Teoria e Prática do Equilíbrio Dinâmico: Um Guia Completo

Publicado em 22 de julho de 2025 | Categoria: Conhecimento Especializado

1. O que é um rotor e porque ocorre a vibração?

Um rotor é um corpo que gira em torno de um eixo e é suportado por mancais. Estas superfícies de apoio (muitas vezes chamadas de moentes) transferem as cargas para os rolamentos.

Num rotor idealmente equilibrado, a sua massa está distribuída simetricamente em torno do eixo de rotação. Durante a rotação, cada elemento é sujeito a uma força centrífuga, dirigida para fora. Num rotor equilibrado, as forças centrífugas de elementos simétricos anulam-se mutuamente, e a força total sobre os rolamentos é nula.

No entanto, se esta simetria for perturbada (por exemplo, por uma massa desigual), surge uma força centrífuga não equilibrada. Esta força muda de direção a cada rotação e cria uma carga dinâmica sobre os rolamentos, o que leva ao seu desgaste acelerado e a vibrações.

Equilíbrio é o processo de eliminar este desequilíbrio através da adição direcionada de massas de compensação para restaurar a simetria do rotor.

2. Rotores Rígidos vs. Flexíveis

Dependendo da resistência do material e da magnitude das forças centrífugas, distinguem-se dois tipos de rotores:

• Rotores Rígidos: Estes deformam-se apenas insignificantemente sob a ação das forças centrífugas à velocidade de operação. A maioria dos rotores na engenharia mecânica geral enquadra-se nesta categoria, e os métodos aqui descritos aplicam-se a eles.
• Rotores Flexíveis: A sua deformação não pode ser negligenciada e requer métodos de equilíbrio mais complexos. Um rotor pode comportar-se como um rotor rígido a baixas velocidades e como um rotor flexível a altas velocidades.

3. Tipos de Desequilíbrio: Estático e Dinâmico

Já abordámos esta importante diferença num artigo separado, mas aqui fica a ideia central:

• O desequilíbrio estático existe mesmo com o rotor parado. O "ponto pesado" roda para baixo devido à gravidade. É típico de rotores estreitos, em forma de disco.
• O desequilíbrio dinâmico (ou de momento) ocorre apenas durante a rotação. É causado por duas massas desequilibradas em planos diferentes, que criam um momento de inclinação. Este tipo de desequilíbrio é típico de rotores longos e não pode ser corrigido estaticamente.

Teoricamente, está provado que para a eliminação completa do desequilíbrio de um rotor rígido, são suficientes **dois pesos de correção** em dois planos diferentes. Estes compensam tanto o desequilíbrio estático como o dinâmico.

4. As Verdadeiras Causas da Vibração

É importante compreender que o desequilíbrio não é a única causa de vibrações. O equilíbrio só pode eliminar as vibrações causadas por uma distribuição de massa assimétrica.

Por isso, é crucial: Um mecanismo defeituoso deve primeiro ser reparado e só depois equilibrado. O equilíbrio não pode substituir uma reparação!

5. O Problema da Ressonância

Cada sistema mecânico tem uma frequência natural. Se a velocidade de operação do rotor se aproximar desta frequência natural, a amplitude da vibração aumenta drasticamente – ocorre uma ressonância mecânica. Neste estado, um equilíbrio normal é impossível, pois pequenas alterações na velocidade levam a mudanças maciças na vibração.

Um mecanismo corretamente projetado deve ser concebido de modo que a sua velocidade de operação esteja longe da frequência de ressonância. As máquinas de equilíbrio que operam abaixo da sua frequência de ressonância são consideradas "de apoio rígido" (doresonant), enquanto as que operam acima são consideradas "de apoio flexível" (soft-bearing).