Compreendendo o desalinhamento de eixos em máquinas rotativas

Definição: O que é desalinhamento?

Desalinhamento do eixo é uma condição em que as linhas centrais rotacionais de dois ou mais eixos acoplados não são colineares quando a máquina está operando em condições normais de operação. Juntamente com o desbalanceamento, é uma das causas mais comuns de falha prematura de máquinas, levando ao aumento da vibração, danos aos rolamentos e vedações e consumo excessivo de energia. O objetivo do alinhamento de precisão é alinhar as linhas centrais dos eixos o mais próximo possível, dentro das tolerâncias especificadas.

Tipos de desalinhamento

O desalinhamento é categorizado em dois tipos principais, embora na maioria dos casos do mundo real, uma combinação de ambos esteja presente.

1. Desalinhamento paralelo (ou deslocamento)

O desalinhamento paralelo ocorre quando as duas linhas centrais do eixo são paralelas entre si, mas estão deslocadas por uma certa distância. Isso pode ser visualizado como um eixo mais alto ou mais baixo (deslocamento vertical) ou mais para um lado (deslocamento horizontal) do que o outro.

2. Desalinhamento angular

O desalinhamento angular ocorre quando os dois eixos formam um ângulo entre si. Suas linhas centrais se cruzam no ponto de acoplamento, mas não estão na mesma linha. Isso cria uma "lacuna" no acoplamento, que é mais larga em um lado do que no outro.

3. Desalinhamento combinado

Este é o cenário mais comum, onde os eixos sofrem desalinhamento paralelo e angular simultaneamente.

A assinatura vibratória do desalinhamento

O desalinhamento gera uma assinatura de vibração muito distinta que pode ser identificada em um espectro FFT:

• Indicador primário (2x): O sinal mais comum e clássico de desalinhamento é um pico de vibração de alta amplitude exatamente 2x a velocidade de rotação (2ª ordem). Isso ocorre porque as forças causadas pelo desalinhamento submetem os eixos e o acoplamento a dois ciclos de flexão por revolução.
• Alta vibração axial: O desalinhamento geralmente produz forte vibração no axial direção (paralela ao eixo). Um pico alto de 2x na direção axial é um forte indicador de desalinhamento.
• Outros harmônicos (1x, 3x, 4x): Embora 2x seja o indicador principal, o desalinhamento também pode excitar a frequência de velocidade de operação 1x. Desalinhamentos severos, especialmente deslocamentos paralelos, também podem gerar harmônicos mais altos, como 3x e 4x.
• Frequências específicas de acoplamento: Alguns tipos de acoplamentos, quando desgastados ou tensionados por desalinhamento, podem gerar vibração em suas próprias frequências características.

Um espectro de vibração que mostra um pico 2x que é 50% ou mais do pico 1x, especialmente quando acompanhado por alta vibração axial, é um caso clássico de desalinhamento.

Causas comuns de desalinhamento

O desalinhamento pode estar presente desde a instalação inicial ou se desenvolver ao longo do tempo.

• Instalação inadequada: A causa mais comum é a falta de alinhamento de precisão durante a configuração inicial da máquina.
• Crescimento térmico: À medida que as máquinas aquecem da temperatura ambiente até a temperatura de operação, seus componentes se expandem. Um motor pode ficar mais alto, ou a carcaça de uma bomba pode se expandir, desalinhando os eixos. O alinhamento preciso deve levar em conta esse crescimento térmico.
• Tensão do tubo: Forças provenientes de tubulações de entrada ou saída mal suportadas podem desalinhar uma bomba ou compressor com seu acionador. Este é um problema muito comum em indústrias de processo.
• Problemas de fundação: Uma fundação fraca ou rachada, ou chumbadores soltos, podem fazer com que uma máquina se mova com o tempo.
• Pé Manco: Uma condição em que um dos pés de montagem da máquina não fica plano na placa de base, fazendo com que a estrutura da máquina fique torcida ou distorcida quando aparafusada.

Por que corrigir o desalinhamento é fundamental

Operar uma máquina desalinhada tem consequências graves:

• Falha de rolamento e vedação: As altas cargas cíclicas impostas aos eixos são transmitidas diretamente aos rolamentos e vedações, causando falhas prematuras.
• Falha de acoplamento: Os acoplamentos são projetados para lidar com uma pequena quantidade de desalinhamento, mas o desalinhamento excessivo fará com que eles se desgastem e falhem rapidamente.
• Fadiga do eixo: A flexão repetida dos eixos pode levar a rachaduras por fadiga e eventual falha do eixo.
• Aumento do consumo de energia: Energia significativa é desperdiçada na forma de calor e vibração em vez de realizar trabalho útil.

O alinhamento de precisão, usando ferramentas como indicadores de mostrador ou sistemas de alinhamento a laser, é a base de qualquer programa eficaz de confiabilidade e manutenção.

← Voltar ao índice principal