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RESPOSTA TÉCNICA – Balanceamento de máquinas rotativas com 1 ou 2 planos de correção Janeiro/2014 Balanceamento de máquinas rotativas com 1 ou 2 planos de correção Procedimento para balanceamento de máquinas rotativas com 1 ou 2 planos de correção. Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial – SENAI-RS Centro Tecnológico de Mecânica de Precisão SENAI Plínio Gilberto Kroeff RESPOSTA TÉCNICA – Balanceamento de máquinas rotativas com 1 ou 2 planos de correção O Serviço Brasileiro de Respostas Técnicas – SBRT fornece soluções de informação tecnológica sob medida, relacionadas aos processos produtivos das Micro e Pequenas Empresas. Ele é estruturado em rede, sendo operacionalizado por centros de pesquisa, universidades, centros de educação profissional e tecnologias industriais, bem como associações que promovam a interface entre a oferta e a demanda tecnológica. O SBRT é apoiado pelo Serviço Brasileiro de Apoio às Micro e Pequenas Empresas – SEBRAE e pelo Ministério da Ciência Tecnologia e Inovação – MCTI e de seus institutos: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq e Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia – IBICT. Resposta Técnica GOMES, William Roger Carvalho; LINCK, Cristiano Balanceamento de máquinas rotativas com 1 ou 2 planos de correção Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial – SENAI-RS Centro Tecnológico de Mecânica de Precisão SENAI Plínio Gilberto Kroeff 29/1/2014 Procedimento para balanceamento de máquinas rotativas com 1 ou 2 planos de correção. Demanda Qual o procedimento para balancear máquinas rotativas? Assunto Manutenção e reparação de máquinas e equipamentos para uso geral não especificados anteriormente Palavras-chave Equipamento; máquina; máquina balanceadora; rotor Salvo indicação contrária, este conteúdo está licenciado sob a proteção da Licença de Atribuição 3.0 da Creative Commons. É permitida a cópia, distribuição e execução desta obra - bem como as obras derivadas criadas a partir dela - desde que criem obras não comerciais e sejam dados os créditos ao autor, com menção ao: Serviço Brasileiro de Respostas Técnicas - http://www.respostatecnica.org.br Para os termos desta licença, visite: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/ RESPOSTA TÉCNICA – Balanceamento de máquinas rotativas com 1 ou 2 planos de correção 2014 c Serviço Brasileiro de Respostas Técnicas – SBRT http://www.respostatecnica.org.br 1 Solução apresentada O desbalanceamento é uma das causas mais comuns de vibração em equipamentos rotativos, especialmente em: rotores de motores elétricos, rotores de ventiladores, rotores de sopradores, turbinas, bombas centrífugas, uniões elásticas. O processo de balanceamento é o processo de corrigir a distribuição de massa de um corpo, de modo que ele gire em torno de seu eixo, desde que não atuem forças centrífugas desbalanceadas. O objetivo só pode ser alcançado até certo nível: mesmo depois de balanceado, o rotor pode possuir desbalanceamento residual permissível. Através do equipamento de medida disponível hoje no mercado tecnológico, este desbalanceamento pode ser reduzido a valores bem baixos. Entretanto, pode não ser economicamente viável exagerar nas exigências de qualidade. A norma ISO 1940 (INTERNATIONAL ORGANIZATION STANDARDIZATION, 2003), auxilia a determinar o grau de precisão de diversos tipos de equipamentos rotativos, seguem abaixo as classes de precisão de balanceamento: G 40 - Rodas de carro, aros e rodeiros; G 16 - Peças rotativas e oscilantes de motores, eixos cardan, peças de máquinas agrícolas e britadeiras; G 6,3 - Eixos cardan de qualidade elevada, tambores de centrífugas, ventiladores, virabrequins, volantes, peças de máquinas e induzidos normais de motores elétricos; G 2,5 - Turbinas a gás e a vapor, rotores de alimentadores turbogeradores, comando; de máquinas operatrizes, induzidos médios e grandes motores elétricos de precisão elevada e induzidos pequenos; G 1 - Turbinas a jato, acionamento de gravadores e toca-discos retificadores, induzidos pequenos de qualidade elevada; G 0,4 - Acionamento e rebolos de retificas de alta precisão, giroscópios. Para Sanches Blanes ([20--?]) é possível determinar a quantidade de desbalanceamento residual permissível em máquinas rotativas. Para Nishi (2006) a formula é: Resíduo = P (Kg) x D (μ) R (mm) Onde: Resíduo = resíduo máximo de desequilíbrio permitido em gramas; P = peso da peça em quilogramas; D = distância entre o eixo de massa e o eixo geométrico em micrômetros (valor obtido da tabela de tolerância) – tabela no manual; r = raio de balanceamento em milímetros. Para encontrar a distância entre o eixo de massa e o eixo geométrico em micrômetros (eixo vertical) adota o seguinte gráfico abaixo (FIG. 1) onde é necessário cruzar informações como rpm (eixo horizontal) do equipamento e sua classe de balanceamento (eixo diagonal). RESPOSTA TÉCNICA – Balanceamento de máquinas rotativas com 1 ou 2 planos de correção 2014 c Serviço Brasileiro de Respostas Técnicas – SBRT http://www.respostatecnica.org.br 