relatório balanceamento de rotores -vib( finalizado)

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR

CAMPUS UNIVERSITRIO DE TUCURU

FACULDADE DE ENGENHARIA MECNICA

DBORA CASTRO

JOSIANE RODRIGUES

MARIA HELENA SOUSA

SICLIA GAIA

SUSANE DIAS

TEMA: BALANCEAMENTO DE ROTORES

Tucuru Maro 2014

DBORA CASTRO-10133004018

JOSIANE REIS-10133000218

MARIA HELENA SOUSA-10133003418

SICLIA GAIA-10133003018

SUSANE DIAS-10133003718

BALANCEAMENTO DE ROTORES

Tucuru

Fevereiro/2014

Trabalho apresentando a Universidade Federal do Par,

Campus Tucuru, como critrios de avaliao na disciplina

Vibraes Mecnica, sob a orientao do Professor Msc.

Fbio A. Setbal.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Diferena entre o eixo de rotao e o eixo de inrcia 9

Figura 2: Rotores danificados 10

Figura 3: Velocidade Crtica 11

Figura 4: Relao Flexibilidade dos Mancais x Rotao x Rigidez 12

Figura 5: Deformao de rotores flexveis 13

Figura 6: Esquema de um Balanceamento Dinmico 15

Figura 7: Sistema sofrendo Desbalanceamento Esttico 16

Figura 8: Sistema sofrendo Desbalanceamento Acoplado 17

Figura 9: Sistema sofrendo Desbalanceamento Semi-Esttico 17

Figura 10: Sistema sofrendo Desbalanceamento Dinmico 18

Figura 11: Partes do sistema de Balanceamento Automtico 19

Figura 12: Modelo de Balanceadoras de Grande Porte 19

Figura 13: Instrumentao para a coleta de dados 22

Figura 14: Diagrama esquemtico para anlise de vibrao em um

equipamento

22

Figura 15: Balanceamento em 1(um) Plano 23

Figura 16: Balanceamento com analisador de vibrao 24

Figura 17: Balanceamento em 2(dois) Planos 24

Figura 18: Analisador de sinais dinmicos HP 35665 25

Figura 19: Espectro de Vibrao 26

Figura 20: Montagem de Isoladores de Vibrao 27

SUMRIO

1.INTRODUO 6

2.OBJETIVO 7

3.DEFINIO BALANCEAMENTO E DESBALANCEAMENTO 8

3.1. Balanceamento de rotores 8

3.2. Desbalanceamento dos rotores 8

4. ORIGEM DO DESBALANCEAMENTO 8

5. CAUSAS DO DESBALANCEAMENTO 9

6. EFEITOS DO DESBALANCEAMENTO 10

7. TIPOS DE ROTORES 11

8. ROTORES RGIDO OU FLEXVEL 11

8.1. Rotores Rgidos 11

8.2. Rotores Flexveis 12

9. BALANCEAMENTO UTILIZANDO A TEORIA DE COEFICIENTES

DE INFLUNCIA

13

9.1. Tcnicas de balanceamento 14

9.1.1. Balanceamento Esttico 14

9.1.2. Balanceamento Dinmico 15

10. TIPOS DE DESBALANCEAMENTO 16

10.1. Desbalanceamento Esttico 16

10.2. Desbalanceamento Acoplado 16

10.3. Desbalanceamento Semi-Esttico 17

10.4. Desbalanceamento Dinmico 18

11. FORMAS DE CORREO DO DESBALANCEAMENTO 18

12. QUALIDADE DO BALANCEAMENTO 19

13. BALANCEAMENTO DE CAMPO 21

13.1. Principais vantagens 21

14. INTRUMENTAO UTILIZADA 21

15. NORMAS TCNICAS 22

16. SELEO DO TIPO DE BALANCEAMENTO DE ROTOR RGIDO 23

17. BALANCEAMENTO DE ROTOR RGIDO EM 1(UM)

PLANO(ESTTICO)

24

18. BALANCEAMENTO DE ROTOR RGIDO EM 2(DOIS) 24

PLANOS(BALANCEAMENTO DINMICO)

