Suporte de balanceamento de rotor de alta velocidade para bombas de vácuo

Introdução

O balanceamento de rotores de alta velocidade em bombas de vácuo requer equipamentos especializados capazes de manter a precisão sob condições operacionais extremas. Para atender a esses requisitos, foram desenvolvidos sistemas de balanceamento dedicados em 2002 e 2009. Esses sistemas são projetados para o balanceamento dinâmico de rotores de turbinas montados em velocidades operacionais reais variando de 42.000 a 60.000 rpm, diretamente em seus próprios mancais. O objetivo do projeto era atingir valores de desbalanceamento residual de acordo com a precisão da Classe 1, conforme GOST ISO 22061-76.

Projeto e Configuração Estrutural

A Figura 1 mostra o layout esquemático do suporte de balanceamento de alta velocidade usado para rotores de bombas de vácuo.

Figura 1 – Layout estrutural do suporte de balanceamento da bomba de vácuo de alta velocidade:
1 – Plataforma rígida
2 – Molas cilíndricas isolantes de vibração
3 – Base de montagem cilíndrica
4 – Bomba de vácuo balanceada
5 – Capa protetora
6 – Sensor de ângulo de fase
7 – Sensor de vibração na capa
8 – Sensor de vibração na base
9 – Unidade de medida e cálculo

O suporte é construído sobre uma plataforma retangular (1), sustentada por quatro molas cilíndricas (2), que proporcionam isolamento de vibração. A plataforma é reforçada com reforços longitudinais e transversais, proporcionando alta rigidez e minimizando o peso. Essa solução estrutural garante alta sensibilidade às forças de desbalanceamento e evita oscilações ressonantes em toda a faixa de velocidade da bomba durante o balanceamento.

A base de montagem (3) é rigidamente fixada à plataforma e serve para posicionar a bomba (4) com precisão. A bomba é protegida por uma tampa dedicada (5), que também abriga o sensor de ângulo de fase (6). Dois sensores de vibração (7 e 8) são montados na tampa e na base, respectivamente. Todos os sensores são conectados a uma unidade de medição e computação (9), que realiza análises em tempo real e calcula pesos corretivos.

Procedimento de compensação

O balanceamento é realizado em dois estágios sequenciais para garantir precisão em condições de rotor rígido e flexível.

Estágio 1 – Balanceamento de Rotor Rígido

No estágio inicial, o rotor da bomba é balanceado em velocidades de rotação de até 8.000 rpm, onde se comporta como um corpo rígido. O objetivo aqui é compensar os desequilíbrios estáticos e de acoplamento. O sistema atinge níveis de vibração residual abaixo de 0,01 mm/s RMS na faixa de frequência de 3.500 a 8.000 rpm.

Estágio 2 – Balanceamento de Rotor Flexível de Alta Velocidade

Na segunda etapa, o balanceamento é realizado na velocidade operacional do rotor — 42.000 ou 60.000 rpm, dependendo do modelo da bomba. Nessa velocidade, o rotor entra em um estado flexível e sofre deformação, o que leva a um desequilíbrio dinâmico adicional. Uma correção final é calculada e aplicada para minimizar esses efeitos. O nível de vibração residual após o balanceamento em alta velocidade não excede 0,3 mm/s RMS, garantindo uma operação estável da bomba a longo prazo.

Características de desempenho

• Vibração residual (estágio rígido): ≤ 0,01 mm/s (3.500–8.000 rpm)

• Vibração residual (estágio flexível): ≤ 0,3 mm/s (42.000–60.000 rpm)

• Tempo total do ciclo para balanceamento: Normalmente menos de 30 minutos

Conclusão

O suporte de balanceamento de alta velocidade para rotores de bombas de vácuo combina rigidez estrutural, medição de precisão e computação avançada. Ele permite um balanceamento preciso em condições operacionais reais, compensando desequilíbrios estáticos e dinâmicos. A solução atende aos rigorosos padrões de vibração e melhora significativamente a confiabilidade e a vida útil dos sistemas de bombas de vácuo de alta velocidade.