Compreendendo o Rotor Rígido

1. Definição: O que é um rotor rígido?

A Rotor rígido é um rotor que não se curva, flexiona ou muda significativamente sua forma sob a influência de sua própria desequilíbrio forças em sua velocidade operacional de serviço. Para fins de balanceamento, um rotor é considerado rígido se operar a uma velocidade inferior a 70-75% de sua primeira velocidade crítica.

O princípio fundamental do balanceamento rígido do rotor é que a distribuição do desbalanceamento ao longo do comprimento do rotor não se altera quando a velocidade do rotor varia. Isso significa que um estado de equilíbrio alcançado em baixa velocidade em uma máquina de balanceamento ainda será válido e eficaz quando o rotor for operado em sua velocidade de serviço muito mais alta.

A grande maioria dos rotores industriais comuns, como armaduras de motores elétricos, ventiladores, bombas e polias, são tratados como rotores rígidos.

2. Rígido vs. Rotor Flexível

A distinção entre rotores rígidos e flexíveis é um dos conceitos mais importantes no balanceamento de rotores:

Rotor rígido

• Velocidade de operação: Bem abaixo de sua primeira velocidade crítica (tipicamente < 75%).
• Comportamento: Não se dobra nem flexiona devido a forças centrífugas. Suas características de desequilíbrio são independentes da velocidade.
• Procedimento de balanceamento: Pode ser balanceado em uma única e conveniente velocidade baixa. Um balanceamento padrão de dois planos é suficiente para corrigir qualquer desequilíbrio dinâmico. O padrão internacional para balanceamento de rotor rígido é ISO 21940-11.

Rotor Flexível

• Velocidade de operação: Aproxima-se, passa ou opera bem acima de uma ou mais de suas velocidades críticas.
• Comportamento: Curva-se e flexiona-se ao atingir velocidades críticas. As forças de desequilíbrio fazem com que o rotor mude de forma (desvie), e a localização do "ponto pesado" pode parecer deslocada.
• Procedimento de balanceamento: Muito mais complexo. Requer balanceamento multiplanar (geralmente mais de dois planos) e deve ser executado na velocidade de serviço ou próximo dela para compensar a flexão do rotor. Técnicas especializadas são necessárias.

3. A importância da suposição “rígida”

A premissa de que um rotor se comporta de forma rígida é o que permite o balanceamento prático, econômico e seguro em máquinas de balanceamento industriais. Essas máquinas normalmente giram os rotores em velocidades relativamente baixas (algumas centenas de RPM) para segurança e simplicidade mecânica.

Se um rotor for realmente rígido, o desequilíbrio medido a 400 RPM na máquina de balanceamento, ocorrerá o mesmo desbalanceamento que causa vibração a 3.600 RPM em campo. Corrigindo-o em baixa rotação, o problema é resolvido em alta rotação. Se o rotor fosse realmente flexível, um balanceamento em baixa rotação seria ineficaz, pois o rotor se curvaria e apresentaria um estado de desbalanceamento completamente diferente em sua velocidade de serviço mais alta.

4. Quando um rotor é considerado rígido?

A decisão de tratar um rotor como rígido é baseada em sua geometria e velocidade de operação:

• Rotores curtos e atarracados: Rotores que têm um diâmetro grande em relação ao seu comprimento (como uma roda de esmeril ou um freio a disco) são quase sempre rígidos.
• Rotores longos e finos: Rotores longos e finos (como um eixo de transmissão ou um rotor de compressor multiestágio) têm maior probabilidade de serem flexíveis, especialmente se operarem em altas velocidades.

Em última análise, o teste definitivo é a relação entre a velocidade de operação e a primeira velocidade crítica. Se essa relação for baixa, uma abordagem de balanceamento de rotor rígido é apropriada e será bem-sucedida.

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