19. BALANCEAMENTO DE ROTORES UTILIZANDO O ANALISADOR

DA HP35665

25

20. CONTROLE DE VIBRAO 27

21. ABSORVEDORES, NEUTRALIZADORES E ISOLADORES DE

VIBRAO

27

21.1. Isoladores de vibrao 27

21.2. Absorvedores de vibrao 27

CONCLUSO 28

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 29

6

1 INTRODUO

Com o desenvolvimento tecnolgico foi possvel observar grandes modificaes e

um significado aperfeioamento para os projetos, alm da criao de novas mquinas e

ferramentas de alto desempenho. Atravs desta nova fase tecnolgica alcanada, fcil

perceber uma grande mudana nas mquinas rotativas que circulam no setor industrial. Um

projeto de uma mquina rotativa no feito de maneira simples, pois o mesmo composto de

uma variedade de novos equipamentos, envolvendo conceitos bsicos com o intuito de

economizar recursos financeiros e naturais.

Mquinas rotativas so aquelas que possuem um eixo sobre o qual o mesmo

rotacionado ao redor de si mesmo. O rotor por sua vez, a parte rodante do sistema rotativo

(possui um formato cilndrico). As mquinas girantes so formadas por trs componentes: o

rotor, os mancais e uma estrutura de suporte. Exemplos que se aplicam a esse tipo de

comportamento so as bombas centrfugas e o ventilador, pois esses equipamentos trabalham

para transferir energia a gases e lquidos atravs da ao de um rotor.

O rotor em rotao gera grandes esforos dinmicos que podem comprometer as

partes da mquina que o suportam. Diante disso, importante averiguar as informaes sobre

esse comportamento para que os esforos atuantes sejam amenizados pelo balanceamento

dessa mquina. (FRISWELL ET al. 2010).

7

2. OBJETIVO

Realizar um levantamento de informaes para entender o comportamento dos

fenmenos que atuam sobre as mquinas rotativas, com base na identificao do

desbalanceamento, causas, efeitos que podem comprometer o desempenho do equipamento e

conhecer quais as formas ideais para uma possvel soluo do mesmo.

8

3. DEFINIO BALANCEAMENTO E DESBALANCEAMENTO

3.1 Balanceamentos de rotores

Friswell (2010) destaca que a identificao de um rotor balanceado ou no, feita

atravs da localizao do seu centro de gravidade (CG) e do eixo principal de inrcia (EPI).

Ambos encontram-se localizados no mesmo ponto do eixo de rotao do sistema, portanto,

deve ter um balanceamento. Na prtica difcil encontrar somente situaes de

balanceamento, pois, de forma geral as mquinas rotativas apresentam um desbalanceamento

residual.

Dessa forma, o balanceamento o processo no qual a distribuio de massa de um rotor

verificada podendo sofrer reajustes para que possa garantir um desbalanceamento residual e

esforos nos mancais, obedecendo s faixas permissveis e especificadas para uma

determinada frequncia de operao. O processo de ajustes no sistema envolve a insero ou a

retirada de massa do motor.

3.2 Desbalanceamentos de rotores

O desbalanceamento em mquinas rotativas pode ser gerado por vrios fatores, dentre

eles, limites de tolerncias de fabricao, desalinhamentos de eixo, processo de manufatura,

modo de operao na mquina, pequenas partculas como, por exemplo, resinas, sujeiras, e

gelo.

Dessa forma o desbalanceamento excessivo pode provocar grandes amplitudes de

movimento obtendo como consequncias altos nveis de vibrao que podem propagar danos

para os componentes do sistema. O desalinhamento e o desbalanceamento so classificados

como as duas principais causas de mau funcionamento e falhas em mquinas rotativas, uma

situao que acaba comprometendo a questo da segurana e a confiabilidades das instalaes

industriais, podendo gerar riscos e danos que atingem ao meio ambiente (FRISWELL et al.,

2010).

4. ORIGEM DO DESBALANCEAMENTO

Quando se projeta uma determinada mquina mesmo esta sendo otimizada, h

possibilidades de encontrar imperfeies que podem interferir no trabalho que esse

determinado sistema desempenha, so estes, erros de simetria, desvios dimensionais, desvios

9

de forma, e imperfeies na matria prima. Essas avarias que comprometem a distribuio de

massa em torno do eixo de rotao do rotor, gerando desbalanceamento (GZ; SILVA,

2002).

