5 Causas de Vibração em Ventiladores Industriais e Como Corrigi-las

Causa 1: Desequilíbrio da roda de pás (a mais comum)

Foto 1. Equilibragem de ventilador industrial em curso: sensores de vibração instalados nos rolamentos, tacómetro laser apontado ao veio e dados de diagnóstico apresentados no tablet

O desequilíbrio é a distribuição não uniforme de massa na roda de pás relativamente ao seu eixo de rotação. Mesmo um pequeno deslocamento de massa origina batimento: parte da energia do motor não vai para mover o ar, mas para vibrar a carcaça.

Como o desequilíbrio se desenvolve:

• Acumulação de material: durante o funcionamento, pó, sujidade e produtos do processo acumulam-se nas pás, deslocando o centro de gravidade
• Desgaste ou corrosão não uniformes: as pás desgastam-se a ritmos diferentes, especialmente em ambientes abrasivos
• Trabalhos de reparação: substituir ou reparar pás individuais por soldadura sem equilibrar novamente destrói o equilíbrio de fábrica
• Perda de pesos de equilibragem: pesos previamente instalados podem soltar-se devido a vibração ou corrosão

Sintomas de desequilíbrio:

• Vibração intensa da carcaça, particularmente notória a velocidades mais elevadas
• Zumbido de baixa frequência transmitido para a fundação
• Sobreaquecimento dos rolamentos (acima de 60–70°C)
• Substituição frequente de rolamentos

Fig. 1. Diagnóstico de desequilíbrio: se a vibração global (V1s) for aproximadamente igual à vibração à frequência de rotação (V1o), a causa principal é o desequilíbrio da roda de pás

Solução:

Equilibragem dinâmica da roda de pás. Os analisadores de vibração portáteis modernos (como o Balanset-1A) permitem equilibrar a roda de pás no local onde opera, sem desmontar o ventilador.

Foto 2. Análise de vibração com peso de ensaio instalado, velocidade ~2960 rpm

O técnico instala sensores de vibração nos suportes de rolamento e um sensor de velocidade ótico no veio. Após algumas medições, o instrumento calcula a posição exata e a massa do peso de correção. Todo o processo demora 1–2 horas.

Causa 2: Rolamentos desgastados ou danificados

Foto 3. Equilibragem da roda de pás de um ventilador de extração: os trabalhos são realizados diretamente no local sem desmontar o equipamento

Os rolamentos são um componente criticamente importante de qualquer ventilador. De acordo com as estatísticas, até 80% das avarias de rolamentos são causadas por problemas de equilibragem ou alinhamento. Ainda assim, os rolamentos desgastados podem ser, eles próprios, uma fonte de vibração.

Sintomas de rolamentos com defeito:

• Ruído de alta frequência (sussurro, zumbido) não relacionado com a frequência de rotação
• Temperatura elevada no alojamento dos rolamentos
• A vibração não reduz após a equilibragem
• No espectro de vibração surgem picos a frequências não síncronas (BPFO, BPFI, BSF)

Como distinguir do desequilíbrio:

Com desequilíbrio, a vibração manifesta-se principalmente à frequência de rotação (1×). Com defeitos nos rolamentos, a vibração ocorre a frequências características dos rolamentos que NÃO são múltiplos da velocidade do veio.

Solução:

Substituir os rolamentos. Após a substituição, é aconselhável proceder à equilibragem, pois a instalação de novos rolamentos pode alterar o equilíbrio do sistema.

Causa 3: Desalinhamento do veio

O desalinhamento ocorre quando os eixos de rotação do veio do ventilador e do veio do motor não coincidem. Isto impõe carga adicional sobre os rolamentos e o acoplamento, e provoca vibração.

Tipos de desalinhamento:

• Paralelo: os eixos são paralelos mas estão desfasados
• Angular: os eixos cruzam-se num ângulo
• Combinado: mistura de ambos os tipos (o caso mais comum)

Sintomas de desalinhamento:

• Vibração elevada a 2× a frequência de rotação (segundo harmónico)
• Vibração axial elevada (ao longo do veio)
• Sobreaquecimento do acoplamento
• Desgaste rápido do acoplamento e dos rolamentos

Solução:

Alinhamento laser do veio. Os sistemas modernos de alinhamento laser permitem alinhar veios com uma precisão de centésimas de milímetro. Após o alinhamento, é aconselhável efetuar uma medição de verificação de vibração.

Saiba mais: Alinhamento de veios e porque a equilibragem não resolve sem ele

Causa 4: Folgas mecânicas ou danos na fundação

As folgas mecânicas correspondem a uma perda de rigidez nas juntas estruturais. As causas incluem parafusos de fixação soltos, fissuras na fundação e folgas excessivas nos assentos dos rolamentos.

Sintomas de folgas:

• Múltiplos harmónicos no espectro de vibração (1×, 2×, 3×, 4×...)
• O espectro parece uma "floresta" de picos
• A vibração é instável de uma arranque para outro
• Balanceamento ou jogo visíveis

Solução:

1. Inspecionar cuidadosamente todas as juntas aparafusadas
2. Apertar os parafusos de ancoragem da fundação
3. Inspecionar e reparar fissuras no chassis
4. Verificar os assentos dos rolamentos

Uma vez eliminadas as folgas, frequentemente constata-se que foi esta — e não o desequilíbrio — a causa real da vibração.

Causa 5: Ressonância estrutural

A ressonância ocorre quando a velocidade de funcionamento do ventilador coincide (ou está próxima) com uma das frequências naturais da estrutura. Nesse caso, mesmo um desequilíbrio mínimo produz vibrações extremamente elevadas.

Sintomas de ressonância:

• A vibração aumenta bruscamente a uma determinada velocidade de rotação
• Alterar a velocidade em ±100 rpm pode modificar a vibração por um fator de 5–10
• A fase da vibração desloca-se 180° ao atravessar a ressonância
• As leituras são instáveis mesmo a velocidade constante

Solução:

A equilibragem dentro da zona de ressonância é praticamente impossível pelos métodos convencionais. É necessário:

• Alterar a velocidade de funcionamento do ventilador (quando possível)
• Alterar a rigidez da estrutura (reforçar o chassis, alterar os suportes)
• Utilizar métodos especiais de equilibragem independentes de fase

Lista de verificação para autodiagnóstico

Antes de chamar um especialista, efetue uma verificação simples:

Caso real: fábrica de betão pré-fabricado

Este exemplo demonstra claramente que a equilibragem de um ventilador não é um custo, mas um investimento altamente rentável na fiabilidade do seu equipamento.