Apostila - Balanceamento de Rotores.pdf

7/18/2019 Apostila - Balanceamento de Rotores.pdf

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R&T Anlise de Vibraes e Balanceamento

CURSO BALANCEAMENTO DE ROTORES

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SUMRIO

RESUMO................................................................................................................................ 4CAPTULO 1. NECESSIDADE DE BALANCEAMENTO........................................................... 5

1.1. Introduo ................................................................................................................ 51.2. Necessidade do Balanceamento........................................................................... 51.3. Origens do Desbalanceamento ............................................................................. 61.4. Algumas Causas de Desbalanceamento.............................................................. 6

1.1.1.Tolerncias de Fabricao............................................................................... 71.1.2.Prticas de Oficina............................................................................................ 71.1.3.Operao Normal ............................................................................................. 81.1.4.Desgaste e Eroso............................................................................................. 91.1.5.Resumo............................................................................................................... 9

1.5. Efeitos e Tipos de Desbalanceamento................................................................... 91.6. Rotores Rgidos e Rotores Flexveis ....................................................................... 12

CAPTULO 2. TCNICAS DE BALANCEAMENTO............................................................... 142.1. Balanceamento Dinmico .................................................................................... 14

CAPTULO 3. QUALIDADE DE BALANCEAMENTO ............................................................ 183.1. Introduo .............................................................................................................. 183.2. Quantificao do Desbalanceamento................................................................ 183.3. Exemplo de Uso da Norma ISO 1940/1 ................................................................ 193.4. Avaliao do Desbalanceamento pela Vibrao ............................................. 19

CAPTULO 4. BALANCEAMENTO COM BALANCEADORAS............................................. 224.1. Introduo .............................................................................................................. 224.2. Como especificar?................................................................................................. 224.3. Comparao entre Balanceadoras Duras e Moles ............................................ 22

CAPTULO 5. BALANCEAMENTO DE CAMPO .................................................................. 245.1. Introduo .............................................................................................................. 245.2. Mtodo dos 3 Pontos.............................................................................................. 255.3. Mtodo Vetorial de Um Plano ............................................................................... 275.4. Balanceamento Vetorial de 2 Planos ................................................................... 32CAPTULO 6. SOFTWARES DE BALANCEAMENTO DE CAMPO......................................... 35

CAPTULO 7. CARACTERSTICAS DE UNIDADES GERADORAS PARA O BALANCEAMENTO..................................................................................................................... 36

7.1. Referncias ............................................................................................................. 367.2. Introduo .............................................................................................................. 367.3. A Correo ............................................................................................................. 397.4. Desbalanceamento Magntico............................................................................ 407.5. Perturbaes Hidrulicas na Turbina.................................................................... 437.6. Limites e Critrios de Vibrao em Turbinas........................................................ 447.7. Prticas de Balanceamento de Unidades Geradoras........................................ 47

7.7.1.Instrumentao................................................................................................ 47


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7.7.2.Tipos de Balanceamentos .............................................................................. 497.7.3.Formas de Balanceamento: ........................................................................... 497.7.4.Mtodos de Clculo de Balanceamento de Campo.................................. 49

7.8. Consideraes Finais ............................................................................................. 58ANEXO - USO DE BALANCEAMENTO ATIVO NA SOLUO DE PROBLEMAS DEMANUTENO E DE CONFIABILIDADE ............................................................................. 61

1. Sinopse...................................................................................................................... 612. Correo Automtica do Desbalanceamento..................................................... 613. Operao de um Sistema de Balanceamento Ativo ........................................... 614. Aplicaes do Balanceamento Ativo.................................................................... 625. Exemplos de Aplicao.......................................................................................... 62

5.1.Fabrica de Cimento ........................................................................................... 625.2.Siderrgica (USStell) ........................................................................................... 636. A Tecnologia SKF...................................................................................................... 64


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RESUMO

O estudo da vibrao trata das respostas dos sistemas mecnicos s excitaesdinmicas a que submetido.

Excitao dinmica qualquer esforo no constante, varia tempo, de modoaleatrio ou regular. O som de uma fanfarra incidindo em um painel, a gua fluindodentro de um rotor de turbina so exemplos reais de excitaes dinmicas.Dinmicas porque so variveis no tempo e podem ou no ter um contedo defreqncias bem definido.

O comportamento vibratrio de uma mquina depende muito de seu projeto e desua montagem.

Na aplicao desta anlise no monitoramento de mquinas, o analista identifica acausa, faz o diagnstico da vibrao, e pela tendncia (amplitude e evoluo) davibrao se faz a avaliao da severidade das condies mecnica da mquina,ou seja, das condies atuais dos defeitos.

Os resultados desta anlise so aplicados diretamente em muitas tcnicas demanuteno, onde coexistem vrias filosofias com nomes sugestivos: ManutenoPreditiva, Monitoramento das Condies, Manuteno Pr-Ativa, Falha Zero eoutros que lembram maior Vida til, maior Disponibilidade, menor Estoque,Manuteno Just-in-time, etc.

Com qualquer nome, uma das conseqncias diretas mais eloqentes financeira.A reduo significativa dos custos de manuteno, a reduo do imobilizado emestoques, a maior produtividade. No Brasil, o retorno financeiro com a aplicao daAnlise de Vibrao de 10 a 30 vezes, no primeiro ano de implantao. Em algunsoutros pases, fala-se em 20 a 50 vezes.

Este curso visa estabelecer os principais critrios e parmetros que devero serobservados durante o balanceamento de Unidades Geradoras de eixo vertical, demdio e grande porte, cujas freqncias de rotao so inferiores s freqnciascrticas, o que facilita seu balanceamento e assegura a inexistncia de fenmenospertinentes s mquinas de alta rotao.


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CAPTULO 1. NECESSIDADE DE BALANCEAMENTO

1.1.

IntroduoNeste mdulo trata-se do balanceamento de rotores, a tcnica mais importantena linha de fabricao de elementos que giram.

O balanceamento o respaldo, o toque final de todo bom projeto. As pequenasdiferenas devido s tolerncias de fabricao so compensadas no ato debalancear.

Curiosamente os especialistas e as mquinas balanceadoras se tornamtransparentes, invisveis aos usurios das boas mquinas. A maioria dos usuriosno valoriza suficientemente o balanceamento, eles se mantm atentos ao

desbalanceamento que de fato altamente pemicioso para o maquinrio.Nos itens seguintes se tratar especificamente do balanceamento rotativo derotores rgidos, do beneficio gerado e das tcnicas mais usuais. Apresentar-se-tambm a norma internacional que recomenda a qualidade de balanceamentopara cada caso.

1.2.Necessidade do Balanceamento

Um rotor em rotao gera esforos dinmicos que se propagam s partes damquina que o suportam. Neste texto, a discusso ser restrita aqueles esforospassveis de eliminao pelo balanceamento. No sero tratadas aqui as foras

giroscpicas, magnticas, inerciais, etc.

Quando uma mquina projetada, prev-se os nveis admissveis de esforos emtodas as suas partes, quais sejam: mancais, blocos, eixos, suportes, parafusos ... .Estes esforos previstos so em parte estticos e em parte dinmicos, ambosperigosos e respeitveis.

Uma fonte comum de esforos dinmicos em mquinas o desbalanceamento,formado por alguns desequilbrios de massa.

As foras geradas no desbalanceamento, mesmo sendo pequenas, aumentam otrabalho das partes da mquina ocasionando, no mnimo, uma reduo de sua

vida til.

Reduzir a vida til um prejuzo, mas tambm um custo que aparecerdiscretamente. As outras conseqncias do desbalanceamento so maisimediatas: perda de qualidade, aumento de refugos, vibrao, rudo,desconforto, quebra de partes, parada de produo, acidentes...

Quase dispensvel referenciar ao custo progressivo destes efeitos, tantofinanceiro como na imagem do produto e da equipe. Tambm h o aumento doconsumo de energia com o aumento da vibrao.

Sem nenhum esforo, qualquer pessoa verifica que sempre necessrio e

econmico manter os rotores dentro dos limites estabelecidos dobalanceamento, seja para o rotor da turbina do avio, roda do carro, ao rotorda furadeira ou aos eixos da mquina de costura.


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1.3.Origens do Desbalanceamento

Desde a de concepo da mquina, o projetista otimiza as funes, aperformance e a fabricao de sua idia. Assim, o resultado ser sem duvidauma mquina boa. Mas so inevitveis as as simetrias, os desvios dimensionais eos desvios de forma. Somam-se ainda as imperfeies da matria prima e damontagem.

Qualquer um destes erros ou uma combinao deles destruir a condio deperfeita distribuio de massa em tomo do eixo de rotao do rotor, gerandodesbalanceamento. As fontes mais comuns de desbalanceamento so:

Configurao assimtrica; Fundio e ou usinagem excntricas - incluses e ou vazios em peas

forjadas ou fundidas;

Mancais e ou acoplamentos no concntricos; Distores permanentes devido a efeitos trmicas ou a esforos; Incrustaes, desgaste ou corroso.Cada erro de massa que ocorre em um rotor provoca mudana de posio docentro de gravidade da seco transversal que contm o erro. O somatriodestes desvios o afastamento do eixo principal de inrcia - EPI, do eixo derotao - ER, ou seja, a massa do rotor no estar perfeitamente distribuda ao

redor do eixo de rotao, como na Ilustrao 1.1.

Ilustrao 1.1 Diferena entre o eixo de rotao e o eixo de inrcia

1.4.Algumas Causas de Desbalanceamento

Entender as causas do desbalanceamento importante para poder corrigir oproblema.


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Um balanceamento pode ser um esforo perdido se as causas no foremcontroladas.

Este texto comenta algumas causas que levam uma mquina aodesbalanceamento.

1.1.1. Tolerncias de Fabricao

A construo da mquina no garante o balanceamento de suas partes.

Rotores fundidos podem ter materiais no uniformes e ou com falhas internas.

