vezes levava a ambiguidades no diagnóstico. Uma máquina poderia apresentar vibração aceitável na carcaça (Zona A, de acordo com a ISO 10816) e, ao mesmo tempo, sofrer de desvio ou instabilidade perigosos do eixo (Zona C/D, de acordo com a ISO 7919), especialmente em cenários envolvendo carcaças pesadas ou rolamentos de filme fluido, nos quais o caminho de transmissão da energia de vibração é atenuado. A ISO 20816-3 resolve essa dicotomia, substituindo tanto a ISO 10816-3:2009 quanto a ISO 7919-3:2009.1 Ao integrar essas perspectivas, a nova norma reconhece que a energia vibracional gerada pelas forças dinâmicas do rotor se manifesta de maneira diferente em toda a estrutura da máquina, dependendo da rigidez, massa e índices de amortecimento. Consequentemente, uma avaliação em conformidade requer agora uma dupla perspetiva: avaliar tanto a vibração absoluta da estrutura como, quando aplicável, o movimento relativo do eixo.

O sistema Balanset-1A surge neste cenário como uma ferramenta concebida para fazer a ponte entre estes domínios de medição. A sua arquitetura, que suporta tanto acelerómetros piezoelétricos para medições em caixas como entradas de tensão direta para sensores de deslocamento linear, reflete a filosofia de dupla natureza da série ISO 20816.3 Esta convergência simplifica o kit de ferramentas do técnico, permitindo que um único instrumento realize as avaliações abrangentes agora exigidas pela norma unificada.

1.2 Âmbito e aplicabilidade: definição do panorama das máquinas industriais

O Capítulo 1 da ISO 20816-3 define meticulosamente os limites da sua aplicação. A norma não é abrangente; ela é especificamente calibrada para máquinas industriais com potência nominal acima de 15 kW e velocidades operacionais entre 120 r/min e 30.000 r/min.1 Esse amplo envelope operacional abrange a grande maioria dos ativos críticos nos setores de manufatura, geração de energia e petroquímica.

O equipamento especificamente abrangido inclui:

• Turbinas a vapor e geradores: Unidades com potências iguais ou inferiores a 40 MW são abrangidas aqui. Unidades maiores (acima de 40 MW) normalmente se enquadram na ISO 20816-2, a menos que operem em velocidades diferentes das frequências síncronas da rede (1500, 1800, 3000 ou 3600 r/min).6
• Compressores rotativos: Incluindo designs centrífugos e axiais utilizados em indústrias de processo.
• Turbinas a gás industriais: Especificamente aquelas com potências de 3 MW ou menos. As turbinas a gás maiores são segregadas em partes separadas da norma devido às suas características térmicas e dinâmicas únicas.1
• Bombas: As bombas centrífugas acionadas por motores elétricos são um componente essencial deste grupo.
• Motores elétricos: Motores de qualquer tipo estão incluídos, desde que sejam acoplados de forma flexível. Motores acoplados de forma rígida são frequentemente avaliados como parte do sistema da máquina acionada ou sob subcláusulas específicas.
• Ventiladores e sopradores: Fundamental para o tratamento de ar em sistemas de climatização e processos industriais.6

Exclusões: É igualmente importante compreender o que está excluído. Máquinas com massas recíprocas (como compressores de pistão) geram perfis de vibração dominados por impactos e torques variáveis, exigindo a análise especializada encontrada na ISO 20816-8. Da mesma forma, as turbinas eólicas, que operam sob cargas aerodinâmicas altamente variáveis, são abrangidas pela ISO 10816-21.7 As características específicas do design do Balanset-1A, como a sua faixa de medição de velocidade de rotação de 150 a 60.000 rpm 8, alinham-se perfeitamente com o escopo de 120 a 30.000 rpm da norma, garantindo que o instrumento seja capaz de monitorar todo o espectro de máquinas aplicáveis.

1.3 Sistemas de classificação de máquinas: a física da rigidez do suporte

Uma inovação crítica mantida das normas anteriores é a classificação das máquinas com base na rigidez do suporte. A ISO 20816-3 divide as máquinas em grupos não apenas por tamanho, mas também por comportamento dinâmico.

