Compreensão do método de três passagens no equilibragem de rotores
O método de três execuções é o procedimento mais amplamente utilizado para equilibragem em dois planos (dinâmica). Ele determina o pesos de correção necessário em dois planos de correcção usando exactamente três passagens de medição: uma passagem inicial para estabelecer a linha de base desequilíbrio condição, seguida por duas sequenciais peso experimental séries — uma para cada plano. Três séries constituem o mínimo teórico necessário para descrever completamente um sistema de dois planos, razão pela qual este método se tornou o padrão para o trabalho de campo.
Consegue um excelente equilíbrio entre precisão e eficiência, exigindo menos arranques e paragens da máquina do que o método de quatro execuções ao mesmo tempo que se continuam a recolher dados suficientes para calcular correções eficazes para a grande maioria das aplicações industriais equilíbrio tasks.
1. O Procedimento das Três Passagens, Passo a Passo
O procedimento segue uma sequência simples e sistemática. Em cada medição, a vibração é registada como um vetor — tanto em amplitude como em fase — em cada um dos dois rolamentos, uma vez que ambas as informações são necessárias para localizar o desequilíbrio, e não apenas para determinar a sua magnitude.
Passagem 1 — Medição inicial de referência
A máquina funciona à sua velocidade de balanceamento, no estado desequilibrado e tal como se encontra. Vibração é medida em ambos os pontos de apoio (Apoio 1 e Apoio 2), registando amplitude e ângulo de fase. Estes representam os vetores de vibração produzidos pela distribuição original do desequilíbrio.
- Medição no Rolamento 1: amplitude A₁, fase θ₁
- Medição no Rolamento 2: amplitude A₂, fase θ₂
- Propósito: estabelece a condição de referência (O₁ e O₂) que deve ser corrigida
Passagem 2 — Massa de ensaio no plano de correcção 1
A máquina é parada e um peso de teste conhecido (T₁) é temporariamente fixado em uma posição angular precisamente marcada no primeiro plano de correção (normalmente próximo ao Rolamento 1). A máquina é reiniciada na mesma velocidade e a vibração é medida novamente em ambos os rolamentos.
- Adicionar: massa de ensaio T₁ no ângulo α₁ no Plano 1
- Medição no Rolamento 1: novo vetor (O₁ + efeito de T₁)
- Medição no Rolamento 2: novo vetor (O₂ + efeito de T₁)
- Propósito: revela como um peso no plano 1 afeta a vibração em ambos os rolamentos
O instrumento calcula o coeficientes de influência para o Plano 1, subtraindo vetorialmente as leituras iniciais destas novas.
Passagem 3 — Massa de ensaio no plano de correcção 2
Retira-se a primeira massa de ensaio e coloca-se uma segunda massa de ensaio (T₂) numa posição marcada no segundo plano (normalmente junto ao rolamento 2). Numa nova passagem, volta-se a registar a vibração em ambos os rolamentos.
- Remover: massa de ensaio T₁ do plano 1
- Adicionar: massa de ensaio T₂ no ângulo α₂ no plano 2
- Medição no Rolamento 1: novo vetor (O₁ + efeito de T₂)
- Medição no Rolamento 2: novo vetor (O₂ + efeito de T₂)
- Propósito: revela como um peso no plano 2 afeta a vibração em ambos os rolamentos
O instrumento agora tem um conjunto completo de quatro coeficientes de influência que descrevem como cada plano afeta cada direção.
2. Cálculo dos pesos de correção
Após a conclusão das três passagens, o software de balanceamento executa matemática vetorial para calcular os pesos de correção.