5. CAUSAS DO DESBALANCEAMENTO

Distores permanentes devido a efeitos trmicas ou a esforos;

Configurao sem simetria

Desgaste em ps de rotores, e corroso;

Incrustaes de sujeiras ou gelo;

Distoro na soldagem;

Irregularidades no molde em peas fundidas.

Figura 1: Diferena entre o eixo de rotao e o eixo de inrcia

FONTE: GZ e SILVA (2002)

Contudo, o desbalanceamento provoca a distribuio desigual de massa do rotor em

torno do seu eixo de rotao, o que faz com que o eixo principal de inrcia no coincida com

o eixo de rotao. Essa desigualdade resulta em uma massa desbalanceada que quando gira,

gera uma forca centrfuga que causa a vibrao. Onde pode ser calculada a partir da equao

abaixo:

(1)

Fc = me 2

10

Onde

m massa desbalanceada

e excentricidade

velocidade angular em radianos por segundo

Fc forca centrfuga

6. EFEITOS DO DESBALANCEAMENTO

Um corpo rotacional desbalanceado pode causar no apenas foras em seus mancais e

fundao, mas tambm vibraes na mquina. Em qualquer velocidade dada, ambos os efeitos

dependem essencialmente das propores geomtricas e distribuio da massa do rotor e da

mquina, assim como da rigidez dos mancais e da fundao.

Entender efeitos causados pelo desbalanceamento importante para que haja uma

providncia no sentido de corrigir o problema, fazendo assim inspees para definir o que est

causando o desbalanceamento, conseqentemente evitando erros contnuos, onde se no for

feita uma melhor inspeo estes mesmos podem ser uma soluo perdida e estas causas no

sero controladas ou minimizadas.

Deste modo o desgaste e a eroso podem ser causas que danificam e provocam o

desbalanceamento do rotor, de acordo com as propriedades do material. Principalmente em

ambientes corrosivos ou sujeitos a cavitao. (GZ; SILVA, 2002)

Figura 2: Rotores danificado.

Fonte:GZ e SILVA (2002).

11

7. TIPOS DE ROTORES

Conforme Coelho (2013), os rotores rgidos e flexveis podem ser classificados

dependendo da relao entre a velocidade de rotao (RPM) e a sua frequncia natural (Wn).

Qualquer equipamento rotativo tem sua prpria frequncia natural. Quando a frequncia

natural se iguala velocidade de rotao, se tem uma condio de ressonncia. A velocidade

de rotao que faz o rotor entrar em ressonncia chamada de velocidade crtica. Quando h

um aumento da velocidade de rotao a partir do repouso, coletar as amplitudes de vibrao

resultar em um possvel grfico apresentado pela figura 3.

Figura 3: Velocidade Crtica

FONTE: MENDES (2013).

8. ROTORES RGIDO OU FLEXVEL

8.1. Rotores Rgidos

De um modo geral no simples a determinao do tipo de rotor, pois, so levados

em considerao as anlises de flexibilidades do conjunto rotor-eixo e as flexibilidades dos

mancais. Quanto maior a flexibilidade dos mancais, mais o rotor pode ser considerado

rgido, como mostra a figura 4.

12

Figura 4: Relao Flexibilidade dos Mancais x Rotao x Rigidez do Rotor


A grande parte dos rotores utilizados na indstria classificada como do tipo rgidos,

e so aqueles que operam abaixo da sua primeira frequncia natural de vibrao. A terceira

coluna da figura 4 representa (mancais mais flexveis), na primeira coluna evidencia que o

rotor pode fletir de diferentes maneiras, dependendo de sua velocidade de rotao, ou seja, a

figura mostra de uma forma geral os trs modos de flexo e velocidades crticas. Gz e Silva

(2002) explicam que para ser considerado rgido, o rotor deve operar a uma velocidade de at

70% a sua velocidade crtica. Dessa forma, quando o rotor est balanceado a uma velocidade,

o rotor rgido estar balanceado em todos os regimes de operao. Geralmente, esses

equipamentos rotativos so dimensionados para resistir o prprio peso sem flexo. O

balanceamento pode ser realizado em at dois planos perpendiculares ao eixo de rotao, um

procedimento que garante sucesso quando se trata de rotores do tipo rgidos.

