Você já se perguntou o que alimenta o maquinário do qual dependemos diariamente? De turbinas a vapor a motores elétricos, as máquinas rotativas desempenham um papel fundamental em vários setores. Esta postagem do blog explora os diferentes tipos de máquinas rotativas, incluindo seus componentes e funções. Ao final, você terá uma compreensão clara de como essas máquinas operam e de sua importância em nosso mundo. Mergulhe de cabeça para aprender sobre os mecanismos fascinantes que mantêm nosso mundo moderno girando!
A maioria das máquinas incorpora componentes rotativos.
Máquinas rotativas referem-se às máquinas cuja função principal é realizada por meio de movimento rotacional, especialmente aquelas em que os principais componentes giram em alta velocidade.
Os tipos de máquinas rotativas são diversos e incluem turbinas a vapor, turbinas a gás, compressores centrífugos, geradores, bombas, turbinas de água, ventiladores e motores elétricos.
Os principais componentes dessas máquinas consistem em rotores, sistemas de rolamentos, estatores e carcaças de unidades, bem como acoplamentos.
A velocidade de rotação dessas máquinas pode variar de algumas dezenas a várias centenas de milhares de rotações por minuto. Alguns exemplos de máquinas rotativas típicas são descritos abaixo.
Uma turbina a vapor é uma máquina de energia rotativa que converte a energia do vapor em trabalho mecânico, também conhecida como rotor a vapor.
Ele é usado principalmente como motor principal para geração de energia, mas também pode acionar diretamente várias bombas, ventiladores, compressores e hélices de navios.
Além disso, a exaustão ou a extração intermediária de uma turbina a vapor pode ser utilizada para atender às necessidades de aquecimento em ambientes industriais e domésticos.
Um compressor centrífugo funciona transferindo energia para um gás por meio de um rotor, aumentando assim sua pressão.
Ele pode consistir em um único estágio ou em vários estágios. Esse tipo de compressor se enquadra na categoria de compressores de lâmina rotativa, também conhecidos como turbocompressores.
No compressor centrífugo, a rotação de alta velocidade do rotor exerce uma força centrífuga sobre o gás, e a expansão no canal difusor aumenta ainda mais a pressão do gás.
Um gerador elétrico é um dispositivo mecânico que converte várias formas de energia em energia elétrica.
Originada durante a Segunda Revolução Industrial, foi desenvolvida pela primeira vez pelo engenheiro alemão Siemens em 1866.
Alimentados por turbinas de água, turbinas a vapor, motores a diesel ou outros dispositivos mecânicos, os geradores transformam a energia gerada pelo fluxo de água, fluxo de ar, combustão de combustível ou fissão nuclear em energia mecânica.
Essa energia mecânica é então convertida em energia elétrica pelo gerador. Os geradores têm uma ampla gama de aplicações na produção industrial e agrícola, na defesa, na tecnologia e na vida cotidiana.
Uma bomba de água é um dispositivo mecânico projetado para transportar ou pressurizar líquidos.
Ele transfere a energia mecânica do motor principal ou de outras fontes de energia externas para o líquido, aumentando sua energia.
É usado principalmente para o transporte de vários líquidos, incluindo água, óleo, soluções ácido-base, emulsões, suspensões e metais líquidos.
A bomba também pode lidar com misturas de líquidos e gases, bem como com líquidos contendo sólidos em suspensão.
Um ventilador é um dispositivo mecânico que depende da entrada de energia mecânica para aumentar a pressão do gás e expelir o gás.
É um tipo de maquinário de fluido acionado, com uma pressão de escape menor que 1,5×105Pa. Os ventiladores são amplamente utilizados para ventilação, extração de poeira e resfriamento em fábricas, minas, túneis, torres de resfriamento, veículos, navios e edifícios.
Eles também são usados para ventilação e extração de ar em caldeiras e fornos industriaispara resfriamento e ventilação em aparelhos de ar condicionado e eletrodomésticos, para secagem e seleção de grãos, bem como para fluxo de ar em túneis de vento e inflação e propulsão de hovercrafts.