Os processos de usinagem no garantem peas circulares nem furosconcntricos.

Se os desvios no forem grandes, o balanceamento no final da montagempode corrigir o conjunto dentro das tolerncias exigidas.

1.1.2. Prticas de Oficina

Alguns procedimentos do pessoal de manuteno podem comprometer obalanceamento das partes. Falta de cuidados bsicos criamdesbalanceamentos s vezes graves.

O acoplamento mostrado abaixo um exemplo terrvel de erros deprocedimentos. Na desmontagem, os parafusos antes combinados foramtrocados de posio ficando um curto de um lado e um mais longo do outro.

Necessitando de mais arruelas.

Ilustrao 1.2 - Acoplamento

O resultado com certeza desbalanceamento com vibrao alta.

Quando as partes so balanceadas individualmente necessrio usar a meiachaveta para compensar a massa da chaveta que ser usada na montagemfinal. Lgico que existem diferenas na aplicao desta idia. Alguns admitemque a meia espessura da chaveta deva cobrir a extenso do rasgo. Outrosconsideram que deve apenas ter o comprimento do cubo do acoplamento.


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No existe uma resposta tima para isso, a no ser aquela que a massa nomude com o conjunto montado.

Ilustrao 1.3 Roda de Balanceamento Definitivo

O esquema acima mostra um tipo de roda de balanceamento definitivoinstalada em vrias mquinas. Para tentar balancear a mquina, parafusosprisioneiros so colocados em furos apropriados, um procedimento simples.Quando o conjunto est balanceado, os parafusos devem ser travadosdefinitivamente. Pode ser uma deformao na rosca por um puno. Eles nopodem mais ser removidos.

1.1.3. Operao NormalDurante o uso normal, comum a incrustao de p ou detritos nos rotores deventiladores e bombas. Muitas vezes isso no causa vibrao forte, at que aincrustao se solte e crie um forte desbalanceamento. A Ilustrao 1.4 mostraum ventilador axial de 760 mm e o detalhe abaixo. A inspeo das ps mostraarestas rugosas com depsito de materiais.

Ilustrao 1.4 - Ventilador axial de 760 mm

A Ilustrao 1.5, em close, mostra a aresta da p. Alm da reduo daeficincia, houve o desbalanceamento do mesmo. O procedimento delimpeza pode ser mais difcil em funo do material incrustado.


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Ilustrao 1.5 Aresta da P do Ventilador

De vez em quando aparece uma idia criativa. Algum limpou um ventiladorde caldeira com cascas de nozes. Outra idia aplicar gua fria pressurizadano rotor incrustado e quente.

A incrustao marinha tambm uma causa comum em embarcaes.

1.1.4. Desgaste e Eroso

Desgaste e eroso danificam e provocam o desbalanceamento do rotor, deacordo com as propriedades do material. Principalmente em ambientescorrosivos ou sujeitos cavitao.

Ilustrao 1.6 Rotores danificados

1.1.5. Resumo

So muitas as causas do desbalanceamento. Antes de decidir balancear amquina, recomendvel efetuar uma inspeo para determinar a causa edefinir o procedimento a ser tomado. A inspeo facilita a correo e impedeerros futuros, aumentando a confiabilidade da mquina.

1.5.Efeitos e Tipos de Desbalanceamento

Os inevitveis erros de massa criam regies de concentrao de massa fora doeixo de rotao do rotor. Ou seja, existiro pontos pesados aleatrios distribudos

pelo rotor.Por exemplo:


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a) Uma fatia de 2 kg do rotor com empenamento de 1 m equivale a um pontopesado de 0.02 g localizado a 100 mm do centro ou 2 g.mm;

b) Uma bolha de = 2 mm a 20 mm do centro de rotao em um rotor de aocria um ponto pesado de 0.0653 g a 10 mm do centro no lado oposto daseco ou 0.65 g.mm.

No possvel determinar a posio exata de cada ponto pesado no rotor tantopelas pequenas dimenses dos erros como pelo fato do rotor estar em rotao. possvel apenas determinar as foras que o rotor exerce sobre os mancais. Soforas centrfugas radiais atuantes no rotor e transmitidas aos mancais.

A combinao de todas as foras dinmicas geradas pelos pontos pesados criaem cada mancal uma fora resultante, cuja intensidade e direo dependerodas posies dos pontos pesados. Estas resultantes so caractersticas do rotor egiram solidrias com ele.

A Ilustrao 1.7 mostra em um exemplo acadmico, a combinao dos efeitosde 4 pontos pesados na formao das resultantes de desbalanceamento de umrotor. As amplitudes e posies relativas das foras so conhecidas e asresultantes podem ser calculadas e suas posies angulares referenciadas a umamarca fixa no rotor.

Ilustrao 1.7 Exemplo de formao das resultantes do desbalanecamento

Na Ilustrao 1.7, os pontos pesados geram as resultantes R1 e R2 que o rotoraplica nos mancais. Se o rotor for um rolo batedor ou um eixo de excntricos, asresultantes podero ser calculadas e corrigidas, porm nos casos comuns elas somedidas.

As resultantes R1 e R2 atuam sobre os mancais, representam o efeito dodesbalanceamento de todo o rotor.


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R1e R2 atuam em planos diferentes, mas so geradas por um s conjunto deforas, assim seus mdulos e direes podem ser quaisquer, iguais ou no.Conceitualmente, pode-se dizer que cada resultante est na direo do desviodo eixo principal de inrcia EPI e o mdulo proporcional ao tamanho destedesvio, como ilustrado no desenho maior da Ilustrao 1.8.

Como os mdulos e as direes de R1 e R2 podem ser quaisquer, podem-seimaginar duas situaes caractersticas:

1 Caso: os pontos pesados esto distribudos uniformemente em uma linhaparalela ao eixo de rotao. O EPI estar paralelo ao ER e as duas resultantessero iguais em mdulo e direo;

2 Caso: os pontos pesados esto divididos igualmente, metade delesconcentrados em uma extremidade e a outra metade na outra extremidade,mas no lado diametralmente oposto. O EPI estar inclinado em relao ao ER,cruzando com este exatamente no CG do rotor. As duas resultantes teromdulos iguais e direes defasadas de 180.

Um rotor enquadrado no 1 caso apresentar em movimento uma tendncia devibrao em rbita circular em fase nas duas extremidades. Porm, se for do tipodo 2 caso o movimento orbital das duas extremidades sero tambm circulares,mas defasados de 180. Estes dois casos limites esto mostrados nos detalhes a e bda Ilustrao 1.8.

Ilustrao 1.8 Relao entre EPI, R1e R2e os casos limites.

lgico, estes dois casos limites no ocorrem na realidade. So situaes limites,porm no impossveis de acontecer. Por exemplo, em uma engrenagem oupolia grande e fina, fixada no centro de um eixo bi-apoiado, quase certeza aocorrncia do primeiro caso.

Quando em rotao, um rotor com o EPI paralelo ao ER (1 caso limite) gera duasresultantes iguais em mdulo e direo, que podem ser combinadas em umanica Fora Resultante. E o resultado da concentrao de pontos pesados emuma geratriz do rotor. Este rotor tem uma fora resultante e mesmo quando

plotado ter uma fora gravitacional, do tipo mg, tentando girar o rotor


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colocando o lado pesado para baixo. Este chamado DesbalanceamentoEsttico Puro.

O rotor do 2 caso limite em rotao no apresenta fora resultante: as massasesto distribudas ao redor do eixo de rotao. Contudo, apresentam umMomento Resultante, ou seja, o efeito do desbalanceamento somente aparecena rotao do rotor. Este chamado Desbalanceamento Dinmico Puro.

Qualquer desbalanceamento real a combinao de uma parcela puramenteesttica com outra puramente dinmica. Somente em rotores com dimetromuito maior que o comprimento (e.g. serra circular, polias, engrenagens, algunsventiladores, rebolos, etc.) a parcela dinmica do desbalanceamento (momentoresultante) pode ser desprezada, se a rotao no for alta.

1.6.

Rotores Rgidos e Rotores FlexveisFoi dito nos itens anteriores que os pontos pesados geram foras centrfugas narotao rotor e que estas foras se somam vetorialmente produzindo asresultantes R1e R2. Tudo isto somente vlido, se os planos radiais que contmcada uma das foras permanecerem imveis um em relao ao outro. Isto impea condio que o rotor seja rgido.

A palavra rgido neste texto usada em termos reais, ou seja:

Um rotor considerado rgido quando as deformaes elsticas que ocorrem emservio no so suficientes para influenciar significativamente as resultantes R1e R2

do desbalanceamento.O conceito de rigidez do rotor bastante complexo englobando inclusive arelao entre as flexibilidades do conjunto rotor-eixo e a dos mancais. Quantomaior a flexibilidade dos mancais mais o rotor podem ser considerados rgidos.

A Ilustrao 1.9 mostra em escala exagerada as deformaes um rotor flexvel esua transformao em rotor rgido com o aumento da flexibilidade dos mancais.

Convm reafirmar que os comentrios feitos nesta unidade e os prximos daUnidade 2 a seguir, s se aplicam a rotores rgidos inclusive os rgidos no sentidoda Ilustrao 1.9.

Ilustrao 1.9 Representao Coreogrfica do efeito da flexibilidade dos mancais.


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CAPTULO 2. TCNICAS DE BALANCEAMENTO

2.1.Balanceamento Dinmico

Qualquer rotor possui fora e momento resultantes do desbalanceamento.

Em alguns casos o momento resultante pode ser negligenciado por ser muitopequeno ou por no afetar o funcionamento normal de determinada mquina.Nestas condies aceita-se apenas o balanceamento esttico.

Na imensa maioria das vezes necessrio corrigir tambm o momento resultante: necessrio usar o balanceamento dinmico que por si mesmo j envolve oesttico.

O balanceamento dinmico consiste em medir as duas foras resultantes, nosdois planos de balanceamento e proceder sua anulao pela colocao deduas massas corretoras.