8.2. Rotores Flexveis

Um rotor considerado flexvel quando opera a uma rotao acima de 70% da

primeira rotao crtica conhecida ou frequncia de ressonncia. As foras devido ao

desbalanceamento fazem com que o rotor dobre ou flexione e, por isso, so chamados de

rotores flexveis.

A fora centrfuga resultante do desbalanceamento ser alta ao ponto de flexionar ou

dobrar o rotor no centro do desbalanceamento. Ao fletir, o EPI (Eixo principal de Inrcia)

deslocado em relao ao ER (Eixo de rotao), criando um novo desbalanceamento. A

remoo do desbalanceamento pode ser bem sucedida quando realizado um balanceamento

em dois planos. Para eliminar desbalanceamento provocado pela operao (velocidade) o

ideal que se faa um balanceamento em trs ou mais planos dependendo da quantidade de

planos que se encontram desbalanceados (COELHO, 2013).

13

Figura 5: Deformao de rotores flexveis.


9. BALANCEAMENTO UTILIZANDO A TEORIA DE COEFICIENTES DE

INFLUNCIA.

vivel ressaltar que o balanceamento o mtodo realizado para reduzir os efeitos

causados pela distribuio de massa no uniforme em torno do rotor, esse procedimento reduz

vibraes e rudos indesejados nos equipamentos de rotao.

Landrini (2013) menciona o mtodo de coeficientes de influncia uma forma que

leva em considerao o atraso da excitao referente passagem da massa desbalanceadora,

ou seja, a diferena em termos de fase da posio da massa e do sinal por ela gerado.

Geralmente no tem como identificar a localizao da massa e nem a diferena de fase, nesse

momento que se faz uso dos testes de massa que so inseridos nos planos de balanceamento

do rotor em posies conhecidas para que possa ser emitida uma avaliao dos efeitos

causados. Com o auxlio de um algoritmo que envolve vetores complexos possvel

determinar com preciso o valor da massa corretora e a posio angular em que ela dever ser

inserida e, assim, reduzir os efeitos de vibrao a nveis aceitveis.

Este mtodo pode ser vivel para a resoluo de desbalanceamento esttico e

dinmico, sendo o primeiro um caso particular do segundo. Contudo, o mtodo de

coeficientes de influncia pode ser utilizado para ambos os casos.

9.1. Tcnicas de Balanceamento

9.1.1. Balanceamento Esttico

Conforme Sousa (2005), o balanceamento esttico comum em rotores curtos e pode

ser praticado atravs do mtodo de coeficientes de influncia. Neste tipo de balanceamento a

compensao de massas feita em um s plano. Seu uso encontrado em rotores com forma

14

de disco e rotores montados externamente aos seus dois mancais. No balanceamento esttico a

linha de centro do rotor e a linha de centro da rotao devem estar paralelas e excntricas para

que o equipamento seja balanceado. Qualquer rotor possui fora e momento resultantes do

desbalanceamento, existem situaes no qual o momento resultante pode ser muito pequeno

que no afeta diretamente o funcionamento da mquina, nessas condies o balanceamento

esttico aceito.

Tabela1: Tabela representativa de coleta de dados para balanceamento esttico.

MDULO FASE

1 Vo Fo

2 V1 F1 m/m

AMPLITUDE DE VIBRAOETAPA

MASSA DE

TESTE

FONTE: SOUSA (2005).

Os valores acima representam:

V0 Vibrao original medida num dos mancais.

V1 Vibrao resultante no mesmo mancal devido a adio da massa de teste no plano.

F0 e F1 Respectivos ngulos de fase.

m/m Massa de teste e respectiva posio em relao a referncia adotada.

Os passos para um balanceamento segundo Sousa (2010):

Parar o rotor.

Girar o rotor na rotao de trabalho.

Colocar a massa de teste numa posio angular conhecida.

Medir a amplitude e fase da vibrao resultante. ( 1 1).

Medir a amplitude e fase da vibrao inicial sem nenhuma massa no plano de

balanceamento. ( 0 0)

Executar o procedimento de clculo

Remover a massa de teste.

Adicionar a massa corretora no local indicado.