O motor elétrico é um dispositivo que converte energia elétrica em energia mecânica. Ele foi projetado com base no fenômeno de rotação de uma bobina eletrificada sob a força de um campo magnético.
Dependendo da fonte de energia usada, os motores são categorizados em motores de corrente contínua e motores de corrente alternada.
A maioria dos motores em sistemas de energia são motores de corrente alternada, que podem ser síncronos ou assíncronos. O motor elétrico consiste basicamente em um estator e um rotor.
A direção da força exercida sobre o fio eletrificado no campo magnético está relacionada à direção da corrente e às linhas do campo magnético.
O princípio de funcionamento de um motor elétrico é a força exercida pelo campo magnético sobre a corrente, fazendo com que o motor gire.
A função principal das máquinas rotativas é executada por seus componentes rotativos, sendo o rotor o elemento mais importante.
A vibração e o ruído anormais são os principais indicadores de mau funcionamento em máquinas rotativas. Os sinais de vibração, manifestados em domínios de amplitude, frequência e tempo, revelam informações cruciais sobre falhas na máquina.
Portanto, uma compreensão abrangente dos mecanismos de vibração em máquinas rotativas sob várias condições de falha é essencial para o monitoramento operacional eficaz e para aumentar a precisão do diagnóstico de falhas.
Com base na natureza da vibração mecânica, as vibrações de máquinas rotativas podem ser classificadas em três categorias distintas:
A vibração forçada, também chamada de vibração síncrona, resulta de forças de excitação externas contínuas e periódicas.
Esse tipo de vibração extrai continuamente energia do ambiente externo para compensar as perdas de energia devido ao amortecimento, mantendo assim uma amplitude de vibração consistente dentro do sistema.
Notavelmente, a vibração em si não influencia a força perturbadora. As causas comuns de vibração forçada incluem desequilíbrio de massa do rotor, acoplamentos desalinhados, atrito estático no rotor, componentes mecânicos soltos e danos aos elementos ou rolamentos do rotor.
A frequência característica da vibração forçada é invariavelmente igual à frequência da força perturbadora. Por exemplo, a vibração forçada induzida pelo desequilíbrio da massa do rotor exibe uma frequência de vibração que coincide consistentemente com a frequência da velocidade de rotação.
A vibração autoexcitada decorre de forças alternadas geradas pelo movimento interno da máquina durante a operação. Essas forças alternadas cessam naturalmente quando a vibração é interrompida.
A frequência da vibração autoexcitada corresponde à frequência natural (ou crítica) da máquina, independente de qualquer frequência de excitação externa.
As manifestações comuns de vibração autoexcitada em máquinas rotativas incluem o turbilhão de óleo e a oscilação do filme de óleo, causadas principalmente pela resistência interna do rotor e pelo atrito entre os componentes estáticos e dinâmicos.
Em comparação com a vibração forçada, a vibração autoexcitada ocorre de forma mais abrupta e com intensidades de vibração mais altas, podendo causar danos graves à máquina em um curto espaço de tempo.
A vibração forçada não estável é uma variante da vibração forçada acionada por distúrbios externos.
Ela compartilha a frequência do distúrbio, mas, de forma exclusiva, a própria vibração influencia reciprocamente a magnitude e a fase do distúrbio. Consequentemente, tanto a amplitude quanto a fase da vibração flutuam.
Por exemplo, a deformação térmica irregular localizada no eixo do rotor adiciona efetivamente uma massa desequilibrada ao rotor, causando variações na amplitude e na fase da vibração.
Essas mudanças na amplitude e na fase, por sua vez, afetam a magnitude e a localização da deformação térmica irregular, resultando em variações contínuas na vibração forçada.
A compreensão desses tipos de vibração é fundamental para a implementação de estratégias eficazes de monitoramento de condições e para o desenvolvimento de algoritmos avançados de diagnóstico de falhas para máquinas rotativas.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
PT_BR 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
RU 
KO