Este artigo descreve a análise de vibrações em bases de máquinas, nomeadamente o critério da DMC para chassis e respetivos maciços.

Foca-se nas bases de máquinas rígidas. Não são referidas as que estão apoiadas em apoios antivibratórios, cujo tema é tratado num artigo sobre aislamiento de vibraciones.

Os problemas na bases e fixação das máquinas são comuns, especialmente em máquinas alternativas, mas são pouco focadas na literatura de análise de vibrações de máquinas rotativas.

Não existe nomeadamente um critério ISO para os níveis de vibrações nas suas bases. Efetivamente todos os critérios existentes nas normas ISO, para máquinas rotativas, são para medidas efetuadas nas chumaceiras.

Funções da base de uma máquina

A estrutura de apoio (base/bancada) de uma máquina, por ejemplo, um grupo motobomba de veio horizontal — que suporta o motor elétrico e a bomba, geralmente ligados por um acoplamento — desempenha várias funções essenciais:

una)     Suporte estrutural e distribuição de cargas

• Sustenta o peso do motor e da bomba, distribuindo essas cargas de forma uniforme para a fundação.
• Absorve os esforços estáticos e dinâmicos gerados durante o funcionamento (peso próprio, binário do motor, reações hidráulicas).

segundo)    Manutenção do alinhamento

• Garante e preserva o alinhamento correto entre o veio do motor e o veio da bomba, essencial para evitar desgaste prematuro do acoplamento, dos rolamentos e dos empanques/selos mecânicos.
• Fornece rigidez suficiente para que esse alinhamento não se degrade com vibrações, dilatações térmicas ou esforços de arranque/paragem.

do)     Amortecimento e controlo de vibrações

• Reduz a transmissão de vibrações ao pavimento/fundação e ao próprio conjunto, contribuindo para o funcionamento suave e silencioso.
• Em muitos casos incorpora ou permite a instalação de apoios antivibratórios.

re)    Fixação à fundação

• Possui furação ou chumbadouros (parafusos de fixação) para ancorar o conjunto ao maciço de fundação, garantindo estabilidade e evitando deslocamentos durante o funcionamento.

mi)     Referência dimensional e de nivelamento

• Assegura o nivelamento correto do conjunto, indispensável para o correto funcionamento dos rolamentos e para evitar cargas assimétricas.
• Mantém as cotas corretas em relação às tubagens de aspiração e compressão.

F)       Facilidade de manutenção

• Permite o acesso e a desmontagem/substituição de componentes (motor, bomba, enganche) sem necessidade de intervenções na fundação.
• Em bases metálicas comuns, possibilita o realinhamento através de calços e parafusos de afinação.

sol)     Proteção e contenção

• Em algumas soluções, a base inclui uma bacia ou rebordo para recolha de fugas de óleo, massa lubrificante ou água, evitando contaminação do pavimento.
• Contribui também para a proteção contra corrosão (bases pintadas, galvanizadas ou em betão).

h)    Suporte de acessórios

• Serve de apoio para elementos complementares como o resguardo do acoplamento (proteção de segurança), suportes de tubagem, ou placas de identificação.

Para que a base desempenhe cabalmente estas funções, é fundamental que seja suficientemente rígida face ao sistema de chumaceiras da máquina que suporta — conceito que se detalha de seguida.

O que é uma base de máquina rígida

Na Norma API 541 – Form-Wound Squirrel-Cage Induction Motors — 375 kW (500 Horsepower) and Larger, é referido (em tradução livr):

“A rigidez de uma fundação é uma quantidade relativa. Deve ser comparada com a rigidez do sistema de chumaceiras da máquina. A razão entre a vibração da chumaceira e a vibração da fundação é uma grandeza característica para a avaliação das influências da flexibilidade da fundação. Uma indicação de que uma fundação é maciça é se as amplitudes de vibração da fundação (em qualquer direção) próximas aos pés da máquina ou à estrutura de base forem inferiores a 30% das amplitudes que poderiam ser medidas na chumaceira adjacente em qualquer direção.”

Esta afirmação, aplicada a motores elétricos, também é válida para outras máquinas rotativas de veio horizontal.