1.3.1 Classificação dos grupos por poder e dimensão

A norma classifica as máquinas em dois grupos principais para aplicar limites de gravidade adequados:

• Grupo 1: Máquinas de grande porte com potência nominal superior a 300 kW ou máquinas elétricas com altura do eixo superior a 315 mm. Essas máquinas normalmente possuem rotores maciços e geram forças dinâmicas significativas.9
• Grupo 2: Máquinas de tamanho médio com potência nominal entre 15 kW e 300 kW, ou máquinas elétricas com alturas de eixo entre 160 mm e 315 mm.10

1.3.2 Flexibilidade do suporte: rígido vs. flexível

A distinção entre suportes “rígidos” e “flexíveis” é uma questão de física, não apenas de material de construção. Um suporte é considerado rígido numa direção de medição específica se a primeira frequência natural (ressonância) do sistema combinado máquina-suporte for significativamente superior à frequência de excitação principal (normalmente a velocidade de rotação). Especificamente, a frequência natural deve ser pelo menos 25% superior à velocidade de operação. Em contrapartida, os suportes flexíveis têm frequências naturais que podem estar próximas ou abaixo da velocidade de operação, levando a efeitos de amplificação ou isolamento de ressonância.10

Esta distinção é crucial porque os suportes flexíveis permitem naturalmente amplitudes de vibração mais elevadas para a mesma quantidade de força de excitação interna (desequilíbrio). Portanto, os limites de vibração permitidos para suportes flexíveis são geralmente mais elevados do que para suportes rígidos. O Balanset-1A facilita a determinação das características do suporte através das suas capacidades de medição de fase. Ao realizar um teste de aceleração ou desaceleração (usando o recurso do gráfico “RunDown” mencionado nas especificações do software 11), um analista pode identificar picos de ressonância. Se um pico ocorrer dentro da faixa de operação, o suporte é dinamicamente flexível; se a resposta for plana e linear até a velocidade de operação, ele é rígido. Essa capacidade de diagnóstico permite que o utilizador selecione a tabela de avaliação correta na ISO 20816-3, evitando alarmes falsos ou falhas não detectadas.

Parte II: Metodologia de medição e física

O capítulo 4 da norma ISO 20816-3 estabelece os rigorosos requisitos processuais para a aquisição de dados. A validade de qualquer avaliação depende inteiramente da fidelidade da medição.

2.1 Física da instrumentação: seleção e resposta do transdutor

A norma exige a utilização de instrumentos capazes de medir a velocidade de vibração quadrática média (r.m.s.) de banda larga. A resposta de frequência deve ser plana em uma faixa de pelo menos 10 Hz a 1.000 Hz para máquinas em geral.12 Para máquinas de baixa velocidade (operando abaixo de 600 r/min), o limite inferior da resposta de frequência deve se estender até 2 Hz para capturar os componentes rotacionais fundamentais.

Conformidade técnica do Balanset-1A:
O analisador de vibração Balanset-1A foi projetado tendo em mente esses requisitos específicos. As suas especificações indicam uma faixa de frequência de vibração de 5 Hz a 550 Hz para operações padrão, com opções para ampliar as capacidades de medição.8 O limite inferior de 5 Hz é fundamental, pois garante a conformidade para máquinas que operam a velocidades tão baixas quanto 300 rpm, abrangendo a grande maioria das aplicações industriais. O limite superior de 550 Hz cobre os harmónicos críticos (1x, 2x, 3x, etc.) e as frequências de passagem das pás para a maioria das bombas e ventiladores padrão. Além disso, a precisão do dispositivo é classificada em 5% da escala total, satisfazendo o rigor metrológico esperado pela ISO 2954 (Requisitos para instrumentos de medição da gravidade da vibração).8

A norma distingue entre dois tipos principais de medição, ambos suportados pelo ecossistema Balanset-1A:

• Transdutores sísmicos (acelerómetros): Estes medem a vibração absoluta da habitação. São sensíveis à transmissão de força através do pedestal do rolamento. O kit Balanset-1A inclui dois acelerómetros de eixo único (normalmente tecnologia baseada na série ADXL ou piezoelétrica) com suportes magnéticos.14
• Transdutores sem contacto (sondas de proximidade): Estas medem o deslocamento relativo do eixo. São essenciais para máquinas com rolamentos de película fluida, nas quais o eixo se move dentro da folga.

