Compreendendo a excentricidade em máquinas rotativas

Definição: O que é excentricidade?

No contexto da dinâmica do rotor, excentricidade refere-se à distância radial ou deslocamento entre o centro de massa de um rotor (também chamado de centro de gravidade) e seu centro geométrico (o centro verdadeiro de sua forma ou eixo). Em um rotor perfeitamente balanceado, esses dois centros coincidiriam. No entanto, devido a imperfeições de fabricação e à densidade não uniforme do material, quase sempre há alguma excentricidade inerente. Quando um rotor excêntrico gira, o centro de massa deslocado gera uma força centrífuga, que é a causa raiz da vibração devido a desequilíbrio.

A relação direta entre excentricidade e desequilíbrio

Excentricidade e desequilíbrio estão fundamentalmente ligados. O desequilíbrio é a *medida* do efeito da excentricidade a uma determinada velocidade, enquanto a excentricidade é a *causa física*. A quantidade de desequilíbrio é diretamente proporcional à massa do rotor e à sua excentricidade.

A fórmula é simples:

Desequilíbrio (U) = Massa (M) × Excentricidade (e)

Essa relação destaca por que a excentricidade é tão crucial. Mesmo uma excentricidade muito pequena (apenas alguns micrômetros) em um rotor pesado e de alta velocidade pode criar uma força de desequilíbrio enorme, levando a vibrações severas e desgaste rápido dos rolamentos.

Tipos de excentricidade

É importante distinguir entre diferentes formas de excentricidade e imperfeições geométricas relacionadas:

1. Excentricidade de massa

Esta é a verdadeira excentricidade, conforme definida acima — o deslocamento entre o centro de massa e o centro geométrico. Este é o tipo que causa desequilíbrio e é o alvo de todos os procedimentos de balanceamento. Não pode ser visto ou medido diretamente com um relógio comparador quando o rotor está parado.

2. Excentricidade geométrica (runout)

Refere-se ao desvio da superfície do rotor em relação a um círculo perfeito. É uma medida de quão "descircunscrito" um eixo ou rotor é. Isso também é conhecido como desvio mecânicoPor exemplo, um munhão de eixo pode ser ligeiramente oval, ou uma polia pode ser usinada ligeiramente descentralizada em um eixo. Esse tipo de imperfeição *pode* ser medido com um relógio comparador durante uma rolagem lenta. Embora não represente diretamente o desequilíbrio de massa, uma forma geométrica excêntrica frequentemente contribui para o desequilíbrio de massa.

3. Fuga elétrica

Esta não é uma imperfeição física, mas um erro de medição que ocorre com sondas de proximidade sem contato. Se a superfície do rotor apresentar variações na permeabilidade magnética ou na condutividade elétrica, a sonda pode fornecer uma leitura falsa que imita o desvio geométrico. Esse "ruído" deve ser considerado durante os testes dinâmicos do rotor.

Causas da Excentricidade

A excentricidade de massa é introduzida nos rotores por vários meios:

• Tolerâncias de fabricação: Nenhum processo de fabricação é perfeito. Sempre haverá pequenos erros na usinagem, fundição e montagem.
• Densidade de material não uniforme: Inclusões, vazios ou porosidade em uma peça fundida ou forjada significam que o material não é perfeitamente homogêneo, fazendo com que o centro de massa se desloque.
• Design assimétrico: Componentes como virabrequins são inerentemente assimétricos.
• Erros de montagem: Uma polia ou rolamento que não esteja perfeitamente centralizado em um eixo criará uma massa excêntrica.
• Distorção térmica: Aquecimento ou resfriamento desigual pode fazer com que o rotor se curve, deslocando temporariamente seu centro de massa. Isso é conhecido como vetor térmico.

Como a excentricidade é abordada

Como a excentricidade da massa é a causa do desequilíbrio, ela é corrigida através do processo de balanceamento. Ao adicionar ou remover pequenas quantidades de peso, um técnico cria uma força oposta que efetivamente puxa a linha central de massa do rotor de volta ao alinhamento com sua linha central geométrica, minimizando a força centrífuga líquida e a vibração resultante.

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