Balanceamento em Ventiladores Industriais

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA BAHIA

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA EM MECÂNICA E MATERIAIS

CURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL MECÂNICA

Balanceamento em ventiladores industriais

Victor Cerqueira Fernandes

Salvador

2017

Balanceamento em ventiladores industriais

Trabalho apresentado como avaliação parcial da disciplina de Vibrações Mecânicas do Instituto Federal da Bahia - IFBA, do Curso de Graduação em Engenharia Industrial Mecânica sob orientação do professor Antônio Carlos Bitencourt.

SALVADOR

2017

RESUMO

O desbalanceamento de máquinas rotativas é um problema recorrente na indústria. Se não for dada a devida atenção, vultuosos prejuízos com a manutenção e a reparação de peças poderão ocorrer. Por meio de procedimentos simples e poucos recursos, o balanceamento de máquinas rotativas poderá ser executado com facilidade e rapidez.

O estudo de caso escolhido trata do balanceamento de ventiladores industriais de grade porte. A correção se dá pela adição de uma massa de correção, utilizada para compensar o desbalanceamento. Foi observado que o método do balanceamento em um plano é o mais indicado para o nosso caso, e um exemplo da aplicação do mesmo foi demonstrado. O balanceamento por meio de um analisador de dois canais também foi detalhado.  

        Com a aplicação do método dos vetores para balanceamento em um plano, pudemos observar na prática a solução de um problema de desbalanceamento.

Palavras-Chave: Balanceamento, Máquinas Rotativas, Ventiladores Industriais, Vibrações.

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO        4

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA        5

3 ESTUDO DE CASO        6

3.1 BALANCEAMENTO EM UM PLANO        6

3.2 APLICAÇÃO DO MÉTODO DOS VETORES        8

3.3 ANALISADOR DE DOIS CANAIS        8

3.4 LIMITES DE BALANCEAMENTO        8

4 CONCLUSÃO        9

1 INTRODUÇÃO

        

O desbalanceamento de equipamentos pode gerar transtornos, devido ao excesso de vibração, que reduz a vida útil de mancais, rotores, entre outras peças. Com o objetivo de entender melhor esse fenômeno, foi escolhido um estudo de caso sobre o balanceamento de ventiladores industriais de grande porte. Segundo Lima (2006), a correção desse problema se dá pelo posicionamento “ótimo” de placas de desgaste e pela adição de uma massa de correção, utilizada para compensar o desbalanceamento. O foco desde trabalho será na utilização da massa de correção, uma vez que a otimização da posição das placas de desgaste depende de métodos numéricos e do conhecimento prévio da massa das placas e do número de hélices do ventilador.

Vamos estudar dois métodos corretivos que podem auxiliar na redução do desbalanceamento. O primeiro consiste em um método analítico, o método dos vetores. O segundo envolve a utilização um analisador de dois canais, comumente usado na indústria por fornecer resultados rápidos e precisos.

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

        

O excesso de vibração em máquinas rotativas pode ocasionar grandes problemas. Ela aumenta o desgaste de mancais, rotores, estruturas de suporte e outras peças, reduzindo a vida útil dos mesmos e gerando maiores gastos com manutenção. Podemos contornar esse problema através do balanceamento interno ou aumentando a precisão dos componentes da máquina. Com tolerâncias mais exigentes e um melhor acabamento superfícial nos elementos, a máquina apresentará menos problemas vibracionais. No entanto, sempre há restrições econômicas e de fabricação das peças, que restrigem o alcance dessa medida (RAO, 2009).

        O defeito mais comum encontrado em máquinas rotativas é provavelmente o desbalanceamento de rotores. O desbalanceamento é caracterizado pela presença de uma massa excêntrica em um disco rotativo. O método de solução para este problema é a remoção da massa ou a adição de uma massa equivalente que anule o desbalanceamento, fazendo com que o centro de massa fique alinhado com o centro de rotação.

O desbalanceamento de máquinas ocorre devido à erros durante a usinagem ou montagem de componentes, distorções no tamanho de parafusos e soldas, ou variações na densidade dos materiais empregados. Durante a operação, mesmo a presença de pequenas manchas de sujeira pode ocasionar em desbalanceamento. A limpeza se dá através do uso de espátulas, escovas ou solventes. Aplicações que envolvam o uso de fumos corrosivos ou abrasivos também podem agravar o desbalanceamento (THE NEW YORK BLOWER COMPANY).

O primeiro passo na aplicação do balanceamento é medir a amplitude de vibração e a fase do rotor. A amplitude de vibração é proporcional à força desbalanceadora, e a fase é um indicado da localização do desbalanceamento do disco de rotação.

3 ESTUDO DE CASO

3.1 BALANCEAMENTO EM UM PLANO

        Faremos um estudo sobre o balanceamento de ventiladores industriais. Eles possuem aproximadamente seis metros de diâmetro, e possuem um número de hélices que varia de 5 a 11. Para este caso, é indicado o balanceamento em um plano.

De acordo com Girdhar (2009), balanceamento em um plano é utilizado em ventiladores com a razão L/D menor que 0,5, sendo L o comprimento do ventilador e D o diâmetro. É recomendável que a velocidade de operação não exceda 1000 rpm. O balanceamento em um plano também é conhecido como balanceamento estático.

Figura 1: Ventilador industrial (LIMA, 2006).

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Primeiramente, é necessário determinar o peso e a localização do ponto pesado. O ponto pesado é a localização radial do ponto de massa excessivo que causa o desbalanceamento. Para determinamos a localização do ponto pesado, necessitamos saber previamente a localização do ponto alto. O ponto alto é a localização radial onde o eixo apresenta o deslocamento máximo durante a operação. Quando o ventilador opera abaixo da velocidade crítica, o ponto pesado e o ponto alto se encontram no mesmo lugar.