15

9.1.2 Balanceamento Dinmico

O balanceamento dinmico consiste em medir as duas forcas resultantes, nos dois

planos de balanceamento e proceder sua anulao pela colocao de duas massas corretoras.

o tipo de balanceamento mais empregado em rotores de maior comprimento fazendo uso de

dois mancais e dois planos de balanceamento. Os sinais de vibrao se apresentam com uma

diferena de fase e amplitude, e precisam ser adquiridos simultaneamente nos dois mancais

(GZ;SILVA, 2002).

Figura 6: Esquema de um balanceamento dinmico.

FONTE: GZ e SILVA (2002).

Procedimento para um Balanceamento Dinmico:

Medir a amplitude e fase da vibrao inicial nos dois mancais sem nenhuma massa no

plano de teste. ( 10 10; 20 20)

Parar o rotor.

Colocar a massa de teste numa posio angular conhecida no primeiro plano de

insero de massa de teste.

Girar o rotor na rotao de trabalho.

16

10. TIPOS DE DESBALANCEAMENTO

Alguns tipos de desbalanceamentos so possveis de ser detectados a olho nu. Os

tipos de desbalanceamentos mais comuns segundo so o esttico, o acoplado, o semi-esttico

e o dinmico (LANDIM 2013).

10.1. Desbalanceamento Esttico.

O nome desbalanceamento esttico ocorre mesmo que esteja em repouso (rotao

igual a zero). A soluo para este tipo de situao feita atravs da adio de massa que

possua as mesmas caractersticas iguais massa do plano ou pode tambm ser retirada a

massa adicional a fim de obter dois planos de massas iguais.

Figura 7: Sistema sofrendo desbalanceamento esttico.

FONTE: LANDIM (2013).

10.2. Desbalanceamento Acoplado.

O desbalanceamento acoplado pode ser percebido partir do momento em que o

rotor estiver em operao (rotao diferente de zero), suas caractersticas pode ser

comprovada atravs dos dados de amplitude e fase obtidos por sensores.

17

Figura 8: Sistema sofrendo um desbalanceamento acoplado


10.3. Desbalanceamento Semi-Esttico.

uma juno do desbalanceamento acoplado e dinmico, porm o esttico est alinhado

com um componente do acoplamento. Nesse caso, as amplitudes de vibraes so maiores em

uma das extremidades.

Figura 9: Sistema sofrendo um desbalanceamento Semi-Esttico.


18

10.4. Desbalanceamento Dinmico.

o tipo de desbalanceamento mais comum, representa uma combinao completa

entre desbalanceamento esttico e desbalanceamento acoplado. Em geral um rotor no possui

uma nica rea da seo transversal desbalanceada, pois vrios planos so distribudos ao

longo do eixo de rotao, esses vrios planos podem ser substitudos por duas foras

resultantes, com coordenadas e valore diferentes. Representado na figura 10.

Figura 10: Sistema sofrendo um Desbalanceamento Dinmico.


11. FORMAS DE CORREO DO DESBALANCEAMENTO

Atualmente no mercado encontram-se variedades de mquinas balanceadoras com

bom nvel de qualidade, estas podem ser, manuais, semi-automticas ou totalmente

automticas. As tcnicas eletrnicas digitais contriburam para a versatilidade com o papel

desenvolvido pelas balanceadoras, so compostos de sensores de vibrao, sistema de

controle, atuadores e anis de correo como mostra a (figura 11). Os anis de correo

contem massas internas que podem ser reposicionadas para compensar o desbalanceamento de

massa do rotor. Eles so fixados ao eixo que ir receber a correo. Dessa forma, as mquinas

de balancear se destacam devidamente por possuir as seguintes caractersticas:

Corrigir as leituras dos planos dos mancais para os planos de balanceamento;

Balancear em qualquer rotao (rotores rgidos);

Apresentam o resultado em gramas para as massas corretoras em posies possveis de

correo;

19

Indica a posio do rotor parado para facilidade ao operador;

Figura 11: Partes do sistema de Balanceamento Automtico


Exemplos de Balanceadoras de grande porte (figura 12).

Figura 12: Modelo de Balanceadoras de grande porte

FONTE: GOEZ e SILVA (2002).

