Compreendendo o Desbalanceamento em Máquinas Rotativas

Definição: O que é desequilíbrio?

Desequilíbrio (frequentemente usado de forma intercambiável com desequilíbrio) é uma condição em um rotor onde o centro de massa (ou centro de gravidade) não está alinhado com o centro de rotação. Este deslocamento, conhecido como excentricidade, significa que a massa não é distribuída uniformemente em torno do eixo de rotação. Quando o rotor gira, essa distribuição desigual de massa cria uma força centrífuga resultante que afasta o rotor do seu centro, fazendo com que toda a máquina vibre. O desequilíbrio é a fonte mais comum de vibração em máquinas rotativas.

A assinatura clássica do desequilíbrio

O desequilíbrio tem uma assinatura de vibração muito distinta e reconhecível, o que o torna relativamente fácil de diagnosticar:

• Freqüência: A vibração ocorre exatamente 1x a velocidade de rotação do rotor. Se a máquina acelerar ou desacelerar, a frequência da vibração a acompanhará perfeitamente.
• Direção: A vibração é predominantemente no radial direção (horizontal e vertical). Normalmente, há muito pouca vibração axial (empuxo).
• Amplitude: A amplitude da vibração é proporcional ao quadrado da velocidade de rotação. Se você dobrar a velocidade, a força de desequilíbrio (e a vibração resultante) quadruplicará.
• Fase: A medição de fase para desequilíbrio é normalmente estável e repetível.

Tipos de Desequilíbrio

O desequilíbrio pode ser categorizado em três tipos principais:

1. Desequilíbrio estático

Também conhecido como "desequilíbrio de força", este é o tipo mais simples. Ocorre quando a massa é distribuída de forma desigual em um único plano, como um único ponto pesado em um disco fino. É chamado de "estático" porque pode ser detectado com o rotor em repouso; se colocado sobre lâminas de faca sem atrito, o rotor rolará até que o ponto pesado esteja na parte inferior. Pode ser corrigido com um único peso posicionado 180° oposto ao ponto pesado.

2. Desequilíbrio do casal

Isso ocorre quando há dois pontos pesados iguais em extremidades opostas de um rotor, localizados a 180° um do outro. Isso cria um movimento de "acoplamento" ou balanço que tenta torcer o rotor de ponta a ponta. Um rotor com desequilíbrio de acoplamento puro é estaticamente balanceado (não rola em lâminas), mas vibrará severamente ao girar. São necessários dois pesos de correção em dois planos separados para neutralizar o movimento de balanço.

3. Desequilíbrio Dinâmico

Esta é a condição mais comum encontrada em máquinas reais. É uma combinação de desequilíbrio estático e de acoplamento. A correção do desequilíbrio dinâmico requer correções de massa em pelo menos dois planos diferentes ao longo do rotor, um processo conhecido como balanceamento dinâmico.

Causas comuns de desequilíbrio

O desequilíbrio pode estar presente desde a fabricação ou se desenvolver durante a operação. As causas comuns incluem:

• Imperfeições de fabricação: Porosidade em peças fundidas, densidade irregular do material e tolerâncias de usinagem.
• Erros de montagem: Componentes instalados incorretamente, parafusos apertados de forma irregular ou chaves desalinhadas.
• Desgaste: Erosão irregular, corrosão ou desgaste nas pás do ventilador ou nos impulsores da bomba.
• Acúmulo de material: Acúmulo de sujeira, poeira ou produto em rotores de ventiladores, sopradores e centrífugas.
• Falha de componente: Um peso de equilíbrio arremessado ou uma lâmina quebrada criarão instantaneamente uma condição de desequilíbrio grave.

Por que corrigir o desequilíbrio é fundamental

Permitir que uma máquina funcione com desequilíbrio significativo é prejudicial à sua saúde. A força cíclica constante causa:

• Falha prematura do rolamento: Os rolamentos são submetidos a altas cargas dinâmicas, o que leva a um desgaste rápido.
• Fadiga e rachaduras: A vibração causa estresse de fadiga no eixo, na fundação e em outros componentes.
• Eficiência reduzida: A energia é desperdiçada na forma de vibração e calor em vez de realizar trabalho útil.
• Riscos de segurança: Desequilíbrio severo pode levar a falhas catastróficas.

O desequilíbrio é corrigido por meio de um procedimento de balanceamento sistemático, que é uma das maneiras mais eficazes de melhorar a confiabilidade das máquinas.

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