2.2 Análise aprofundada: vibração relativa do eixo e integração do sensor

Enquanto a norma ISO 20816-3 se concentra fortemente na vibração da carcaça, o Anexo B trata explicitamente da vibração relativa do eixo. Isso requer o uso de sondas de correntes parasitas (sondas de proximidade). Esses sensores operam gerando um campo de radiofrequência (RF) que induz correntes parasitas na superfície condutora do eixo. A impedância da bobina da sonda muda com a distância do intervalo, produzindo uma saída de tensão proporcional ao deslocamento.15

Integração de sondas de correntes parasitas com o Balanset-1A:
Uma característica única do Balanset-1A é a sua adaptabilidade a esses sensores. Embora seja fornecido principalmente com acelerómetros, as entradas do dispositivo podem ser configuradas para o modo “Linear” para aceitar sinais de tensão de controladores de sondas de proximidade (proximitores) de terceiros.3

• Entrada de tensão: A maioria das sondas de proximidade industriais emite uma tensão CC negativa (por exemplo, alimentação de -24 V, escala de 200 mV/mil). O Balanset-1A permite aos utilizadores introduzir coeficientes de sensibilidade personalizados (por exemplo, mV/µm) na janela “Configurações” (tecla F4).3
• Remoção de desvio de corrente contínua: As sondas de proximidade transportam uma grande tensão de DC (polarização) com um pequeno sinal de vibração AC sobreposto. O software Balanset-1A inclui uma função “Remover DC” para filtrar a tensão, isolando o sinal de vibração dinâmico para análise em relação aos limites da norma ISO 20816-3.3
• Linearidade e calibração: O software permite ao utilizador definir fatores de calibração (por exemplo, Kprl1 = 0,94 mV/µm), garantindo que a leitura no ecrã do computador portátil corresponde exatamente ao deslocamento físico do eixo.3 Esta capacidade é indispensável ao aplicar os critérios do Anexo B, que são especificados em micrómetros de deslocamento, em vez de milímetros por segundo de velocidade.

2.3 A física da montagem: garantindo a fidelidade dos dados

A norma ISO 20816-3 enfatiza que o método de montagem do sensor não deve prejudicar a precisão da medição. A frequência ressonante do sensor montado deve ser significativamente superior à faixa de frequência de interesse.

• Montagem com parafusos: O padrão ouro, oferecendo a mais alta resposta de frequência (até 10 kHz+).
• Montagem magnética: Um compromisso prático para a recolha de dados portátil.

O Balanset-1A utiliza um sistema de montagem magnética com uma força de retenção de 60 kgf (quilograma-força).17 Esta elevada força de fixação é fundamental. Um íman fraco introduz um efeito de “salto” ou um filtro mecânico de baixa frequência, atenuando severamente os sinais de alta frequência. Com 60 kgf, a rigidez de contacto é suficiente para empurrar a ressonância montada bem acima da faixa de 1000 Hz de interesse para a ISO 20816-3, garantindo que os dados recolhidos sejam uma representação verdadeira do comportamento da máquina e não um artefacto do método de fixação.12

2.4 Processamento de sinal: RMS vs. Pico

A norma especifica a utilização da velocidade quadrática média (RMS) para peças não rotativas. O valor RMS é uma medida da energia total contida no sinal de vibração e está diretamente relacionado com a tensão de fadiga imposta aos componentes da máquina.

Equação para RMS:

V_rms = √((1/T) ∫₀^T v²(t) dt)

Para a vibração do eixo (Anexo B), a norma utiliza o deslocamento pico a pico (S_pp), que representa o deslocamento físico total do eixo dentro da folga do rolamento.