O mercado oferece muitas balanceadoras de alta qualidade que executamcom preciso o balanceamento dinmico.

Uma balanceadora dinmica antes de tudo um artefato de grande perfeiomecnica. Mesmo um timo projeto no far um bom balanceamento se nohouver requintes mecnicos apurados aliados a um excelente conjunto estrutura -fundao.

Atualmente a eletrnica digital e a matemtica contida nos DSP' s (Digital SignalProcessor) aumentaram a versatilidade das balanceadoras. As tcnicas digitaisde tratamento de sinais eliminaram a necessidade de fundaes especiais paraas balanceadoras. A mesma Qualidade de balanceamento hoje alcanadacom a balanceadora colocada em cima de um caminho. As balanceadorasatuais so mquinas incrveis sejam manuais, semi-automticas ou totalmenteautomticas para linhas de montagem.

Com tcnicas eletrnicas analgicas ou digitais, as balance adoras podem:

Balancear em qualquer rotao (rotores rgidos); Corrigir as leituras de fora dos planos dos mancais para os planos de

balanceamento;

J apresentar o resultado em gramas para as massas corretoras; Indicar a posio angular de correo em graus - 0 a 360 - dividir a massa

em posies possveis de correo pr- fixadas;

Indicar a posio do rotor parado para facilidade ao operador; Catalogar os rotores balanceados para montagem de banco de dados.


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A Ilustrao 2.1 mostra uma mquina balanceadora manual moderna, comsistema de pulso eletrnico de medio das fases, acionamento por card,mancais moles ou duros e tratamento digital.

No balanceamento de rotores os erros de distribuio de massa de um extremotende a afetar a vibrao e as medidas do outro extremo do rotor. o efeitocruzado que dificulta o balanceamento e impede sua perfeita correo.

Nas mquinas duras, o rotor impedido de vibrar e, quanto mais duros ospedestais, menor a chance de manifestao do efeito cruzado. Se o rotor abalancear estiver com grandes erros de massa possvel que a balanceadoraexceda seus limites de linearidade e com isto ocorram medies no corretas.Porm, medida que o excesso de desbalanceamento for eliminado, o efeitocruzado reduzido, as medidas so mais perfeitas e o desbalanceamento

residual converge para valores muito baixos.Nas mquinas moles, o rotor tem liberdade de vibrao e efeito cruzado semanifesta mais intensamente no como um defeito, mas sim como umacaracterstica normal. A eliminao do efeito cruzado nas medidas feito atravsdo circuito eletrnico com tcnicas de compensao. Aqui tambm vale lembrarque rotores com grandes erros de massa tiram a mquina de suas melhorescondies e a qualidade final ser alcanada com um nmero maior tentativas.

Atualmente dispe-se de balanceadoras para rotores de 1 grama at muitastoneladas, com excelentes nveis de qualidade.

Ilustrao 2.1 Esquema de uma balanceadora dinmica


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Ilustrao 2.2 Exemplo de balanceadora dinmica

Ilustrao 2.3 Exemplo de balanceadora dinmica de grande porte


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Ilustrao 2.4 Exemplo de balanceadora dinmica de grande porte


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CAPTULO 3. QUALIDADE DE BALANCEAMENTO

3.1.Introduo

Sabendo executar o balanceamento de um rotor por qualquer processo, preciso avaliar e julgar sua qualidade. importante saber especificar o grau debalanceamento ideal para cada mquina.

Balancear sempre uma atividade econmica, pois o desempenho, aprodutividade, a qualidade dos bens produzidos e a vida til das mquinas sograndemente melhoradas.

No possvel eliminar totalmente o desbalanceamento, sempre ficar um

resduo.O problema agora saber at que ponto este resduo prejudicial. Com estainformao possvel estabelecer critrios para o balanceamento, paramanuteno e at para previso da vida til dos mancais.

A seguir sero apresentadas as formas de quantificao do desbalanceamento,as normas internacionais, formas de verificao do balanceamento e tambmalguns exemplos.

3.2.Quantificao do Desbalanceamento

O desbalanceamento caracterizado por um ponto pesado que em essnciauma massa adicional situada a uma certa distncia do eixo de rotao do rotor.Por exemplo: 8 gramas a 26 mm do eixo. No rotor, raramente possvel ver 8 g naposio de 26 mm, mas possvel sentir o efeito de 8 g a 26 mm, ou a 10 mm, oua 50 mm.

O desbalanceamento e por isso sempre quantificado massa x distncia comunidade [g.mm]: 8 g a 26 mm d um desbalanceamento de 208 g.mm.

Por exemplo, o rotor com 208 g.mm de desbalanceamento dever serbalanceado at que o nmero 208 abaixe para um mnimo aceitvel.

Este mnimo admissvel chamado nas normas de Desbalanceamento ResidualPermissvel, tem o smbolo U e unidade [g.mm].

[g.mm]distnciaxmassaU ==== (3.1)

O desbalanceamento residual permissvel depende da massa do rotor: quantomais pesado o rotor maior poder ser o residual. Definiu-se ento oDesbalanceamento Residual Especifico que vale o desbalanceamento residualpermissvel dividido pela massa do rotor e tem o smbolo e.

====

kg

g.mm

[kg]rotordomassa

Ue (3.2)


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L-se: tanto de desbalanceamento por cada quilo de massa do rotor.

Quanto maior a rotao do rotor, menor deve ser o desbalanceamento residual,

pois a fora centrfuga aumenta com o quadrado da rotao ( ]N[meF 2Cent ==== ).

Com base em muitos anos de experincia, os especialistas decidiram que oproduto da rotao em radianos/segundo pelo desbalanceamento residualespecfico deve ser constante - para aumentar a rotao tem que diminuir oresduo especifico:

========

kg.sg.mm

constantee.G (3.3)

Onde:

G: Qualidade de Balanceamento.

Para atender a grande variedade de rotores foi preciso atribuir para cada tipo derotor um valor para aquela constante. Por exemplo, um girabrequim de navio tema constante igual a 4000, um ventilador 4.7 e um giroscpio 0,4.

Esta constante foi denominada G e normalizada de 4000 a 0.4 em funo do tipodo rotor e sua aplicao. G chamada de Qualidade de Balanceamento.

A tabela 3.1 reproduz a indicao da norma ISO 1940/1 Balance Quality ofRotating Rigid Bodies.

3.3.Exemplo de Uso da Norma ISO 1940/1

Rotor com grau de qualidade 5.2, massa 40 kg e rotao mxima 3550 RPM.

SOLUO:

Rotao:

====

====

====

srad

75,371603550..2

60n..2

Com G = 5.2, o desbalanceamento residual permissvel, vale

[[[[ ]]]]mm.g56075,371 40.1000.2,5U ========

Se o rotor for simtrico, em termos de massa, cada plano de balanceamento termetade de U, ou seja: U por plano = 280 g.mm.

3.4.Avaliao do Desbalanceamento pela Vibrao

O desbalanceamento de rotores e eixos provoca tenses mecnicas e vibraes,com suas conseqncias danosas para as mquinas. As tenses mecnicas por sis no so vistas ou sentidas pelo operador, os responsveis pela mquina veroseus efeitos quando estes acontecerem. As vibraes, porm, do informaoimediata da quantidade de desbalanceamento, de modo que o usurio as


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perceba e avalie o grau de desbalanceamento do rotor. Com isto, a aocorretiva mais adequada pode ser planejada criteriosamente.

A avaliao do desbalanceamento deve ser feita com cuidado, pois infelizmenteas outras fontes de vibrao na mquina, confundem a avaliao.

Se o balanceamento feito em mquinas balanceadoras, o desbalanceamentoresidual em gramas x milmetros obedecido e a vibrao resultante e as tensesgeradas so sempre baixas.

J no balanceamento de campo, o desbalanceamento residual avaliado pelavibrao na estrutura da mquina, e isto no permite uma quantificaosatisfatria.

Mesmo que a vibrao resultante seja baixa a mquina pode estar sob tenso.

Existem nas medidas da vibrao do desbalanceamento contribuies de outroserros que se manifestam tambm em uma vez a freqncia de rotao, taiscomo: desalinhamento, folgas, desbalanceamento de outras partes rotativas, etc.

Contudo, vrios pesquisadores e tcnicos dedicaram muito esforo eestabeleceram critrios vlidos para avaliar as vibraes das mquinas, incluindoo desbalanceamento.

Muitos dos trabalhos pioneiros ainda so bem aceitos hoje, ou integralmente, oucom valores adaptados aos casos particulares.

Da experincia acumulada destes pesquisadores nasceram as normas

internacionais muito respeitadas hoje pelos profissionais envolvidos na anlise devibraes de mquinas e equipamentos.

O curso Anlise de Vibrao Bsico trata dos critrios de avaliao dos nveis devibrao.