A matriz dos coeficientes de influência
A partir das três passagens, são determinados quatro coeficientes:
- a₁₁: como o Plano 1 afeta o Rolamento 1 (efeito primário)
- a₁₂: como o Plano 2 afeta o Rolamento 1 (acoplamento cruzado)
- α₂₁: como o Plano 1 afeta o Rolamento 2 (acoplamento cruzado)
- α₂₂: como o Plano 2 afeta o Rolamento 2 (efeito primário)
Resolver o sistema
O instrumento resolve duas equações vetoriais simultâneas para W₁ (correção para o Plano 1) e W₂ (correção para o Plano 2):
- α₁₁ · W₁ + α₁₂ · W₂ = -O₁ (para cancelar a vibração no Rolamento 1)
- α₂₁ · W₁ + α₂₂ · W₂ = -O₂ (para cancelar a vibração no Rolamento 2)
A solução fornece tanto a massa como a posição angular necessárias para cada massa de correcção. Quando o ângulo calculado incide sobre um obstáculo ou entre assentos fixos das pás, o resultado pode ser redistribuído para posições acessíveis utilizando correção de divisão.
Final steps
- Retire as duas massas de ensaio.
- Instale as massas de correcção permanentes calculadas em ambos os planos.
- Efectue uma passagem de verificação para confirmar que a vibração baixou para níveis aceitáveis.
- Se necessário, execute um equilibragem de compensação para aperfeiçoar o resultado.
3. Vantagens do Método das Três Passagens
Várias vantagens fizeram com que as três passagens se tornassem o padrão do sector para trabalhos em dois planos.
Eficiência ideal
São necessárias, no mínimo, três passagens para determinar quatro coeficientes de influência — uma de referência e uma de ensaio por plano. Isso minimiza o tempo de inatividade, permitindo, ao mesmo tempo, caracterizar todo o sistema.
Fiabilidade comprovada
Décadas de experiência no terreno demonstram que três ciclos de funcionamento fornecem dados suficientes para um equilíbrio fiável na grande maioria das máquinas industriais.
Economia de tempo e custos
Em comparação com o método de quatro passagens, a eliminação de uma passagem de ensaio reduz o tempo de balanceamento em cerca de 20%, o que se traduz directamente em menos tempo de inatividade e menores custos de mão-de-obra.
Execução mais simples
Menos passagens significam menos manuseamento de massas de ensaio, menos possibilidades de erro e uma gestão de dados mais simples.
Adequado para a maioria das aplicações.
Para máquinas típicas com acoplamento cruzado moderado e razoável tolerâncias de equilibragem, três execuções consistentemente fornecem resultados bem-sucedidos.
4. Quando Utilizar o Método das Três Passagens
O método das três corridas é adequado para:
- Equilíbrio industrial de rotina: motores, ventiladores, bombas, sopradores — a maior parte do equipamento rotativo.
- Requisitos de precisão moderados: equilibrar os níveis de qualidade de G 2,5 a G 16, conforme definido na classificação moderna ISO 21940-11 (que substituiu a já conhecida norma ISO 1940-1).
- Aplicações de equilíbrio no terreno: equilibragem in situ onde é importante minimizar o tempo de inatividade.
- Sistemas mecânicos estáveis: equipamento em bom estado e com uma resposta linear.
- Geometrias padrão do rotor: rotores rígidos com uma relação comprimento-diâmetro típica.
5. Limitações e quando não o utilizar
Em certos casos, três corridas podem não ser suficientes.
Quando se opta pelo método das quatro corridas
- Alta precisão: tolerâncias muito apertadas (G 0,4 a G 1,0), em que a verificação adicional da linearidade numa quarta corrida se revela útil.
- Acoplamento cruzado forte: planos muito próximos uns dos outros ou altamente assimétricos rigidez.
- Características do sistema desconhecidas: Primeira vez balanceando equipamentos incomuns ou personalizados
- Máquinas com problemas: equipamento que apresente sinais de comportamento não linear ou avarias mecânicas.
Quando um único plano pode ser suficiente
- Rotores estreitos do tipo disco, nos quais o desequilíbrio dinâmico é mínimo.
- Casos em que apenas um ponto de apoio apresenta vibração significativa.