12. QUALIDADE DO BALANCEAMENTO

A execuo do balanceamento de rotores sugere que seja feito uma avaliao para

julgar a qualidade do mesmo. importante saber especificar o grau de balanceamento ideal

para cada maquina. O processo de balanceamento uma atividade econmica, porque

garantem que a vida til das mquinas, o desempenho, produtividade sejam cada vez mais

20

melhorados. O desbalanceamento no fcil de ser eliminado totalmente, pois o rotor pode

possuir um certo desbalanceamento residual. Estas recomendaes esto de acordo com o

desbalanceamento residual permissvel, e pode se mostrado a partir da equao (2). Contudo,

vivel procurar medidas para evitar que esse resduo se torne prejudicial no processo. A

partir dessas informaes, o ideal que se estabeleam critrios para o balanceamento, para

manuteno e at para previso da vida til dos mancais. A equao (4) define como pode ser

calculada a qualidade do balanceamento.

Segundo a (ISO, 2003) o desbalanceamento residual permissvel depende da massa do

rotor: quanto mais pesado o rotor maior poder ser o residual, equao (2).

(2)

Onde:

U Desbalanceamento residual permissvel;

m Massa;

d Distncia;

O desbalanceamento residual especifico igual o desbalanceamento residual

permissvel dividido pela massa do rotor e pode ser representado pela equao (3).

(3)

A qualidade do balanceamento pode ser encontrada a partir da equao (4), para

aumentar a rotao preciso diminuir o resduo especfico. Para ento, obter a qualidade do

balanceamento.

(4)

Onde:

G - Qualidade do balanceamento;

e - Desbalanceamento residual especfico;

W rotao;

G = e. = Constante

U = massa. distncia [g.mm]

e =

21

13. BALANCEAMENTO DE CAMPO

O balanceamento de campo mais um recurso que pode ser utilizado em vrias

situaes para efetuar correes causadas pelo desbalanceamento de massa de algum rotor de

mquina. Essas massas se concentram de forma aleatria (espalhadas) na regio do rotor,

Logo, vivel estabelecer um diagnostico de desbalanceamento e determinar as correes

necessrias (GZ; SILVA, 2002).

Com o desbalanceamento em campo a mquina no precisa ser desmontada, pois o

equipamento utilizado para fazer o balanceamento porttil e composto por softwares que

calcula a quantidade de massa a ser adicionada ou removida a sua posio do rotor. As

vantagens de se executar o balanceamento no campo que no necessrio desmontar o

equipamento para realizar o servio, reduz-se assim, tempo e custo, a forma de execuo

conta com uma variedade de tecnologias, pois, se utiliza indicadores de vibrao nos mancais

e sistemas de acionamentos na base da mquina. Esta tcnica pode ser aplicada em

exaustores, ventiladores, condicionadores, rotores, torres de resfriamento e etc.

13. 1. Principais vantagens:

No necessria a desmontagem do equipamento;

Reduo dos nveis de vibrao

Economia no custo da manuteno

Aumento da vida til do equipamento;

14. INSTRUMENTAO UTILIZADA.

A vibrao em um determinado equipamento transformada em sinal eltrico por

um sensor, que por sua vez transmite atravs de cabos condutores at o coletor/analisador.

Logo aps essa etapa, o sinal eltrico divulga informaes que sero interpretados por

softwares que atravs de um programa que passa a apresent-lo na forma de sinal no tempo ou

espectro de frequncia, tornando a anlise das condies do equipamento fcil e eficaz. A

figura 13 esquematiza a instrumentao para coleta e anlise de dados, segundo COELHO &

HANSEN (1993).

22

Figura 13: Instrumentao para a coleta de dados

FONTE: VIEIRA (2008).

Os coletores so instrumentos bsicos que fazem parte da rotina de acompanhamento

para anlise de vibrao em mquinas. Estes equipamentos possuem baterias recarregveis ou

substituveis, e pode receber dados de vibrao, tipo de deslocamento, velocidade e

acelerao. Geralmente estes tm instalado softwares que permite uma pr-anlise nos

espectros de frequncia. Os dados so armazenados na memria do coletor para que em

seguida seja enviado para um computador com mais opes de ferramentas. Representado na

figura 14 (COELHO & HANSEN, 1993).

Figura 14: Diagrama esquemtico para anlise de vibrao em um equipamento.