Tabela 3.1 - Graus de Qualidade de Balanceamento pela Norma ISO-1940/1

G Tipos de Rotores - Exemplos Gerais4000 Conjunto girabrequim de motores martimos lentos com nmero mpar de

cilindros;(3,4)1600 Conjunto girabrequim de grandes motores 2 tempos montados rigidamente;

630 Conjunto girabrequim de grandes motores 4 tempos montados rigidamente;Conjunto girabrequim de motores Diesel martimos com montagem flexvel;

250 Conjunto girabrequim de motores Diesel 4 cilindros, rpidos montadosrigidamente;

100 Conjunto girabrequim de motores Diesel rpidos com 6 ou mais cilindros;Motores completos (gasolina ou Diesel) para carros, caminhes oulocomotivas;(5)

40 Roda de carro, aro de roda, conjunto de roda, conjunto de eixos;Conj. Girabrequim de motores rpidos com montagem flexvel, 4 tempos com6 ou mais cilindros;Conjunto girabrequim para motores de carro, caminhes e locomotivas;

16 Conjunto de eixos (propulso, card) com requisitos especiais;Partes de mquinas de moagem;


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Partes de mquinas agrcolas;Componentes individuais de motores (Diesel ou gasolina) para carros,caminhes e locomotivas;Conjunto girabrequim de motores de 6 ou mais cilindros com requisitosespeciais;

6.3 Partes de mquinas industriais;Engrenagens de turbinas martimas (servio mercante);Tambores de centrfugas;Cilindros de mquinas de papel, cilindros de grficas;Ventiladores;Rotores de bombas;Rotores montados de turbinas a gs para aviao;Volantes;Partes de mquinas ferramentas e de mquinas em geral;Rotores eltricos mdios e grandes (h > 80 mm) sem requisitos especiais;Rotores eltricos pequenos usados com isoladores ou em locais insensveis avibrao;Partes individuais de motores com requisitos especiais;

2.5 Turbinas a vapor e a gs, incluindo as usadas na marinha mercante;Rotor rgido de turbo-gerador;Winchester para computadores;Turbo compressores;Acionamentos de mquinas ferramentas;Rotores eltricos mdios e grandes com requisitos especiais;Rotores eltricos pequenos com requisitos especiais;Bombas acionadas por turbinas;

1 Conjunto tape-deck e toca-discos;Conjunto de retifica;Pequenas armaduras eltricas com requisitos especiais;

0.4 Mandris, rebolos e armaduras de retificas de preciso;Giroscpios.

1 = 2**n/60 n/10 [rd/s] n [RPM]2 - Em geral para rotores rgidos com 2 planos de balanceamento, metade do

desbalanceamento residual recomendado tomado para cada plano; estes

valores se aplicam a qualquer plano escolhido, mas o balanceamento pode sermelhorado se forem prximos aos mancais.3 - Conjunto girabrequim inclui o girabrequim, volante, embreagem, polia,

neutralizador de vibrao, pores rotativas das bielas etc.4 - Para esta norma, motores Diesel lentos so aqueles com velocidade do pisto

menor do que 9 m/s. E os rpidos so aqueles com velocidade do pisto maiordo que 9 m/s.

5 - No motor completo a massa do rotor a soma de todas as massas anexadas aoconjunto girabrequim.


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CAPTULO 4. BALANCEAMENTO COM BALANCEADORAS

4.1.Introduo

O mercado atualmente oferece muitas opes de balanceadoras, tanto noprocesso adotado como nos recursos disponveis. Como acontece em todas asreas existem marcas tradicionais e enorme reputao. Se algum for compraruma balanceadora para vender servio de balanceamento convm respeitar aopinio geral e comprar aquela marca famosa. Os clientes no discutem.

No pretendo ser o dono da verdade, mas em fotografia a marca Nikon, existea Canon, mas no igual reputao, mas se o fotgrafo aparecer com umaLeica mecnica... Geladeira e fogo Brastemp, existe a Consul. Na minha casa

Dako.

Balanceadora Schenck. No importa o preo. O cliente no discute.

Se for para servios prprios qualquer marca boa vale.

4.2.Como especificar?

Quem precisar de uma balanceadora tem que saber:

1. Qual a faixa de massa dos rotores a balancear? Algumas gramas? 4toneladas?

2. Qual a faixa de qualidade necessria? G2.5, G1 ...3. Precisa ser automtica para trabalhar em linha de montagem? Ou ser para

manuteno de vrios tipos de rotores?

4. Precisa gerenciar informaes? Guardar dados de rotores e outrosprocedimentos?

A forma de acionamento tambm deve ser escolhida. A mais tradicional oacionamento por card. mais fcil de trabalhar mantm fcil a rotao debalanceamento, mas preciso fabricar uma luva de adaptao para cadatamanho de ponta de eixo. Existe o acionamento por cinta que no precisa deluva, mas dependendo do dimetro que pegar tem que ajustar a rotao. Tem opneuzinho que aciona o rotor por contato. E assim muitas opes.

Quem balanceia em rotaes maiores rotores que tem fluxo de ar, precisa decmara de vcuo para reduzir a potncia necessria do motor.

4.3.Comparao entre Balanceadoras Duras e Moles

Para mquinas menores, at 12 toneladas, existe preferncia para mquinasduras devido simplicidade de operao. Elas necessitam de roletes perfeitos,que o grande problema das mquinas maiores. Nas mquinas moles, os roletes

mesmo facetados no criam problemas.


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No existe diferena de sensibilidade entres as duas. As duras no soadequadas para rotores de massa semelhante s partes da mquina. Em outraspalavras, uma mquina mole de 2500 kg, balancear um rotor de 5 kg, a duratalvez no.

As moles tero dificuldade com desbalanceamentos iniciais grandes, errosgrosseiros. Elas trabalham acima da 1 crtica e podem no conseguir passar porela.

As moles tm menor preo, devido construo mais barata.

Existe tambm a vantagem das duras devido primeira medida ser mais direta,sem necessitar aplicar massas de teste.

Algum disse que tem CEMB Italiana e vrias Schenck e IRD. A CEMB mais

barata, trabalha com computador PC com software 3D para 1 e 2 planos.


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CAPTULO 5. BALANCEAMENTO DE CAMPO

5.1.Introduo

O balanceamento de campo uma tcnica utilizada em vrias situaes paracorrigir o desbalanceamento de massa de algum rotor de uma mquinaespecfica.

No vamos discutir aqui se melhor ou pior do que o balanceamento embalanceadoras prprias. Somente vamos considerar que mais um recurso quepode ser usado na soluo dos problemas cotidianos. Dependendo dascircunstncias a escolha de qualquer soluo pode ser um grande desafio, muitosujeito a crticas, como tudo na vida.

Como j foi comentado e explicado o desbalanceamento essencialmente oresultado de uma coleo de erros de massa, os chamados pontos pesados.Espalhados no rotor de forma aleatria, os resultados se manifestam de modoesttico ou dinmico ou em uma combinao dos dois. De qualquer modo, odesbalanceamento gera foras de massa, em rotao, foras centrfugas queaplicadas nos mancais da mquina desbalanceada esforam os mancais,pontas de eixo e estruturas. Essas foras alm de reduzirem a vida til, provocamvibraes. Como as foras so radiais ao rotor, as vibraes produzidas tambmsero radiais, a no ser em rotores em balano. A vibrao dedesbalanceamento tem caractersticas bem definidas que garantem odiagnstico de desbalanceamento e fornecem condies de determinar as

correes necessrias.

Vibrao bem definida tem a forma de vetor, com direo, amplitude, sentido edefasagem bem definidos. A Figura abaixo mostra um espectro caracterstico dedesbalanceamento.

Ilustrao 5.1 Espectro tpico de desbalanceamento.

Alm do aspecto do espectro, o diagnstico preciso do desbalanceamentoprecisa de informaes da fase: a fase do desbalanceamento muito estvel.

Tendo certeza que a vibrao devida ao desbalanceamento, possvel usar avibrao para a correo do rotor.

Em qualquer mtodo de balanceamento de campo preciso usar umdesbalanceamento conhecido para calibrar a sensibilidade do sistema.


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Um desbalanceamento conhecido conseguido colocando uma massaconhecida em um raio conhecido. Chamados massa de teste (mT) e raio de teste(rT). Por exemplo: 4.5 g a 122 mm = 549 g.mm. A posio angular deve sermarcada, talvez cham-la de 0. Esse desbalanceamento proposital deve sersuficientemente grande para alterar a vibrao em amplitude e fase e ao mesmotempo suficientemente pequeno para no colocar a mquina em risco.

Agora vamos trabalhar com alguns mtodos de balanceamento de campo.

5.2.Mtodo dos 3 Pontos

Esse mtodo usado por quem est sem medidas de fase. Ele trabalha s com asamplitudes de vibrao. Simples de entender e de executar tem como grandedesvantagem a necessidade de rodar a mquina por 4 vezes. Porm, resolve

bem.Procedimento:

Vamos resolv-lo por partes.

Com a mquina diagnosticada como desbalanceada, coerente afirmar que avibrao medida como global (sem filtro) seja atribuda ao desbalanceamento

No rotor a balancear faz-se uma diviso de 3 posies angulares. A forma maisfcil dividi-lo em 120 . Isso define as posies 1,2 e 3. Sero feitas 4 medidas:

Vibrao sem nenhuma massa de teste. A vibrao original V0; Vibrao com a massa de teste na posio 1. Essa a vibrao V1; Vibrao com a massa de teste na posio 2. Essa a vibrao V2; Vibrao com a massa de teste na posio 3. Essa a vibrao V3.A 1 medida a vibrao original e chamada de V0. a ao dodesbalanceamento a ser corrigido. A vibrao pode ser medida em qualquerparmetro, ou seja: deslocamento, velocidade ou acelerao. Com qualquerinstrumento, em qualquer direo radial. A exigncia manter a forma demedio durante todo o procedimento.

Para a soluo grfica, desenha-se em um papel um circulo completo com raiocorrespondente amplitude de V0.


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Exemplo:

Se a vibrao original for 8 desenha-se um crculo deraio 8, ou 4 ou 2 ou em qualquer escala conveniente.Nesse crculo desenhado no papel, reproduz-se amesma diviso angular feita no rotor e marcam-se ospontos 1, 2 e 3 sobre o crculo.

Com uma massa de teste mT = 4.5 g colocada na posio 1 0, a vibraopassou para V1= 11.05.

Retira-se a mTde1 e coloca-se na posio 2 de 120, a vibrao passou para V 2= 3.82.

Retira-se a mTde 2 e coloca-se na posio 3 de 240, a vibrao passou para V3= 15.09.

Com essas medidas, volta-se ao grfico e traa-se 3 arcos de crculo.

Com centro em 1, um arco de crculo de raio V1,

Com centro em 2, um arco de circulo de raio V2


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Com centro em 3, um arco de crculo de raio V3

Do centro do crculo de V0at a interseco ouo centro da pequena rea circunscrita, nestesentido, tem-se a direo de colocao damassa de correo e a dimenso deste vetor proporcional ao efeito da massa de teste mT

Se no ocorrerem erros grosseiros, os 3 crculos determinaro um ponto deinterseco, ou uma pequena rea.

