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

Introdução

A equilibragem de rotores de alta velocidade em bombas de vácuo requer equipamento especializado capaz de manter a precisão em condições operacionais extremas. Para satisfazer estes requisitos, foram desenvolvidos suportes de equilibragem dedicados em 2002 e 2009. Estes sistemas foram concebidos para a equilibragem dinâmica de rotores de turbina montados às velocidades reais de funcionamento, entre 42,000 e 60,000 rpm, diretamente nos seus próprios apoios de rolamentos. O objetivo do projeto foi atingir valores de desequilíbrio residual em conformidade com a precisão de Classe 1 segundo a GOST 22061-76, a norma soviética de qualidade de equilibragem (a sua contraparte internacional moderna é a ISO 21940-11, anteriormente ISO 1940-1).

Conceção e Configuração Estrutural

A Figura 1 mostra o esquema do suporte de equilibragem de alta velocidade utilizado para rotores de bombas de vácuo.

Figura 1 – Esquema estrutural do suporte de equilibragem 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 equilibrada
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), apoiada por quatro molas cilíndricas (2), que proporcionam isolamento de vibração. A plataforma é reforçada com reforços longitudinais e transversais, alcançando elevada rigidez e minimizando o peso. Esta solução estrutural garante elevada sensibilidade às forças de desequilíbrio e evita oscilações de ressonância em toda a gama de velocidades da bomba durante a equilibragem.

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

Procedimento de compensação

A equilibragem é realizada em duas fases sequenciais para garantir a precisão em condições de rotor rígido e flexível.

Fase 1 – Equilibragem de Rotor Rígido

Na fase inicial, o rotor da bomba é equilibrado a velocidades de rotação até 8,000 rpm, nas quais se comporta como um corpo rígido. O objetivo aqui é compensar tanto os desequilíbrios estáticos como os de binário. Em ensaios neste suporte com isolamento de vibrações, o sistema atinge níveis de vibração residual inferiores a 0.01 mm/s RMS na gama de frequências de 3,500–8,000 rpm. Esta leitura ultrabaixa é um resultado de ensaio em suporte obtido em condições controladas, e não um valor típico de medição em campo.

Fase 2 – Equilibragem de Rotor Flexível a Alta Velocidade

Na segunda etapa, a equilibragem é realizada à velocidade operacional do rotor — 42.000 ou 60.000 rpm, consoante o modelo da bomba. Nesta velocidade, o rotor entra num estado flexível e sofre deformação, o que provoca um desequilíbrio dinâmico adicional. É calculada e aplicada uma correção final para minimizar estes efeitos. O nível de vibração residual após a equilibragem a alta velocidade não excede 0,3 mm/s RMS, garantindo um funcionamento estável da bomba a longo prazo.

Características de desempenho

• Vibração residual (estágio rígido): ≤ 0.01 mm/s (3,500–8,000 rpm, resultado de ensaio em suporte)

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

• Tempo total do ciclo de equilibragem: Normalmente menos de 30 minutos

Conclusão

O suporte de equilibragem de alta velocidade para rotores de bombas de vácuo combina rigidez estrutural, medição de precisão e computação avançada. Permite uma equilibragem precisa em condições operacionais reais, compensando desequilíbrios estáticos e dinâmicos. A solução cumpre normas rigorosas de vibração e melhora significativamente a fiabilidade e a vida útil dos sistemas de bombas de vácuo de alta velocidade.