2 Figura 1 - Distância entre o eixo de massa e o eixo geométrico em micrômetros Fonte: (INCOSYS, [200--]). Um ponto que necessita ser estudado, mesmo que o desbalanceamento seja a causa mais comum em máquinas rotativas, não se pode associar tudo somente a esta falha, pois a amplitude das vibrações é influenciada por muitos fatores, como a massa vibratória da armadura da máquina e suas fundações, o mancal e a rigidez do suporte, a proximidade da velocidade de operação com as várias frequências ressonantes etc. Além do mais, o efeito dos desbalanceamentos varia com a posição angular mútua e finalmente, as vibrações da máquina podem ser devidas somente em parte à presença do desbalanceamento do rotor. Rotores com um plano de correção Nishi (2006a): Para rotores em formato de disco, o uso de somente um plano de correção pode ser suficiente, supondo-se que a distância entre mancais seja suficientemente grande e o disco rotacione com um deslocamento axial suficientemente pequeno. Para que estas condições sejam preenchidas, RESPOSTA TÉCNICA – Balanceamento de máquinas rotativas com 1 ou 2 planos de correção 2014 c Serviço Brasileiro de Respostas Técnicas – SBRT http://www.respostatecnica.org.br 3 deve haver uma investigação caso a caso. Depois que o balanceamento em um plano foi feito em um número suficiente de rotores de um tipo particular, o maior momento de desbalanceamento residual é determinado e dividido pela distância entre os mancais. Se os desbalanceamentos encontrados desta maneira são aceitáveis mesmo no pior caso, isto é, se eles não são maiores que a metade do valor recomendado multiplicado pela massa do rotor, então pode ser dito que o balanceamento em um plano é suficiente. Uma forma bem simples de se entender é quando a largura do ventilador/ polia for menor ou igual ao diâmetro dividido por 3. (L<= /3) (FIG. 2 e 3). Figura 2 - Balanceamento em um plano A. Fonte: Nishi (2006b) Figura 3 : Balanceamento em um plano B. Fonte: Nishi (2006b) Rotores com dois planos de correção NISHI (2006a): Se o rotor não satisfaz as condições descritas acima para o rotor em forma de disco, então dois planosde correção são necessários. Este tipo de balanceamento é chamado de balanceamento de dois planos (dinâmico) em contraste com o balanceamento de plano simples (estático). Para o balanceamento de plano simples, somente o equilíbrio estático em qualquer posição angular do rotor é necessário. Para o balanceamento dinâmico é preciso que o rotor gire, de outro modo o desbalanceamento residual de acoplamento pode permanecer indetectado. RESPOSTA TÉCNICA – Balanceamento de máquinas rotativas com 1 ou 2 planos de correção 2014 c Serviço Brasileiro de Respostas Técnicas – SBRT http://www.respostatecnica.org.br 4 No caso de rotores nos quais o centro de gravidade é localizado entre o meio-terço da distância entre os mancais, deve ser tomada a metade do valor recomendado do desbalanceamento residual permissível para cada plano de correção, se estes são equidistantes do centro de gravidade. Para outros rotores, pode ser necessária a observância do valor recomendado de acordo com a distribuição de massa do rotor, contanto que a principal parte da massa esteja situada entre os planos de correção. Em casos incomuns, a distribuição do valor recomendado deve ser especialmente investigada levando em conta, digamos, as cargas recomendadas dos mancais (NISHI, 2006a). Conclusões e recomendações Conforme aumentam as velocidades de rotação das máquinas rotativas, a forca centrífuga gerada pelo desbalanceamento torna-se um fator prejudicial, causando vibrações que provocam diminuição da vida útil dos componentes do equipamento. O desbalanceamento residual para máquinas operatrizes pode ser calculado através da norma ISO 1940, mas a especificação da classe de balanceamento deve ser baseada no processo que será utilizado, e não apenas adotar-se uma regra simples de G2.5, independentemente da aplicação. Recomenda-se a leitura da seguinte norma ISO 1940-1, referenciada nas Fontes Consultadas. Fontes consultadas INCOSYS. [Distância entre o eixo de massa e o eixo geométrico em microns]. [S.l.], [20--]. Disponível em: <http://www.incosys.co.kr/korean/handbook/part3/chapter3/PIC326.gif>. Acesso em: 27 dez. 2013. INTERNATIONAL ORGANIZATION STANDARDIZATION. ISO 1940-1: mechanical vibration: balance quality requirements for rotors in a constant (rigid) state: part 1: specification and verification of balance tolerances. Geneva, 2003. Disponível em: <http://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=27478>. NISHI, E. K. Apostila de balanceamento. Londrina: Nishi eletromecânica, 2006b. NISHI, E. K. Instrução de trabalho. Londrina: Nishi eletromecânica, 2006a. SANCHES BLANES. Informativo Técnico. [S.l.], [20--?]. Disponível em: <http://www.sanchesblanes.com.br/informativos/inf06.pdf>. Acesso em: 27 dez. 2013. Identificação do Especialista William Roger Carvalho Gomes – Tecnólogo em Manutenção Mecânica Industrial Cristiano Linck – Tecnólogo em Fabricação Mecânica
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