A massa de correo, mc, ser calculada por:

OPV

mm 0TC ==== (5.1)

Visualmente, neste exemplo, o trecho OP ficou menor do que o raio V0. Ento amassa de correo ser maior do que a de teste. Se a pequena rea tivesseficado fora do crculo V0a massa de correo seria menor do que a de teste.

5.3.Mtodo Vetorial de Um Plano

Esse mtodo precisa medir a vibrao como um vetor, um elemento que temamplitude e fase.

A instrumentao deve possuir recurso de medio de fase. Esta fase em relaoa qualquer coisa que gire junto com o rotor. Existem vrios tipos de sensores defase, os ticos, os magnticos ou capacitivos. Muito comum o uso dos sensoresticos por luz ou laser. Uma marca branca em um eixo escuro, ou uma fitarefletiva colocado no rotor e o sensor fixado externamente. Alguns podem sercolocados a 1 m de distncia.

A Ilustrao 5.2 abaixo mostra um esquema comum:

Mquina; Planos de Balanceamento;


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Acelermetro; Sensor de Fase tico; Analisador.

Ilustrao 5.2 Esquema comum de balanceamento

Com a instrumentao mostrada acima a medida de vibrao fica com oseguinte aspecto:

40amm/s8V0 ====

Ento convm usar notao vetorial. Assim:

40as

mm8V0 ====

r

Procedimento:

Primeira coisa garantir que a vibrao realmente devida aodesbalanceamento.

Com o analisador em espectro e com o sensor de fase conectado entrada detrigger, medir a vibrao na freqncia de rotao do rotor a ser balanceado emmdulo e fase. Essa a vibrao original. Sem nenhuma ao no rotor.

chamada de 0Vr

.

A soluo grfica consiste em desenhar um papel um conjunto de eixoscartesianos com a marcao de ngulos no mesmo sentido de rotao comoolhando para a mquina.


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Ilustrao 5.3 Esquema de soluo grfica

Procedimento:

1. Desenhar os eixos ortogonais com anumerao de angular no mesmosentido da rotao do rotor abalancear

2. Medir a vibrao original, nesteexemplo:

40amm/s8V0 ====

3. Plotar este vetor com uma escalaapropriada;


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4. Colocar uma massa de teste

compatvel com o rotor, em umaposio qualquer (raio e ngulo), emarcar esta posio no rotor;

5. Medir a vibrao resultante:

11amm/s54,31V1 ====r

;

6. Plotar no grfico na mesma escala

de 0Vr

;

7. Fazer a operao vetorial

01ef VVV rrr

====

efVr

o efeito da massa de teste na

mquina;

8. Medir no grfico, usando a mesma

escala, o tamanho de efVr

;

9. Medir o ngulo no grfico. Verificaro sentido de efVr

at 0Vr

.

Ateno: observar bem o sentido de

giro de efVr

at 0Vr

.

10. Agora preciso virar efVr

de para ficar posicionado contra a vibrao

original 0V

r

. Para conseguir isso, preciso girar no rotor a massa de teste de nomesmo sentido do giro de efV

r

no grfico.


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No rotor, girar a massa de teste do mesmo ngulo , sobre o rotor na mesmadireo do que no grfico.

Substituir a massa de teste por uma de correo, baseado no tamanho de efVr

segundo a equao:

ef

0TC

V

Vmm r

r

==== (5.2)

11. Depois de colocada a massa de correo, mede-se a vibrao final e seaceita ou no a qualidade do balanceamento feito. Se estiver nos padres, o

servio est encerrado, se no com a nova vibrao 1Vr

refazer todo o

procedimento com o0

Vr

original.

Diviso da Massa de Correo:

Em algumas situaes coincide que a massa de correo deve ser colocada emalguma posio angular no disponvel. Hlices, girabrequim, rotores eltricos tmlugares especficos para colocao de massas de balanceamento. Se aindicao cair fora delas, a massa deve ser dividida em duas nas posies maisprximas para ter o efeito esperado.

As Figuras abaixo mostram alguns exemplos de diviso de massa uma massa de8 g.


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Ilustrao 5.4 Exemplos de grficos

5.4.Balanceamento Vetorial de 2 Planos

O balanceamento de Campo em 2 Planos semelhante ao de um plano. S queo trabalho manual bem maior, no mais difcil.

Princpio Bsico do Mtodo Vetorial:

1. Medir a vibrao original;2. Aplicar um desbalanceamento conhecido, massa de teste e raio de teste;3. Medir a vibrao resultante;4. Determinar o efeito da massa de teste na vibrao da mquina;5. Calcular a correo necessria para anular a vibrao original.No balanceamento em dois planos o procedimento bsico o mesmo, masquando a massa de teste colocada em cada um dos planos preciso verificar

a sensibilidade da massa nos dois planos.

ento conveniente usar dois ndices nas notaes da vibrao: o ndice 1 parao plano 1 e o ndice 2 para o plano 2. Assim tem-se;

V10 a vibrao original no mancal 1 prximo do plano 1; V20 a vibrao original no mancal 2 prximo do plano 2; V11 a vibrao resultante no plano 1 com a massa de teste no plano 1; V12 a vibrao resultante no plano 1 com a massa de teste no plano 2; V22 a vibrao resultante no plano 2 com a massa de teste no plano 2; V21 a vibrao resultante no plano 2 com a massa de teste no plano 1;


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Vef11 o efeito no plano 1 com a massa no plano 1; Vef12 o efeito no plano 1 com a massa no plano 2; Vef21 o efeito no plano 2 com a massa no plano 1; Vef22 o efeito no plano 2 com a massa no plano 2.

Medir e plotar as vibraesoriginais: V10e V20;

Colocar massa de teste noplano 1 e medir V11e V21.

Determinar os efeitos das duasmassas nos dois planos

Deixar s os vetores efeito, Vef11e Vef21

Colocar massa de teste noplano 2 e medir V12e V22. Plotaresses vetores.


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Determinar os efeitos das duasmassas nos dois planos

Deixar no grfico somente osvetores originais e os doisefeitos em cada plano.

Alterar simultaneamente ostamanhos e posio das duas

massas de testes, para queseus efeitos, Veff11 e Vef21anulem V10, e Vef22 e Vef12anulem V20.


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CAPTULO 6. SOFTWARES DE BALANCEAMENTO DE CAMPO

O balanceamento Vetorial trabalha com Amplitude e fase, isso em matemticasignifica nmeros complexos do tipo (a + jb).

No balanceamento em 1 plano o efeito da massa de teste tem de se transformarem um vetor igual e oposto vibrao original, segundo a expresso:

0efP VV.O ==== (6.1)

Como se l: o operador PO atua sobre o efeito efV para transform-lo em 0V emsentido oposto.

No caso de 1 plano, a soluo grfica para determinar o Operador mais simplesdo que a soluo matemtica.

No balanceamento de 2 planos, a lgica a mesma, s que bi-dimensional. Assimtem-se:

2

1

22ef12ef

21ef11ef

20

10

O

O.

VV

VV

V

V

==== (6.2)

Como se l: os operadores 1O e 2O atuam nos 4 efeitos e criam vetores iguais eopostos s vibraes originais 10V e 20V . Este procedimento pesado para fazer na

mo (nossos avs faziam). Para ns muito mais conveniente fazer por software.Existem vrios softwares disponveis. Inclusive com download livre.


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CAPTULO 7. CARACTERSTICAS DE UNIDADES GERADORAS PARA OBALANCEAMENTO

7.1.Referncias

Jens Trampe Broch B & K 1984 Mechanical Vibration and ShockMeasurements;

Willian T. Thompson Intercincia 1978 Teoria da Vibrao; Vladislavlev, L. A. Amerind Publishing 1979 Vibration of Hydro Units in

Hydroelectric Plants;

Mrcio T. A., Ricardo D. S. G. FUPAI 1993 Manuteno Preditiva UsandoAnlise de Vibraes;

Ricardo D. S. Gz Fupai 2000 Balanceamento de Rotores; SILVA, 1999 apud BRAUN & DATNER, 1975; Normas e Recomendaes Tcnicas: VDI 2056/64, 2059/82, 2060/66; ISO

2631/78, 2372/74, 1940/73, 2373/70; DIN 45665/68; BS 4675/71; ANSI 5217/80.

7.2.Introduo

As causas mais comuns de vibrao em uma Unidade Geradora so:

Desbalanceamento Mecnico; Desbalanceamento Magntico; Excitaes hidrulicas.Todas estas causas geram foras dinmicas e podem aparecer isoladamente ousimultaneamente ou ainda combinadas.

O desbalanceamento mecnico uma causa comum e corrigido com acorreo da distribuio de massa do conjunto girante. Nas Unidades Geradoras mais comum corrigir a distribuio de massa, adicionando massas de correo

em locais estratgicos. Nas mquinas de Utilidades pode-se optar entre colocarou retirar massa de correo.

importante ter certeza que a vibrao a ser corrigida seja mesmo causada pordesbalanceamento de massa. perda de tempo e dinheiro tentar corrigir outrosproblemas com a operao de Balanceamento.

Para qualquer mquina, deve-se executar o balanceamento com o menornmero possvel de partidas. Tambm no conveniente colocar muitas massasde correo. Para um novo balanceamento recomendvel retirar as massascolocadas anteriormente.

Os possveis erros de montagem, tais como: desalinhamento, acoplamentos,desnivelamento, geram vibraes s vezes intensas, mas no podem ser


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corrigidas pelo balanceamento. Inclusive, o balanceamento s deve ser feitodepois da correo dos outros erros.

Tambm os erros de uso, tais como: roamento e empenamento, devem sercorrigidos antes do balanceamento ser aplicado.