6. Comparação com outros métodos
Método de três corridas vs. método de quatro corridas
| Aspecto | Três execuções | Quatro execuções |
|---|---|---|
| Número de corridas | 3 (inicial + 2 tentativas) | 4 (inicial + 2 tentativas + combinado) |
| Time required | Mais curto | ~20% mais longo |
| Verificação de linearidade | Não | Sim (Execução 4 verifica) |
| Aplicações típicas | Trabalho industrial de rotina | Equipamentos críticos de alta precisão |
| Precisão | Bom | Excelente |
| Complexidade | Mais baixo | Mais alto |
Método de três corridas vs. método de plano único
O método de três execuções é fundamentalmente diferente de equilibragem num único plano, que usa apenas duas execuções (inicial mais uma tentativa), mas só pode corrigir um plano e não pode abordar desequilíbrio de binário. Sempre que um rotor for suficientemente longo para que as suas duas extremidades possam apresentar desequilíbrio de forma independente, é necessário recorrer ao trabalho em dois planos — e, por conseguinte, ao método das três corridas.
7. Melhores práticas para o sucesso
Seleção do peso de ensaio
- Escolha pesos de ensaio que provoquem uma variação de 25 a 50 % na amplitude da vibração.
- Muito pequeno: baixa relação sinal-ruído e erros de cálculo
- Muito grande: risco de resposta não linear ou níveis de vibração inseguros
- Utilize tamanhos semelhantes em ambos os planos para garantir uma qualidade de medição consistente. A calculadora de peso de prova fornece uma primeira estimativa fiável com base na massa e na velocidade do rotor.
Coerência operacional
- Mantenha exatamente a mesma velocidade nas três corridas.
- Se necessário, permita a estabilização térmica entre as execuções.
- Mantenha as condições do processo — caudal, pressão, temperatura — constantes.
- Utilize localizações e métodos de montagem idênticos para os sensores.
Qualidade dos dados
- Faça várias medições por ciclo e calcule a média.
- Confirme se as medições de fase são consistentes e repetíveis.
- Verifique se os pesos de teste produzem mudanças claramente mensuráveis
- Esteja atento a anomalias que possam indicar erros de medição.
Precisão da instalação
- Marque e verifique cuidadosamente as posições angulares dos pesos de ensaio.
- Certifique-se de que os pesos de ensaio estão bem fixados e não se deslocam durante os testes.
- Instale os pesos de correção finais com o mesmo cuidado.
- Verifique novamente as massas e os ângulos antes do teste de verificação.
8. Resolução de problemas comuns
Resultados insatisfatórios após a correção
Possíveis causas:
- Pesos de correção instalados em ângulos errados ou com massas erradas
- As condições operacionais mudaram entre os testes e a instalação de correção
- Problemas mecânicos — folga, desalinhamento — não foi tratado antes do balanceamento.
- Resposta de um sistema não linear.
Os pesos de ensaio produzem uma resposta reduzida
Soluções:
- Use pesos de teste maiores ou coloque-os em um raio maior
- Verifique a montagem do sensor e a qualidade do sinal.
- Verifique se a velocidade de funcionamento está correta.
- Verifique se o sistema tem um nível muito elevado amortecimento ou baixa sensibilidade de resposta.
Medidas inconsistentes
Soluções:
- Reserve mais tempo para a estabilização térmica e mecânica.
- Melhorar a fixação do sensor — utilizar parafusos em vez de ímanes.
- Isolar de fontes de vibração externas.
- Resolver problemas mecânicos que causam comportamento variável
9. O Método das Três Passagens no Local
Uma vez que não requer uma máquina de equilíbrio e apenas algumas tentativas, o método de três passagens é a escolha ideal para trabalhos no local com um instrumento portátil. Um analisador de dois canais, como o Balanset-1A lê a amplitude e a fase em ambos os rolamentos através de uma passagem por plano, calcula automaticamente os coeficientes de influência e devolve a massa e o ângulo para cada peso de correção — e, em seguida, verifica o desequilíbrio residual em relação ao grau ISO 21940-11 selecionado, após a montagem dos contrapesos. Ao funcionar nos próprios rolamentos da máquina à velocidade de funcionamento, este método capta as condições reais de funcionamento a que o rotor será efetivamente submetido, o que é precisamente o que torna o método de três ensaios tão fiável em equilibragem no local.