S_pp = S_máximo − S_min

Processamento Balanset-1A:
O Balanset-1A realiza essas transformações matemáticas internamente. O ADC (Conversor Analógico-Digital) amostra o sinal bruto e o software calcula a velocidade RMS para medições da carcaça e o deslocamento pico a pico para medições do eixo. Fundamentalmente, ele calcula o valor de banda larga (Geral), que soma a energia em todo o espectro de frequência (por exemplo, 10-1000 Hz). Este valor “geral” é o número principal utilizado para categorizar a máquina nas zonas A, B, C ou D. Além disso, o dispositivo fornece capacidades FFT (Transformação rápida de Fourier), permitindo ao analista ver os componentes de frequência individuais (1x, 2x, harmónicos) que compõem o valor RMS geral, auxiliando no diagnóstico da fonte da vibração.8

2.5 Vibração de fundo: o desafio do sinal-ruído

Um aspeto crítico, muitas vezes ignorado, da norma ISO 20816-3 é o tratamento da vibração de fundo — vibração transmitida à máquina a partir de fontes externas (por exemplo, máquinas adjacentes, vibração do piso) quando a máquina está parada.

A regra: Se a vibração de fundo exceder 25% da vibração medida quando a máquina está em funcionamento, ou 25% do limite entre as zonas B e C, são necessárias correções severas, ou a medição pode ser considerada inválida.18 As versões anteriores das normas frequentemente citavam uma regra de “um terço”, mas a ISO 20816-3 torna essa lógica mais rigorosa.

Implementação processual com Balanset-1A:

1. O técnico coloca os sensores Balanset-1A na máquina enquanto esta está parada.
2. Usando o modo “Vibrometer” (tecla F5), o nível RMS de fundo é gravado.13
3. A máquina é ligada e colocada em carga. O RMS operacional é registado.
4. É feita uma comparação. Se o nível operacional for 4,0 mm/s e o fundo for 1,5 mm/s (37,5%), o fundo é demasiado alto. A capacidade do Balanset-1A de realizar subtração espectral (visualizando o espectro do fundo em comparação com a máquina em funcionamento) ajuda a identificar se o fundo está em uma frequência específica (por exemplo, 50 Hz de um compressor próximo) que pode ser ignorada ou filtrada mentalmente pelo analista.

Parte III: Critérios de Avaliação – O Coração da Norma

O Capítulo 6 constitui o núcleo da ISO 20816-3, fornecendo a lógica de decisão para a aceitabilidade da máquina.

3.1 Critério I: Magnitude da vibração e zoneamento

A norma avalia a gravidade da vibração com base na magnitude máxima observada nas caixas dos rolamentos. Para facilitar a tomada de decisões, define quatro zonas de avaliação:

• Zona A: Vibração de máquinas recém-colocadas em funcionamento. Este é o “padrão ouro”. Uma máquina nesta zona está em perfeitas condições mecânicas.
• Zona B: Máquinas consideradas aceitáveis para operação sem restrições a longo prazo. Esta é a faixa de operação “verde” típica.
• Zona C: Máquinas consideradas insatisfatórias para operação contínua a longo prazo. Geralmente, a máquina pode ser operada por um período limitado até que surja uma oportunidade adequada para ação corretiva (manutenção). Este é o estado “Amarelo” ou “Alarme”.
• Zona D: Os valores de vibração nesta zona são normalmente considerados suficientemente graves para causar danos à máquina. Este é o estado “Vermelho” ou “Disparo”.5

Tabela 1: Limites de zona simplificados da ISO 20816-3 (velocidade RMS, mm/s) para os grupos 1 e 2

Grupo de Máquinas	Tipo de fundação	Limite da Zona A/B	Limite da Zona B/C	Limite da Zona C/D
Grupo 1 (>300 kW)	Rígido	2.3	4.5	7.1
	Flexível	3.5	7.1	11.0
Grupo 2 (15-300 kW)	Rígido	1.4	2.8	4.5
	Flexível	2.3	4.5	7.1

Nota: Estes valores são derivados do Anexo A da norma e representam diretrizes gerais. Tipos específicos de máquinas podem ter limites diferentes.

Implementação do Balanset-1A:
O software Balanset-1A não exibe apenas um número; ele auxilia o utilizador contextualmente. Embora o utilizador deva selecionar a classe, a função “Relatórios” do software permite a documentação desses valores em relação ao padrão. Quando um técnico mede uma vibração de 5,0 mm/s numa bomba de 50 kW (Grupo 2) sobre uma fundação rígida, a leitura do Balanset-1A excede claramente o limite da Zona C/D (4,5 mm/s), indicando a necessidade imediata de desligamento e reparação.