O desbalanceamento mecnico em um rotor caracterizado por umaexcentricidade de massa, a qual faz com que seu centro de gravidade (cg) nocoincida com seu Centro geomtrico (Cg) e este no coincida com o Centro deRotao (CR).

Em um rotor perfeitamente balanceado, as foras radiais decorrentes de suarotao e massa se anulam, mantendo o rotor em equilbrio. A Ilustrao 7.1representa esquematicamente o comportamento de um rotor girando comrotao [rad/s] com as foras de massa geradas pela rotao.

Ilustrao 7.1 - Representao de um rotor girando com rotao e as foras de massadesenvolvidas.

Um rotor real constitudo por infinitas massas pontuais. Em um rotor realdesbalanceado, a soma de todas as foras de rotao no nula. A resultanteaplica esforos na estrutura da mquina e provoca vibrao. As foras so todas

vetoriais com mdulo, direo e sentido. So foras centrfugas, com a seguinteequao:

2i

n

1iiC .d.mf ====

====

(7.1)

Onde:

Wiou mi: Massas desbalanceadas;

di: Distancias ao eixo de rotao;

: Rotao do rotor em [rad/s].


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Se o rotor estiver excntrico de [mm] toda a massa do rotor gerar uma foracentrfuga devido excentricidade . Nos casos reais o balanceamento sconsegue corrigir se a excentricidade for bem pequena.

A fora centrfuga tem mdulo constante enquanto a rotao permanecerconstante. Mas se algum mede a vibrao provocada em uma determinadadireo radial, para este observador, a fora ser senoidal. A vibrao resultantedesta fora tambm ser senoidal com a mesma freqncia . Ilustrao 7.2abaixo.

Ilustrao 7.2: Movimento peridico de um desbalanceamento

Disto sa a principal caracterstica de diagnstico do desbalanceamento:Vibrao em 1x.

Os rotores devem ser balanceados na ltima etapa de fabricao (oumontagem). o caso de rodas, ventiladores, bombas, e muitos outros.

No caso de mquinas muito grandes, tpicas Unidades Geradoras, no possvelou vivel ter uma balanceadora. No mximo se faz um equilbrio esttico.

Ento se aplica o balanceamento de campo no rotor na poca docomissionamento.

Os fabricantes quando vo montar o rotor procurar colocar em posies opostas,partes com mesma massa, visando com isso minimizar o erro de massa final.

A fora de desbalanceamento gerada no rotor e ento aplicada no rotor.Ela atua na estrutura do rotor, fora os mancais e flete o eixo. Estas foras dereao equilibram a excitao. A Ilustrao 7.3 mostra as foras atuantes.


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Ilustrao 7.3: Efeitos da fora desbalanceadora.

Se as foras, e a vibrao, forem excessivas, todos os elementos da mquinasero esforados, especialmente os mancais de guia que tem pequenas folgas.

7.3.A Correo

O conjunto rotativo de uma Unidade Geradora composto do Gerador, eixo,acoplamento, eixo, e rotor da turbina. O elemento mais acessvel o geradorcom seus dois mancais, o superior e o inferior. Ele tambm tem a maior inrcia,

chamada GD2 [kg.m2]. Ento as adies de massa para balancear socolocadas no rotor do gerador, para que a vibrao atinja nveis aceitveis.

A Ilustrao 7.4 mostra o fundamental do balanceamento. Determinado ondeest o ponto pesado, a posio da resultante do desbalanceamento, a massa decorreo colocada em uma posio diametralmente oposta (adio demassa).

Nas Unidades Geradoras, o eixo fabricado com segundo grande controle dequalidade e o seu dimetro bem menor do que o do gerador.


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Ilustrao 7.4 - Exemplo de colocao de massa no gerador.

O rotor da turbina est sujeito a desgastes, se acontecer cavitao, por exemplo,

ela deve ser corrigida o mais rpido possvel, em outra atuao de manuteno.Alm disso, existem algumas dificuldades inerentes ao rotor da turbina:

1. O acesso ao rotor da turbina quase impossvel;2. No existem pontos de colocao de massas corretoras;3. Colocada uma massa, a alterao de posio para refinamento invivel;4. O rotor da turbina balanceado estaticamente na fabrica.Com estas observaes o balanceamento de campo aplicado em UnidadesGeradoras feito no rotor do gerador, mesmo sabendo que o possvel erro possa

estar no rotor da turbina.

Mas tambm observado que o gerador a principal fonte dedesbalanceamento mecnico da Unidade. Ele formado de muitas partes e temchances de desbalancear e tem muitos locais de colocao de massas debalanceamento, a fixar com solda ou com parafusos.

O rotor do Gerador pela sua funo tem ainda outro grupo de grandes forasatuantes: as foras magnticas.

7.4.Desbalanceamento Magntico

A interao magntica entre os plos do rotor e do estator de um gerador deUsina desenvolve imensas foras radiais e tangenciais no entreferro. Com asassociaes de densidade de fluxo, saturao no circuito magntico, valor doentreferro e foras magnticas de atrao e repulso, vem concluso avibrao do rotor dentro do estator cria foras magnticas que interagem com avibrao. A Ilustrao 7.5 mostra um exemplo de variao de entreferro e suasconseqncias.

Ilustrao 7.5 - Desequilbrio magntico


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Para uma determinada corrente de campo, a densidade de fluxo inversamenteproporcional ao tamanho do entreferro. A fora magntica proporcional aoquadrado da densidade de fluxo, ela tambm ser proporcional dimenso doentreferro.

Em uma condio ideal de entreferro perfeitamente uniforme em toda periferiado rotor, as foras magnticas estaro equilibradas com resultante nula. Se essaperfeio no existir, acontecer o desequilbrio magntico.

A fora radial do desequilbrio magntico, o empuxo magntico, grande, daordem de:

(((( ))))EstatordoInternarea.g

20.Fempuxo ==== (7.1)

Onde:

: a variao do entreferro [mm];

g: o valor nominal [mm];

rea Interna do Estator: Permetro x Altura [m2].

Exemplo: rotor com = 12 m, altura h = 1.5 m, entreferro g = 25 mm, o empuxomagntico ser de 45 toneladas fora por mm de desvio radial no gerador. Esseempuxo aparece com a mquina energizada. A freqncia da fora magntica

2x fgerada, de 120 Hz.As causas das foras magnticas podem ser:

Desbalanceamento mecnico; No circularidade do rotor; No circularidade do estator; Desvio radial do eixo; No uniformidades no circuito magntico (curto-circuito).Sozinho, o desbalanceamento mecnico pode deslocar o rotor do centromagntico do estator e com isto, gerar foras magnticas no equilibradas. svezes, o sintoma de erros magnticos causado pelo desbalanceamentomecnico.

Portanto, s foras desbalanceadoras por excentricidade de massa j citadas,dever ser somado o empuxo magntico quando o gerador for excitado.

Os efeitos do desbalanceamento magntico aumentam com o aumento dapotncia gerada, pois o fluxo magntico proporcional corrente de campo.

A tentativa de adicionar uma massa de balanceamento em certa condiomagntica pode at reduzir a vibrao final, mas se mudar a condio de


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excitao, a vibrao pode atingir nveis crticos. Se ocorrer uma rejeio decarga, a turbina acelera, e a situao pode ficar muito mais perigosa.

Curto-circuito nas bobinas de um plo faz reduzir a densidade de fluxo noentreferro, desequilibrando as foras magnticas do rotor. Em mquina com maisde 8 plos, o efeito na vibrao pequeno.

As Ilustraes 7.6.a, 7.6.b e 7.6.c mostram registros de vibrao nos mancais antesda colocao de massas corretoras (esquerda), efeito da correo das massas(centro) e, corrigida por massa, mas com excitao (direita). Observe que afreqncia da vibrao de origem magntica = o dobro da rede.

Ilustrao 7.6.a Vibraes oscilografadas nos mancais de uma mquina antes da adio de massasde correo

Ilustrao 7.6.b Vibraes oscilografadas nos mancais de uma mquina aps a adio de massas decorreo sem excitao do gerador


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Ilustrao 7.6.c - Vibraes oscilografadas nos mancais de uma mquina aps a adio de massas decorreo sem excitao do gerador

Em Unidades Geradoras, a correo de desequilbrios magnticos um trabalhocomplexo, grande que pe a mquina fora de operao por um longo tempo.Ento, a interveno s deve ser decidida se as vibraes estiverem em nveisperigosos.

As vibraes mecnicas podem afrouxar as cunhas das bobinas do estator, dafixao dos plos etc.

7.5.Perturbaes Hidrulicas na Turbina

O fluxo de gua pelo rotor da turbina gera vibraes em freqnciascaractersticas, normalmente maiores que a rotao. O fluxo passando pelodistribuidor e pelo rotor faz aparecer vibraes com freqncia igual rotaovezes nmero de ps do rotor ou do distribuidor ou as duas.

As vibraes oriundas de perturbaes hidrulicas da turbina podem serminimizadas pela injeo de ar comprimido. Ser mostrada agora como umaperturbao hidrulica pode influir numa oscilao de eixo.

Outra caracterstica das Unidades Geradoras o run-out do eixo: um passeioem baixa freqncia que um eixo vertical faz devido s folgas radiais dosmancais. Isto acontece porque falta uma fora radial que segura o eixo emcerta posio dentro do mancal. A fora gravitacional de um eixo horizontal,uma correia de transmisso, ou at mesmo um desalinhamento proposital entreos mancais. A Figura 7 mostra a influncia deste passeio na vibrao.

Ilustrao 7.7 - Vibrao radial de um eixo vertical. Onde P a vibrao total e Da vibrao semrunout.


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Na Figura acima se percebe a combinao de dois sinais: um com a freqnciade giro do eixo devido talvez ao desbalanceamento e outro com freqncia maldefinida ou mais baixa que o passeio do eixo talvez at aleatrio.