Critério de avaliação DMC para níveis de vibrações em bases rígidas de máquinas rotativas

Tendo em conta o critério anteriormente referido, o de que o nível de vibrações na base não deve ser superior a um terço do medido da chumaceira, pode-se usar os critérios de avaliação de vibrações definidos na ISO 20816 e construir um critério de avaliação de vibrações em base de máquinas. Tal como na ISO 20816, os valores apresentados correspondem a velocidade de vibração RMS (valor eficaz).

De acordo com este critério da DMC os valores são iguais a 30% do definido nas diversas normas ISO.

Assim para as máquinas abrangidas pela YO ASI 20816-3, ter-se-ia o seguinte critério.

Recorda-se que, na convenção da ISO 20816, as fronteiras A/B, B/C e C/D delimitam zonas de avaliação crescentes: a zona A corresponde a máquinas novas, a zona B a valores considerados aceitáveis para funcionamento a longo prazo sem restrições, a zona C a níveis que restringem o funcionamento a curto prazo (recomendando-se ação corretiva) e a zona D a valores considerados suficientes para causar dano à máquina.

mesa 1 – Proposta de limites da zona de avaliação para vibração em base de máquinas no âmbito da ISO 20816-3 (mm / s)

Níveis de vibrações aceitáveis na base de uma máquina alternativa

Na norma ISO 20816-8 – Vibrações mecânicas — Medição e avaliação das vibrações das máquinas — Parte 8: Sistemas de compresores alternativos, são referidos limites de vibrações para pontos da fixação da máquina.

1 – Posições dos parafusos de fixação da estrutura do compressor

Figura 1 – Esquema de pontos de medida num compressor alternativo vertical

Nesta norma, para este tipo de máquina, são definidos os limites que podem ser vistos na tabela a seguir apresentada.

mesa 2 – Limites da zona de avaliação para vibração para Compressores Verticais, em V e em W (mm / s)

Compresor	Velocidade de Vibração (mm / s)
	A/B	ANTES DE CRISTO	CD
Fundações	2,0	3,0	4,5
Estrutura	5,3	8,0	12,0

Os valores de vibração indicados nas Tabelas 2 aplicam-se a sistemas de compressores montados em fundações rígidas. Isto significa que o compressor e o motor de acionamento estão montados diretamente sobre as fundações de betão. Se o compressor e o motor de acionamento estiverem montados num chassis, este deve ser suficientemente rígido e estar montado diretamente sobre as fundações de betão.

Análise de vibrações em bases de máquinas – ejemplo

Por solicitação de uma unidade fabril efetuou-se, con una analizador de vibraciones, um diagnóstico por Análisis de vibraciones en uno compressor alternativo, de amoníaco de uma indústria alimentar, que apresentava vibrações excessivas. Na fotografia a seguir apresentada pode ser vista a máquina em causa.

Figura 2 – Compressor de amoníaco

No esquema podem ser vistos os resultados das medidas efetuadas, en la dirección vertical, na estrutura de apoio.

Figura 3 – Resultados das medidas nos pontos de medida na estrutura de apoio do grupo, en la dirección vertical.

Observe-se como as medidas do lado das correias têm valores superiores ao lado oposto e também superiores aos limites definidos na Tabela 2.

Esta assimetria de valores levou a suspeitar que existia um desaperto da estrutura do lado das correias.

Efetuada uma inspeção visual tal foi confirmado conforme se vê no filme a seguir apresentado.

Análise de vibrações em bases de máquinas – conclusión

Na ausência de um critério ISO específico para vibrações medidas em bases de máquinas rotativas, o critério da DMC — obtido a partir da relação de 1/3 entre a vibração na base e a vibração na chumaceira, referida na API 541 — permite estabelecer limites de avaliação praticáveis, aplicáveis a partir dos critérios já definidos na ISO 20816. O caso de estudo reforça a importância de incluir a estrutura de apoio nos programas de análise de vibrações de máquinas rotativas.

referencias

API 541 – Form-Wound Squirrel-Cage Induction Motors — 375 kW (500 Horsepower) and Larger.

YO ASI 20816-3:2022 – Mechanical vibration — Measurement and evaluation of machine vibration — Part 3: Industrial machines with power ratings above 15 kW and rated speeds between 120 r/min y 30 000 rpm.

YO ASI 20816-8 – Mechanical vibration — Measurement and evaluation of machine vibration — Part 8: Reciprocating compressor systems.