3.2 Critério II: Alteração na magnitude da vibração

Talvez o avanço mais significativo na série 20816 seja a ênfase formalizada na mudança na vibração, independente dos limites absolutos.

A regra 25%: A norma ISO 20816-3 estabelece que uma alteração na magnitude da vibração superior a 25% do limite da Zona B/C (ou 25% do valor anterior em estado estacionário) deve ser considerada significativa, mesmo que o valor absoluto permaneça dentro da Zona A ou B.20

Implicações:
Considere um ventilador a funcionar de forma constante a 2,0 mm/s (Zona B). Se a vibração saltar repentinamente para 2,8 mm/s, ainda estará tecnicamente na Zona B (para algumas classes) ou apenas a entrar na Zona C. No entanto, trata-se de um aumento de 40%. Uma mudança tão repentina geralmente indica um modo de falha específico: um componente do rotor rachado, um peso de equilíbrio deslocado ou um atrito térmico. Ignorar isso porque “ainda está na zona verde” é uma receita para uma falha catastrófica.

Análise de tendências do Balanset-1A:
O Balanset-1A suporta este critério através das suas funcionalidades de “Recuperação de Sessão” e arquivo.21 Ao guardar as sessões de medição, um engenheiro de fiabilidade pode sobrepor os dados atuais com as linhas de base históricas. Se o gráfico “Vibração Geral” mostrar uma mudança brusca, o engenheiro aplica o Critério II. A funcionalidade “Restaurar última sessão” é particularmente útil neste caso, pois permite ao utilizador recuperar o estado exato da máquina do mês anterior para verificar se o limite de 25% foi ultrapassado.

3.3 Limites operacionais: definição de ALARMES e DESLIGAMENTOS

A norma fornece orientações para a configuração de sistemas de proteção automatizados:

• ALARME: Para fornecer um aviso de que um valor definido de vibração foi atingido ou que ocorreu uma alteração significativa. A configuração recomendada é geralmente o valor de referência + 25% do limite da Zona B/C.
• VIAGEM: Para iniciar uma ação imediata (desligamento). Normalmente, isso é definido no limite da Zona C/D ou ligeiramente acima, dependendo da integridade mecânica da máquina.19

Embora o Balanset-1A seja um dispositivo portátil e não um sistema de proteção permanente (como um rack Bently Nevada), ele é usado para verificar e calibrar esses níveis de disparo. Os técnicos usam o Balanset-1A para medir a vibração durante um teste controlado de aceleração ou desequilíbrio induzido para garantir que o sistema de monitoramento permanente seja acionado nos níveis físicos corretos de vibração exigidos pela norma ISO 20816-3.

Parte IV: O sistema Balanset-1A – Análise técnica aprofundada

Para entender como o Balanset-1A funciona como uma ferramenta de conformidade, é preciso analisar a sua arquitetura técnica.

4.1 Arquitetura de hardware

O Balanset-1A consiste num módulo de interface USB centralizado que processa sinais analógicos de sensores antes de enviar dados digitalizados para um computador portátil host.

• Módulo ADC: O coração do sistema é um conversor analógico-digital de alta resolução. Este módulo determina a precisão da medição. O Balanset-1A processa sinais para fornecer uma precisão de ±5%, o que é suficiente para diagnósticos em campo.8
• Referência de fase (tacómetro): A conformidade com a norma ISO 20816-3 requer frequentemente uma análise de fase para distinguir entre desequilíbrio e desalinhamento. O Balanset-1A utiliza um tacómetro a laser com um alcance de até 1,5 metros e capacidade para 60.000 RPM.17 Este sensor ótico aciona o cálculo do ângulo de fase, com precisão de ±1 grau.
• Potência e portabilidade: Alimentado por USB (5 V), o aparelho é intrinsecamente seguro contra loops de terra, que frequentemente afetam os analisadores alimentados pela rede elétrica. O kit completo pesa aproximadamente 4 kg, tornando-o um verdadeiro instrumento de “campo”, adequado para subir em pórticos para alcançar ventiladores.8

4.2 Capacidades do software: além da simples medição

O software fornecido com o Balanset-1A transforma os dados brutos em informações úteis, em conformidade com as normas ISO.