Em um caso de turbina Kaplan, o passeio do eixo era causado por um desajustedos ngulos das ps, surgiam vrtices abaixo do rotor com freqncia prxima de0.125 Hz (o caso da trana). Corrigido o problema, a medida de vibrao do eixomostrou a rotao da mquina. Ilustrao 7.8.

Ilustrao 7.8 - Vibrao do eixo, com os ngulos das ps corrigidos.

Outro exemplo, na Ilustrao 7.9 mostra as vibraes radiais do eixo de umaFrancis sem aerao natural, durante o aumento de carga. Percebe-se que oeixo passa por regio de instabilidade, nesse caso atribudo ao run-out. isto podeindicar regies crticas de funcionamento.

Ilustrao 7.9 - Vibraes de uma turbina com o aumento da carga.

7.6.Limites e Critrios de Vibrao em Turbinas

Os nveis de vibrao devem ser comparados com referencias para fim decomparao e da decidir a aceitao. A Ilustrao 7.10 mostra a Carta deRathbone, publicada em 1939.


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Ilustrao 7.10 - Carta de Severidade de T. C. Rathbone

Depois foi aceita no mercado outra referncia, a Carta da IRD, a mesma daGeneral Machinery Vibration Severity Chart, mostrada na Ilustrao 7.11.


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Ilustrao 7.11 - Carta da IRD, ou General Machinery Vibration Severity Chart

At a dcada de 80, utilizavam-se a carta de Rathbone para a avaliao davibrao das Unidades Geradoras.

Atualmente, os limites de vibrao so associados s folgas radiais dos mancaisde guia. So porcentagens das folgas.


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A fase o atraso da vibrao em relao excitao, deve ser medida entreum ponto fixo no eixo e outro fixo na estrutura da mquina. A amplitude e afase definem o vetor vibrao, uma grandeza mecnica com mdulo, direoe sentido.

O sensor de fase pode ser tico, para perceber uma marca colorida do eixo oua reflexo de um laser ou infravermelho em um pedao de fita refletiva. Podeser usado um tacmetro. Outras formas de sensores de fase so os capacitivosou os indutivos, que percebem a passagem de algo sua frente. O sinal dosensor de fase enviado ao instrumento que o v como uma srie de pulsospositivos ou negativos com o perodo muito bem definido e igual ao ciclo darotao. Uma lmpada estroboscpica disparada com a prpria vibrao um bom medidor de fase.

Nas Unidades Geradoras hidrulicas com mancais hidrostticos ouhidrodinmicos tradio usar como medidores sensores de proximidade,presos carcaa dos mancais e direcionados para a superfcie do eixo. Sousados 3 proximeters, 1 para cada direo radial e o 3 como sensor de fase,ou trigger, ou keyphasor. Para garantir a qualidade da medida, as regies demedida no eixo devem estar livres de erros, tanto geomtricos comometalrgicos.

Os sinais dos sensores so convenientemente tratados e a instrumentaofornece as leituras de vibrao e de fase.

Existem outros tipos de sensores de vibrao, cada um deles com as devidas

adequaes, pode ser usado.

Modernamente os sinais so enviados para sistemas de aquisio de dados,onde so processados e talvez comparados com outras variveis do sistema,permitindo a anlise completa da operao.

Os sistemas de aquisio oferecem boa qualidade, simultaneidade de medidase dispensam a permanncia de operadores em locais inspitos. Lgico quenecessitam de boa calibrao. A Ilustrao 7.12 mostra o esquema de umsistema de aquisio.

Ilustrao 7.12 - Esquema de sistema de aquisio de dados.

A Ilustrao 7.13 mostra um exemplo de medida.


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Ilustrao 7.13 - Desbalanceamento inicial, da mquina rodando a vazio e sem excitao.

7.7.2. Tipos de Balanceamentos

Para qualquer tipo de rotor, sempre existe a questo entre balanceamentoesttico e dinmico. O esttico corrige uma fora resultante e o dinmico um

momento resultante. Sob todos os aspectos o dinmico melhor do que oesttico. Mas em alguns casos, o esttico suficiente, em outros a estrutura dorotor elimina a ao do momento (ventiladores centrfugos), em outros asrotaes so mais para baixas (roda de carro que vai feira livre no domingo),em outros muito complicado acessar dois planos, em outros s possvelacessar um lado do rotor. Todas estas consideraes so filosficas e cadacaso deve ser analisado com cuidado.

7.7.3. Formas de Balanceamento:

Os rotores podem ser balanceados em balanceadoras, mquinas de alta

preciso calibradas para grande faixa de massa e dimenses, ou balanceadosem campo, usando a prpria estrutura de sua mquina. Cada forma tem suasvantagens e desvantagens.

Quando as dimenses so to... (grandes ou pequenas) a s pode usar esse ouaquele.

Imagine tirar um rotor de 100 toneladas e transport-lo para umabalanceadora. Existe balanceadora para at 125 toneladas de rotor, melhorbalancear em campo. Por outro lado imagine balancear um rotor de 1 grama,nem pensar em balancear em campo. Existe balanceadora para rotores de 1grama. Imagine balancear em campo um satlite de tele comunicaes (em

servio).

7.7.4. Mtodos de Clculo de Balanceamento de Campo

O balanceamento de campo exige a medio da vibrao, a aplicao demassas de teste para calibrao, e clculos das correes.

Os processos de clculo de balanceamento podem ser: grfico, vetorial eanaltico. Existem algoritmos grficos para a soluo matemtica dobalanceamento, o mais conhecido o mtodo dos 3 pontos. O mtodovetorial muito intuitivo e d uma boa exatido. E atualmente com

computadores at nos celulares, faz-se o analtico.As formas e mtodos esto detalhados nos Captulos anteriores desta apostila.


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A seguir alguns exemplos de balanceamentos de campo em UnidadesGeradoras.

a) Balanceamento Vetorial

mT= 30 kg, no ponto 5.

A vibrao passou de R0= 200 m a 30para R1= 100 m a 90.

Ento o efeito da massa de teste ovetor P na escala = 173 m. Precisandoser girado de 30 para anular R0.

A massa de teste deve ser substitudapor outra de 35 kg colocada 30 paratrs, na posio 6.

b) Balanceamento de 3 Pontos

Vibrao Original, V0= 110 m;

Vibrao com massa de testede 145 kg no ponto A, VA = 100

m;Com a massa no ponto B, VB =150 m;

Com a massa no ponto C, VC= 120 m;

Adota-se uma escala (e.g. 1cm = 50 kg) para a massa deteste:

1. Traar um crculo comcentro em O e raio = escalada massa de teste;

2. Traar as retas AB, BC e CA edividi-los na proporo de VA/VB, VB/ VC e VC/ VA interna eexternamente;

3. Os pontos de diviso internae externa definem o raio deum crculo que o lugar

geomtrico dos pontos quedistam de A e de B na


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proporo VA/VB;

4. Repetir para B e C e C e A;

5. Os 3 crculos geradosdefinem o ponto P2 que d aposio da massa decorreo, e

6. O tamanho do segmento OPdefine o tamanho da massade correo.Nesse exemplo a massa decorreo calculada foi de 590kg.

Outro exemplo:

Balanceamento de Unidade Geradora, com as seguintes caractersticas:

Peso do rotor: 200 ton; GD2: 4.500 ton.m2; Rotao: 300 RPM; Relao L/D: 0,3; Sobrevelocidade atingida: 525 RPM; Raio de insero das massas: 2 m; Potncia: 130 MVA; Acionamento: Turbina FrancisO mtodo a ser utilizado ser o da anlise do diagrama vetorial e as oscilaesmedidas simultaneamente nos mancais de guia superior e inferior do gerador,pontos C e B. Foram usados 3 sensores de proximidade, 2 para vibrao e outropara referencia de fase, no ponto A no mancal da turbina. O esquema de

medida mostrado na Ilustrao 7.14 abaixo.As medidas originais foram:

VB = 394 m a -270

VC = 402 m a - 246

As fases prximas indicam um desbalanceamento quase esttico.

Com uma massa de teste de 9.33 kg no ponto 2, as medidas passaram para

VB1= 378 m a -191

VC1= 275 m a - 221


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Ilustrao 7.14 Posicionamento dos transdutores

Os oscilogramas de medidas esto mostrados abaixo.

Ilustrao 7.15 Oscilograma do desbalanceamento inicial


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Ilustrao 7.16 Oscilograma do desbalanceamento aps a insero da massa de teste

Registros antes e depois da massa de teste.

Para anlise do diagrama vetorial (acima),para atenuar VB e VC, a massa dever serdeslocada no sentido anti-horrio para prximodo ponto I de colocao da massa de teste. As

massas requeridas para anular VB e VC so,respectivamente, 7,5 e 19,5 kg.

Depois de colocada a massa de 7.25 kgno ponto I, as vibraes passaram paraVB2= 216 m a - 230 e VC2= 232 m a -263.


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Para um refinamento do balanceamento, o diagrama da direita mostra a massade balanceamento do ponto B pode ainda ser deslocada mais ainda na direoanti-horrio, enquanto para o ponto C pode ficar na mesma posio.

No refino, as massas de correo de VB e VC so, respectivamente, 10,6 e 15 kg.

Na tentativa, foi adicionado mais 1,4 kg no ponto VIII, mantendo-se a massa de7,25 kg no ponto I. Com esta composio, haver uma resultante de 8,3 kgatrasada de 8 da referncia. As novas medidas foram:

VB3= 176 m a -201

VC3= 158 m a - 248

Para anlise do diagrama vetorial abaixo, revela que houve uma alterao

sensvel do desbalanceamento. Veja que os efeitos esto quase que contrrios svibraes originais.


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Depois foi verificada a influncia da potencia gerada. As medies foramrepetidas para 25, 50 75 e 100% da potncia nominal. Observou-se que avibrao no ponto C aumenta com a potncia gerada o no ponto B diminui.Veja grfico abaixo.