FONTE: Apostila de Mtodos e Tcnicas de Anlise de Vibrao, VIEIRA (2008).

15. NORMAS TCNICAS

NBR 8008/83

ISO 1940/73 (Balance Quality of Rotanting Rigid Bodies).

Medidor de Vibrao

(deslocamento,

velocidade acelerao).

Pr-Amplificadores Filtros

Analisadores

de Frequncia Gravadores

Magnticos

23

Essas normas Implanta condies exigveis do balanceamento de corpos rgidos

rotativos, particularmente o relacionamento do desbalanceamento residual permissvel como

uma funo da velocidade mxima de servio. Inclui ainda, classificao de vrios tipos de

rotores representativos, em que os grupos de rotores so associados com faixas de graus de

qualidade de balanceamento recomendada.

16. BALANCEAMENTO DE ROTOR RGIDO EM 1(UM) PLANO(ESTTICO)

Elementos de mquina com um formato de disco circular faz com que um plano de

correo seja suficiente para o balanceamento ideal. Quando o centro da massa deslocado do

eixo de rotao devido a defeitos de fabricao, o elemento de mquina pode ser considerado

estaticamente balanceado(GZ; SILVA, 2002).

Este procedimento chamado balanceamento em um plano uma vez que todas as

massas esto localizadas praticamente em um plano. A quantidade de desbalanceamento pode

ser determinada girando-se o disco a uma velocidade de rotao e medindo-se as reaes nos

dois mancais, a partir da figura 15.

Figura 15: Balanceamento em 1(um) Plano

Fonte: GZ e SILVA (2002)

Analisadores de vibrao tambm so alternativas para realizar balanceamento em um

plano. Nesse processo, o disco montado em um eixo rotativo que tem um mancal em A,

acionado por um motor eltrico visualizado na figura 16.

24

Figura 16: Balanceamento com Analisador de Vibrao

Fonte: GZ e SILVA (2002)

17. BALANCEAMENTO DE ROTOR RGIDO EM 2 (DOIS) PLANO

(BALANCEAMENTO DINMICO).

Quando um rotor possui um formato de um corpo rgido alongado o

desbalanceamento pode est localizado em qualquer regio ao longo do comprimento do rotor

(COSTA, 2008). Nesta situao, o rotor pode ser balanceado atravs da adio de pesos

balanceadores em qualquer dos dois planos. Por convenincia, os dois planos so comumente

escolhidos como os planos extremos do rotor (na figura 17, as linhas tracejadas servem para

evidenciar os planos extremos do rotor).

Figura 17: Balanceamento em 2(dois) Planos.

FONTE: GZ e SILVA (2002)

18. BALANCEAMENTO DE ROTORES UTILIZANDO O ANALISADOR DA HP

35665

O analisador de sinais dinmicos (figura 18) possui dois canais com uma faixa de

frequncia que atinge 102,4 kHz quando utilizado apenas um canal e at 51,2 kHz, quando

25

utilizado os dois canais. Pode funcionar nos modos de anlise FFT, anlise de correlao,

varredura em seno e histograma /tempo. Este dispositivo pode gerar sinais senoidais de

varredura rpida Peridica e em pacotes, senide fixa rudos aleatrios e rudos em

pacote(GZ; SILVA, 2002). A tabela 2 mostra a configurao do analisador.

Figura 18: Analisador de sinais dinmicos HP 35665

FONTE: Site Alibaba.

Tabela 2: Configurao do analisador para balanceamento de rotores

Modo do

instrumento: FFT

ANALYSIS

Grandezas medidas:

Hz/ms

Resoluo/n de

linhas: 200

Nmero de mdias:

30

Window em

Hanning

Triger: free run

trigger

Faixa de frequncia

de 10 a 410 Hz

Auto escala: off

Top reference Disp/format:

Upper/lower

Average: on Fast avg: off

FONTE: FERREIRA (2010)

19. CONTROLE DE VIBRAO

Para Landim (2013) o processo de balanceamento de rotores uma das alternativas

mais adequadas para que seja feito a minimizao das vibraes em motores eltricos. O nvel

destas vibraes deve ser detectado para que uma possvel soluo seja empregada, pois

dependendo do nvel de vibrao as cosequncias podem gerar fadigas ou falhas prematuras

no motor ao longo de sua vida til, comprometendo tambm sua instalao e o papel

desenvolvido.

