Equilibragem de Bombas: Como Reduzir a Vibração e Prolongar a Vida Útil das Vedações Mecânicas

O efeito do desequilíbrio no funcionamento da bomba

O desequilíbrio num impulsor de bomba surge pelas mesmas causas que noutros equipamentos:

Causas do desequilíbrio:

• Erosão das pás: desgaste desigual provocado pelo líquido bombeado, especialmente quando contém partículas abrasivas
• Danos por cavitação: destruição da superfície das pás por implosão de bolhas de cavitação
• Corrosão: corrosão química num meio agressivo
• Acumulação de depósitos: acumulação de sais, incrustações e produtos bombeados
• Defeitos de reparação: substituir ou reparar por soldadura pás individuais sem posterior reequilibragem

As consequências do desequilíbrio para as bombas:

• Vibração do veio: cria um desvio radial que é transmitido à vedação
• Aumento da carga nos rolamentos: a vida útil pode cair de 5 anos para 6–12 meses
• Caudal instável: pulsações na pressão e no caudal
• Aumento do consumo de energia: 10–15% de custos de eletricidade desperdiçados
• Ruído e vibração: transmitidos através das tubagens a todo o sistema

O problema da vedação mecânica

A vedação mecânica é um dos componentes mais vulneráveis de uma bomba centrífuga. Funciona em condições exigentes: alta pressão, meio agressivo e fricção constante.

Como o desequilíbrio destrói a vedação:

1. Desvio radial do veio: a vibração causada pelo desequilíbrio provoca um desvio do veio (afastamento do eixo em relação à sua posição nominal)
2. Perda da integridade de contacto: as faces da vedação separam-se periodicamente e deslizam
3. Desgaste acelerado: desgaste desigual das faces, sobreaquecimento
4. Fugas: aparecimento de uma fuga e necessidade de substituição frequente da vedação

Equilibrar atempadamente um impulsor de bomba representa uma poupança direta em vedações mecânicas dispendiosas.

A relação entre desequilíbrio e cavitação

A cavitação é a formação e o colapso de bolhas de vapor num líquido quando a pressão desce abaixo da pressão de vapor saturado. É um fenómeno perigoso que destrói as pás do impulsor.

Como o desequilíbrio e a cavitação interagem:

A cavitação provoca desequilíbrio:

• A erosão por cavitação destrói as pás de forma desigual
• Isto cria uma assimetria de massa → desequilíbrio

O desequilíbrio agrava a cavitação:

• A vibração causada pelo desequilíbrio cria pulsações no caudal
• O caudal instável intensifica a cavitação
• Desenvolve-se um círculo vicioso

O som característico da cavitação é o de "gravilha a ser triturada". Se ouvir este som e a vibração for instável, resolva primeiro o problema hidráulico e só depois equilibre.

Métodos de equilibragem de bombas

Método 1: Equilibragem do impulsor na máquina

Quando é utilizado: durante uma revisão geral da bomba, quando o impulsor foi retirado.

Vantagens:

• Elevada precisão de equilibragem para o componente individual
• É possível simultaneamente maquinar novamente e reparar por soldadura pás desgastadas
• Condições controladas de oficina

Procedimento:

1. O impulsor é montado num mandril de equilibragem (um veio auxiliar)
2. A equilibragem é efetuada em 1 ou 2 planos
3. Após a montagem da bomba, recomenda-se uma equilibragem de verificação no estado montado

Método 2: Equilibragem da bomba como conjunto (no local)

Quando é utilizado: para bombas instaladas, sem desmontagem.

Vantagens:

• Tempo de paragem mínimo (2–4 horas em vez de vários dias)
• Equilibragem de todo o sistema, tendo em conta o acoplamento, o alinhamento e os rolamentos reais
• Poupança na desmontagem/remontagem

Procedimento:

1. Os sensores de vibração são colocados nos alojamentos dos rolamentos da bomba
2. Um tacómetro laser é apontado ao acoplamento ou ao veio
3. A equilibragem é efetuada pelo método das 3 execuções (ver o artigo sobre metodologia)
4. As massas de correção são colocadas no disco traseiro do impulsor (quando acessível)

Metodologia detalhada: Equilibragem com o Balanset-1A passo a passo

Uma abordagem combinada

Na prática, é frequentemente utilizada uma combinação de métodos:

1. Durante a reparação: equilibragem do impulsor numa máquina (equilibragem grosseira)
2. Após a montagem: conclusão da equilibragem da bomba montada no local

Isto garante uma vibração mínima de todo o conjunto, tendo em conta todos os fatores: acoplamento, alinhamento e rigidez das tubagens.

Recomendações práticas

Quando é necessária a equilibragem da bomba

• Após uma revisão geral: equilibrar sempre após substituir o impulsor ou o veio, ou reparar pás
• Quando surge vibração: se a bomba começou a vibrar ou a funcionar de forma mais ruidosa do que o habitual
• Após danos por cavitação: a cavitação destrói as pás de forma desigual → desequilíbrio
• Periodicamente em bombas críticas: bombas de alimentação de caldeiras e bombas de circulação — uma vez a cada 1–2 anos
• Quando as vedações são substituídas com frequência: se uma vedação dura menos de um ano, verificar o equilíbrio

Especificidades da equilibragem de diferentes tipos de bombas

Bombas centrífugas:

• Normalmente equilibradas num plano (se o impulsor for estreito)
• Para projetos de aspiração dupla — em 2 planos
• Grau de qualidade de equilibragem: G6.3

Bombas multiestágio:

• Cada impulsor é equilibrado separadamente
• Depois, todo o rotor montado é equilibrado
• Um procedimento mais complexo que exige experiência

Bombas submersíveis:

• Equilibradas num banco especial
• As forças hidrodinâmicas são tidas em conta

Verificações antes da equilibragem

Deve verificar-se:

1. Alinhamento bomba-motor: o desalinhamento do veio produz vibração a 2× — a equilibragem não ajudará
2. Estado dos rolamentos: não é permitida folga
3. Ausência de cavitação: o ruído característico de "gravilha", vibração instável
4. Limpeza do impulsor: os próprios depósitos criam desequilíbrio
5. Fixações: todos os parafusos devem estar apertados

Após a equilibragem

O que verificar:

• Vibração reduzida para a zona A ou B (segundo a ISO 20816)
• Estabilidade das leituras de pressão e caudal
• Ausência de fugas pela vedação
• Temperatura dos rolamentos (deve estar dentro dos limites)

Verificações periódicas:

Para bombas críticas, recomenda-se a monitorização da vibração uma vez por trimestre. Um aumento gradual da vibração na frequência de rotação (1×) é um sinal de desequilíbrio em desenvolvimento.