• Análise do espectro FFT: A norma menciona “componentes de frequência específicas”. O Balanset-1A exibe a Transformada Rápida de Fourier, dividindo a forma de onda complexa nas suas ondas senoidais constituintes. Isto permite ao utilizador verificar se o valor RMS elevado se deve a 1x (desequilíbrio), 100x (engrenagem) ou picos não síncronos (defeitos nos rolamentos).21
• Gráficos polares: Para o equilíbrio e a análise vetorial, o software traça vetores de vibração num gráfico polar. Essa visualização é fundamental ao aplicar métodos de coeficiente de influência para o equilíbrio.
• Calculadora de tolerância ISO 1940: Enquanto a norma ISO 20816-3 trata dos limites de vibração, a norma ISO 1940 trata da qualidade do equilíbrio (graus G). O software Balanset-1A integra uma calculadora onde o utilizador insere a massa e a velocidade do rotor, e o sistema calcula o desequilíbrio residual permitido em gramas-milímetros. Isto preenche a lacuna entre “a vibração é demasiado alta” (ISO 20816) e “eis quanto peso deve ser removido” (ISO 1940).11

4.3 Compatibilidade do sensor e configuração de entrada

Conforme observado na pesquisa de trechos, a capacidade de interagir com vários tipos de sensores é fundamental.

• Acelerômetros: Os sensores padrão. O sistema integra o sinal de aceleração (g) à velocidade (mm/s) ou integra duas vezes ao deslocamento (µm), dependendo da visualização selecionada. Essa integração é feita digitalmente para minimizar o ruído.
• Sondas de correntes parasitas: O sistema aceita entradas analógicas de 0-10 V ou similares. O utilizador deve configurar o coeficiente de transformação nas definições. Por exemplo, uma sonda Bently Nevada padrão pode ter um fator de escala de 200 mV/mil (7,87 V/mm). O utilizador insere essa sensibilidade e o software Balanset-1A dimensiona a tensão de entrada para exibir mícrons de deslocamento, permitindo a comparação direta com o Anexo B da ISO 20816-3.3.

Parte V: Implementação operacional: do diagnóstico ao equilíbrio dinâmico

Esta secção descreve um procedimento operacional padrão (SOP) para um técnico que utiliza o Balanset-1A para garantir a conformidade com a norma ISO 20816-3.

5.1 Passo 1: Medição da linha de base e classificação

O técnico aproxima-se de um ventilador centrífugo de 45 kW.

• Classificação: Potência > 15 kW, < 300 kW. É o Grupo 2. A fundação é aparafusada ao betão (rígida).
• Determinação do limite: De acordo com a norma ISO 20816-3 Anexo A (Grupo 2, Rígido), o limite da Zona B/C é de 2,8 mm/s.
• Medição: Os sensores são montados utilizando bases magnéticas. O modo “Vibrometer” do Balanset-1A está ativado.
• Resultado: A leitura é de 6,5 mm/s. Isto é território da Zona C/D. É necessário agir.

5.2 Passo 2: Análise Diagnóstica

Utilizando a função FFT do Balanset-1A:

• O espectro mostra um pico dominante na velocidade de funcionamento (1x RPM).
• A análise de fase mostra um ângulo de fase estável.
• Diagnóstico: Desequilíbrio estático. (Se a fase estivesse instável ou houvesse harmónicos elevados, seria suspeita a existência de desalinhamento ou folga).

5.3 Passo 3: O procedimento de equilíbrio (in situ)

Como o diagnóstico é desequilíbrio, o técnico utiliza o modo de equilíbrio do Balanset-1A. A norma exige a redução da vibração para os níveis da Zona A ou B.

5.3.1 O método das três execuções (coeficientes de influência)

O Balanset-1A automatiza a matemática vetorial necessária para o equilíbrio.

• Execução 0 (Inicial): Medir a amplitude A₀ e fase φ₀ da vibração original.
• Execução 1 (peso experimental): Uma massa conhecida M_julgamento é adicionado num ângulo arbitrário. O sistema mede o novo vetor de vibração (A₁, φ₁).

Cálculo: O software calcula o Coeficiente de Influência α, que representa a sensibilidade do rotor à alteração de massa.

α = (V₁ − V₀) / M_julgamento

Correção: O sistema calcula a massa de correção necessária M_corr para anular a vibração inicial.