Outro Exemplo:

Outro exemplo prtico refere-se a dois grupos geradores iguais, com as seguintescaractersticas:

Peso do gerador: 729 ton.; GD2: 70.000 Ton.m2; Rotao: 120 rpm; Dimetro do rotor: 11,3 m; Dimetro do ponto de insero das massas de teste: 9,5 m;

Relao L/D: 0,2; Potncia: 350,5 MVA; Acionamento: Turbina Francis.Medidas nos pontos S (mancal guia do Gerador) e I (mancal guia da turbina),como podem ser observadas na Ilustrao 7.17 abaixo:


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Ilustrao 7.17 - Medidas nos pontos S (mancal guia do Gerador) e I (mancal guia da turbina)

Os valores de amplitude e posio angular dos vetores antes e depois do

balanceamento so os seguintes:Unidade Geradora 1

VS0= 208 m 0= 0

VI0= 208 m I0= 0

Massa de teste inserida = 115,6 kg no ponto 6

VS1= 100 m 1= 120 em atraso

VI1= 103 m I1= 30 em atraso

Os ndices 0 e 1 referem-se situao antes e aps a adio de pesos,respectivamente.

Unidade Geradora 2 (Ilustrao 7.31)


VI0= 280 m I0= 190,5 em atraso

Massa de teste inserida = 124 kg entre os pontos 9 e 10


VI1= 87 m I1= 273,5 em atraso


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A sensibilidade massa de teste de uma Unidade Geradora de 4500 ton.m2e 300RPM de aproximadamente 36 m/kg. Para mquinas de 70000 ton.m2e 120 RPM em torno de 2 m/kg.

Ilustrao 7.18 Diagrama Vetorial da Oscilao da unidade geradora 1


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Ilustrao 7.19 Diagrama Vetorial da Oscilao da unidade geradora 2

7.8.Consideraes Finais

Antes e durante um balanceamento, de uma maneira geral, importante aobservao dos seguintes itens:

Verificar se a mquina j fora balanceada e, em caso afirmativo, procurarreunir todas as informaes do balanceamento, tais como:

Pesos adicionais (quantidade e posio); Valores obtidos;


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Dificuldades encontradas. Levantar as caractersticas da mquina, tais como:

Tipo, potncia, rotao nominal e crtica, folgas dos mancais; Dimenses da mquina, principalmente do rotor do gerador (pontos de

colocao de pesos, relao L/D).

Levantar os dados relativos montagem, tais como: Alinhamento do eixo (run out); Condies do acoplamento; Verificar o acesso aos pontos de medio da oscilao e em funo disto,

estabelecer a instrumentao a ser utilizada;

Antes de partir a mquina, inspecionar o gerador e, se possvel, a turbina,de modo a verificar a existncia de peas soltas, mal fixadas e ou qualquersituao que possa provocar vibraes ou atritos desnecessrios;

Durante o balanceamento, aumentar a velocidade da mquinagradativamente, observando o comportamento da amplitude dodesbalanceamento. Se em alguma velocidade se observarem oscilaesindesejveis, quer seja por desbalanceamento, quer seja por outra causa,procurar corrigir a situao antes de prosseguir no incremento develocidade;

Certificar-se de que a oscilao proveniente de um desbalanceamentomecnico, antes de partir para a insero de massas de correo;

Fixar seguramente as massas de correo; Durante a anlise das vibraes, considerar o desalinhamento de eixos.

Somente o desbalanceamento por excentricidade de massas poder sercorrigido com a adio de massas de correo;

Sempre que adicionar uma massa ou tiver uma dvida quanto intensidade de sua massa, proceder ao aumento da velocidade,

analisando a oscilao;

Acompanhar tambm as oscilaes junto aos outros mancais e verificar sea reduo da oscilao em um ponto no provocar o aumento daoscilao em outro ponto;

Sempre que possvel, medir a oscilao no eixo e no no suporte ou caixado mancal;

Antes de medir ou registrar a amplitude e ngulo da oscilao, os quaisserviro de base para o balanceamento, observar se no h a alteraodos mesmos com o aumento das temperaturas da mquina (mancais,

estator, etc.). Caso houver alguma alterao, aguardar a estabilizaoantes de iniciar a medio. Porm, se a amplitude de oscilao for alta,iniciar a correo e, aps reduzir a amplitude, refazer a medio,


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esperando a estabilizao das temperaturas. Se as alteraes nasamplitudes forem acentuadas durante o tempo necessrio para a mquinaatingir o regime, para a mquina e investigar a causa;

Se, durante o balanceamento, as amplitudes se comportarem de maneira nolgica, verificar a possibilidade de outras causas de oscilao;

O balanceamento dever seguir as seguintes etapas: Mquina a vazio e sem excitao; Mquina a vazio excitada; Mquina em carga (25, 50, 75 e 100% da potncia nominal); As observaes acima descritas so de mbito geral e, sobre elas, imperam

o bom senso e a experincia para situaes que no se enquadrem aoscasos expostos acima..


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ANEXO - USO DE BALANCEAMENTO ATIVO NA SOLUO DEPROBLEMAS DE MANUTENO E DE CONFIABILIDADE

1. Sinopse

Existem no mercado algumas opes de Balanceamento Ativo para aplicaomais dirigida a grandes ventiladores centrfugos sujeitos incrustao, ou seja,que trabalham em ambientes sujos.

2. Correo Automtica do Desbalanceamento

Desde os anos 80 existem sistemas que monitoram a vibrao em 1x econtinuamente corrigem o desbalanceamento sem a necessidade de parar o

ventilador. Esses sistemas chamados de Balanceamento Ativo ou BalanceamentoAutomtico so compostos de sensores de vibrao, um sistema de controle,atuadores e anis de correo.

Os anis de correo contm massas internas que podem ser reposicionadaspara compensar o desbalanceamento de massa do rotor. Eles so presos ao eixoa corrigir. A Ilustrao 1 mostra as partes do sistema.

Ilustrao 1 Partes do sistema de balanceamento automtico.

3. Operao de um Sistema de Balanceamento Ativo

O principio simples: sentir e ajustar. O monitoramento contnuo e o usurioestabelece a faixa de tolerncia desejada. Atingido o nvel superior desta faixa, osistema determina a intensidade e a fase da correo necessria, a informao enviada a um atuador que comunica aos anis que reposicionam as massasmveis. At que a vibrao em 1x volte para a faixa estabelecida. A Ilustrao 2mostra o esquema funcional.


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Ilustrao 2 Esquema de Balanceamento Ativo.

4. Aplicaes do Balanceamento Ativo

Apesar de ser usado em muitos tipos de mquinas, o principal uso emventiladores centrfugos, os ID fans (induced draft). Nesta categoria, 3 tipos sodestacados:

1. Em balano com uma entrada;2. Bi-apoiado com uma entrada, e3. Bi-apoiado com duas entradas dupla aspirao.A Ilustrao 3 mostra os croquis e a necessidade de 1 ou 2 planos de correo.

Este sistema pode ser linkado rede e comandado distncia. Suasinformaes podem ser usadas na otimizao do balanceamento de campo,como estimativa da massa de teste e sua posio.

Tipo 1 Em balano - 1Entrada

Tipo 2 Bi-apoiado 1 Entrada Tipo 3 Dupla Aspirao

Ilustrao 3 Configuraes de Ventiladores Centrfugos

5. Exemplos de Aplicao

5.1. Fabrica de Cimento

a) Descrio do Problema

IDF trabalhando com gs quente com partculas de cimento gerandoincrustao. Com mudanas de temperatura o material incrustado quebra esolta criando fortes desbalanceamentos. A vibrao atinge 25 mm/s a 1330


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RPM. A limpeza feita com jateamento de areia a cada 2 meses com perda deproduo de 12 horas.

Ilustrao 4 - IDF

b) Soluo:

Com a instalao do balanceamento ativo, a vibrao se mantm entre 0.6 e1.3 mm/s e o intervalo entre paradas passou para 6 meses para limpeza. Asparadas de emergncia foram eliminadas.

5.2. Siderrgica (USStell)

a) Descrio do Problema

Um exaustor de 3050 mm trabalhando com mistura de ar, gases, cal em umduto de 250 m na coqueria. A vibrao sempre alta aps qualquer parada. Ocontrole desligar quando a vibrao atinge 5.5 mm/s. Para manter o servio orotor era balanceado 2 vezes por ms a um custo de US$ 1000,00 por vez e umdia de parada. Os rolamentos eram trocados todos os meses.

Ilustrao 5 - Exaustor


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b) Soluo

A instalao do Balanceador Ativo manteve a vibrao em 0.5 mm/s e os

rolamentos passaram a suportar mais do que 1 ano de servio. S na troca derolamentos a USSteel economizou US$80.000,00 em peas e mo de obra. Emhoras de manuteno, a empresa estima a reduo de mais de 1000 horasmanuteno, equivalente a US$45.000,00.

6. A Tecnologia SKF

A proposta da SKF para o Sistema de Balanceamento Ativo est mostrada naIlustrao 6 abaixo.

O reposicionamento de elementos faz a compensao de massa para corrigir odesbalanceamento de massa de vrios tipos de rotores. Faz coincidir o Centro deMassa com o Centro Geomtrico.

Antes do Balanceamento Depois do BalanceamentoIlustrao 6 - A proposta da SKF para o Sistema de Balanceamento Ativo.

medida que o desbalanceamento varia, as esferas se movem continuamente ecorrigem o desbalanceamento.

Um modo de comparar as diversas normas associar a fora dinmica criadapelo desbalanceamento residual como porcentagem da carga estticaaplicada nos mancais.

Veja a tabela a seguir:


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Tabela 1 - Fora Centrfuga como porcentagem da fora esttica nos mancais.

Comparao entre as Normas API, ISO & MIL-STD-167-1 para tolerncias debalanceamento em funo da Mxima Rotao de Operao [RPM]


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deemm

m/Sec

Documents

Apostila - Balanceamento de Rotores.pdf