26

Geralmente nessas situaes possvel reduzir, mas no eliminar as foras dinmicas

que originam a vibrao. Porm, seguindo os passos abaixo possvel obter um controle de

vibrao sucedido para o sistema. So eles:

Controlar as frequncias naturais do sistema e evitando ressonncia.

Prevenir resposta excessiva do sistema, durante a ressonncia importante introduzir

amortecimento ou algum mecanismo de dissipao de energia.

Reduzir a transmisso de foras de excitao de uma parte da mquina para outra, pelo

uso de isoladores de vibrao.

Reduzir a resposta do sistema, pela adio de um neutralizador de massa auxiliar ou

absorvedor de vibrao.

As vibraes que ocorrem nos equipamentos so constitudas por um conjunto de

vibraes, contendo vrias frequncias que geram um determinado componente. O sinal de

vibrao no domnio do tempo submetido Transformada de Fourier para obteno do sinal

equivalente no domnio da frequncia. A (figura 19) apresenta a passagem do sinal X(t) para

X(f). O sinal de vibrao no domnio da frequncia chamado de Espectro de Vibraes. Este

tratamento de sinal feito em instrumentos especiais que tambm utilizam a FFT (Fast

Fourier Transform).

Figura 19: Espectro de Vibrao

FONTE: Apostila de Manuteno Mecnica, MATESO (2008).

27

20. ABSORVEDORES, NEUTRALISADORES E ISOLADORES DE VIBRAO.

20.1. Isoladores de Vibrao

Os mtodos de isolamento de vibrao so utilizados para reduzir os efeitos

indesejveis da vibrao. Este processo de isolamento envolve a introduo de material

resiliente (isolador) entre a massa vibratria (equipamento) e a fonte de vibrao

Basicamente, isolamento de vibraes envolve a insero de um membro resiliente (ou

isolador) entre a massa vibratria (ou equipamento) e a fonte da vibrao. O sistema de

isolamento pode ser classificado em ativo ou passivo. considerado ativo quando exige uma

potncia externa para que seja executada a funo de isolar, se no h potncia chamado de

passivo. So exemplos de isoladores passivos: molas metlicas, molas pneumticas e molas

de elastmeros (borracha). A Figura 20 mostra como feita a montagem de isoladores.

Figura 20: Montagem de Isoladores de Vibrao.

Mola metlica.

Mola metlica com

carcaa.

Calo de neoprene.

Massa de elastmeros

com vibra sinttica. FONTE: Apostila de Manuteno Mecnica, MATESO (2008).

20.2. Absorvedores de Vibrao

Uma mquina ou sistema pode apresentar vibraes excessivas se estiver sob ao de

uma fora excitadora cuja frequncia se aproxima da frequncia natural da mquina ou

sistema. Nesses casos, a vibrao da mquina pode ser reduzida utilizando um neutralisador

de vibrao ou absorvedor dinmico de vibrao. um sistema massa-mola que trabalha com

um sistema de um grau de liberdade (GZ; SILVA, 2002).

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CONCLUSO

Este trabalho visou apresentar informaes a respeito do estudo de balanceamento de

rotores. notrio que um dos principais problemas relacionados a mquinas rotativas o

desbalanceamento, pois faz com que haja uma m distribuio de massa em um rotor,

provocando assim, consequncias que iro comprometer o papel desenvolvido por essa

mquina. O balanceamento por sua vez, surge para melhorar a distribuio de massa na regio

do rotor, amenizando foras desbalanceadoras. O estudo sobre essas mquinas rotativas

possui uma funo importante no setor industrial, e a maneira como esses equipamentos se

comportam interessante no sentido de verificar se os mesmos esto realmente operando com

as faixas corretas de velocidade, pois quando isso no acontece podem surgir vibraes que

causam falha dos componentes, resultando em altos custos de reparos.

Portanto, essas avaliaes tm reforado a necessidade em todos os estgios, desde o

projeto at os diagnsticos em campo atravs do uso de tecnologias computacionais que

fornecem dados relevantes para uma melhor compreenso e soluo dos fenmenos

envolvidos.

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REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

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relatório balanceamento de rotores -vib( finalizado)

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