M_corr = − V₀ / α

Execução 2 (Verificação): O peso de teste é removido e o peso de correção calculado é adicionado. A vibração residual é medida.

.11

5.4 Passo 4: Verificação e relatório

Após o equilíbrio, a vibração cai para 1,2 mm/s.
Verifique: 1,2 mm/s é < 1,4 mm/s. A máquina está agora na Zona A.

Documentação: O técnico guarda a sessão no Balanset-1A. É gerado um relatório que mostra o espectro “antes” (6,5 mm/s) e o espectro “depois” (1,2 mm/s), referenciando explicitamente os limites da norma ISO 20816-3. Este relatório serve como certificado de conformidade.

Parte VI: Considerações específicas

6.1 Máquinas de baixa velocidade

A norma ISO 20816-3 contém notas especiais para máquinas que funcionam abaixo de 600 rpm. Em baixas velocidades, os sinais de velocidade tornam-se fracos e o deslocamento torna-se o indicador dominante de tensão. O Balanset-1A lida com isso permitindo que o utilizador altere a métrica de exibição para Deslocamento (µm) ou garantindo que o corte de frequência mais baixo seja definido para 5 Hz ou menos (idealmente 2 Hz) para capturar a energia primária. As “Notas de advertência” no Anexo D da norma alertam contra a confiança exclusiva na velocidade em baixas velocidades 23, uma nuance que o utilizador do Balanset-1A deve ter em conta, verificando as definições “Linear” ou os filtros de baixa frequência.

6.2 Condições transitórias: aceleração e desaceleração

A vibração durante o arranque (operação transitória) pode exceder os limites de estado estacionário devido à passagem por velocidades críticas (ressonância). A norma ISO 20816-3 permite limites mais elevados durante estas fases transitórias.23

O Balanset-1A inclui um recurso experimental de gráfico “RunDown”.11 Isso permite que o técnico registre a amplitude da vibração em relação às RPM durante uma desaceleração. Esses dados são vitais para:

• Identificação de velocidades críticas (ressonância).
• Verificar se a máquina passa pela ressonância com rapidez suficiente para evitar danos.
• Garantir que a vibração “alta” é realmente transitória e não um estado permanente.

6.3 Anexo A vs. Anexo B: A Avaliação Dupla

Uma verificação completa da conformidade geralmente requer ambos.

• Anexo A (Habitação): Medidas de transmissão de força para a estrutura. Bom para desequilíbrio, folga.
• Anexo B (Eixo): Mede a dinâmica do rotor. Ideal para instabilidades, redemoinho de óleo e deteção de limpeza.

Um técnico que utiliza o Balanset-1A pode usar acelerómetros para cumprir os requisitos do Anexo A e, em seguida, mudar as entradas para sondas Bently Nevada existentes para verificar a conformidade com o Anexo B em uma turbina grande. A capacidade do Balanset-1A de servir como uma “segunda opinião” ou “verificador de campo” para monitores permanentes baseados em rack é uma aplicação fundamental para satisfazer ambos os anexos.

Conclusão

A transição para a ISO 20816-3 significa um amadurecimento no campo da análise de vibração, exigindo uma abordagem mais sutil e baseada na física para a avaliação de máquinas. Ela vai além dos simples números de “aprovado/reprovado” e entra no campo da análise da rigidez do suporte, vetores de mudança e medições de domínio duplo (carcaça/eixo).

O sistema Balanset-1A demonstra um alto grau de alinhamento com esses requisitos modernos. As suas especificações técnicas — faixa de frequência, precisão e flexibilidade do sensor — tornam-no uma plataforma de hardware capaz. No entanto, o seu verdadeiro valor reside no fluxo de trabalho do software, que orienta o utilizador através da lógica complexa da norma: desde a correção da vibração de fundo e classificação de zonas até ao rigor matemático do equilíbrio do coeficiente de influência. Ao combinar eficazmente as capacidades de diagnóstico de um analisador de espectro com o poder corretivo de um balanceador dinâmico, o Balanset-1A permite que as equipas de manutenção não só identifiquem a não conformidade com a norma ISO 20816-3, mas também a corrijam ativamente, garantindo a longevidade e a fiabilidade da base de ativos industriais.