Compreendendo o crescimento térmico e seu impacto no alinhamento do eixo

A equipe de manutenção fez tudo certo: eles desligaram o motor, fizeram medições precisas do alinhamento do eixo e fizeram os ajustes necessários. Em temperatura ambiente, os números eram perfeitos. Mas algumas horas após a inicialização, algo estava errado.

A máquina estava vibrando mais do que o esperado. Os rolamentos estavam mais quentes do que o normal. Os acoplamentos mostravam sinais de desgaste prematuro. Em poucas semanas, a equipe soluciona o problema novamente, imaginando o que eles tinham perdido. A maioria dos técnicos presume que se uma máquina estiver alinhada em repouso, ela permanecerá assim. Mas uma vez que o sistema esteja instalado e funcionando, o calor muda tudo. 

A expansão térmica é a força silenciosa que altera o alinhamento do eixo quando as temperaturas aumentam. Conforme o equipamento rotativo esquenta, os componentes de metal se expandem — às vezes em meros milésimos de polegada, às vezes em milímetros. Ambientes de alta temperatura, como usinas de energia e refinarias, são especialmente vulneráveis ​​a essa mudança térmica dinâmica.

Antecipar-se ao crescimento térmico pode ser a diferença entre uma operação tranquila e quebras frequentes. Os técnicos podem se beneficiar ao saber como levar em conta a expansão térmica durante o alinhamento e levar em conta as mudanças conforme as máquinas esquentam.

A mudança invisível: como o calor altera o alinhamento

Embora a maioria das equipes entenda que o calor causa expansão, elas não percebem o quão imprevisível isso pode ser. Aquecimento desigual, propriedades de materiais variáveis ​​e pesos de carga diferentes significam que o crescimento térmico nem sempre acontece da maneira que você esperaria. E como a expansão térmica ocorre em todas as direções, as mudanças de alinhamento nem sempre são lineares ou uniformes. Uma parte da máquina pode aquecer mais rápido do que outra, ou um material pode se expandir mais do que sua contraparte próxima.

Portanto, um alinhamento que parece perfeito na oficina pode, de repente, se transformar em desalinhamento no campo. Isso pode levar a:

• Vibração excessiva
• Maior consumo de energia
• Falha prematura do rolamento e da vedação
• Tempo de inatividade não planejado

E desalinhamento do eixo não é a única preocupação. Se uma máquina esquentar mais do que o esperado, isso pode indicar desgaste dos rolamentos, ineficiências elétricas ou outros problemas subjacentes. Mesmo com lubrificação adequada, o atrito ainda gera calor. Motores e componentes elétricos aumentam a carga à medida que a resistência aumenta em seus circuitos. 

Se não for controlado, o que começa como um problema de alinhamento de expansão térmica pode se transformar em um problema de confiabilidade muito maior, custando milhares em tempo de inatividade, reparos e perda de produção.

O cálculo que muda tudo

Então, como você se prepara para o desalinhamento do crescimento térmico, dada sua imprevisibilidade e variabilidade de uma máquina para outra? 

Comece entendendo exatamente quanto movimento está acontecendo — e onde. Isso significa medir quanta expansão térmica você pode esperar de cada máquina.

Para prever a expansão térmica, você precisa de três números:
  
 1. Mudança de temperatura (T) – Diferença entre temperatura ambiente e temperatura de operação
 2. Comprimento do eixo (L) – Distância da base da máquina até a linha central do eixo
 3. Coeficiente de material (C) – A taxa na qual o metal se expande por grau de mudança de temperatura

Crescimento térmico = T x L x C

Por exemplo, se um eixo de aço inoxidável começa em 70 graus Fahrenheit, aquece até Graus 130, e é 10 polegadas de comprimento, ele crescerá: 60 × 10 × 0.0000074 = 0.00444 polegadas.

Isso é pouco menos de cinco milésimos de polegada — pequeno, mas suficiente para desalinhar máquinas rotativas.

Como se manter um passo à frente do crescimento térmico

Saber o quanto uma máquina irá expandir é o primeiro passo — compensar isso é o próximo.

Aqui estão as boas notícias: o crescimento térmico não precisa ser um jogo de adivinhação. Ao planejá-lo durante o alinhamento, você pode garantir que os eixos permaneçam alinhados dentro das especificações quando mais importa. Em vez de realinhar após o crescimento térmico, você pode prever o movimento inserindo previamente os alvos de crescimento térmico no RotAlign Touch, ajuste conforme necessário e acerte na primeira tentativa. Veja como:

Identificar riscos de expansão térmica 

Revise os dados de temperatura anteriores do seu equipamento e meça as temperaturas operacionais reais em vez de depender de estimativas. As especificações do fabricante oferecem um ponto de partida útil, mas confirmá-las com dados reais garante maior precisão e confiabilidade.

Deixe a Calculadora de Crescimento Térmico ROTALIGN Touch Fazer o Trabalho

Com RotAlign Touch, o ajuste para crescimento térmico é simples.

Basta inserir três valores:

• Temperatura inicial (quando a máquina está desligada)
• Temperatura de operação (quando operando em carga máxima)
• Distância da base da máquina até a linha central do eixo

O sistema calcula automaticamente a compensação exata de crescimento térmico necessária — sem necessidade de cálculos complexos.

Veja as mudanças em tempo real

RotAlign TouchO recurso Live Trend rastreia como os eixos se movem à medida que a máquina aquece dinamicamente, permitindo que você veja se o crescimento térmico ocorre uniformemente ou se o desalinhamento se desenvolve em uma direção mais do que na outra. 

O sistema utiliza sensores laser de alta precisão para monitorar as mudanças de posição à medida que a máquina passa da partida a frio para a operação plena. Assim que a máquina liga e começa a aquecer, o dispositivo registra cada mudança de posição — rastreando o crescimento térmico vertical e horizontal à medida que a temperatura sobe. Quando a máquina atinge a temperatura operacional máxima, o sistema captura o estado final do alinhamento. Os técnicos podem usar esses dados para definir metas de alinhamento precisas, garantindo que, uma vez ocorrida a expansão térmica, os eixos sejam posicionados exatamente onde deveriam estar. Portanto, ao alinhar com base no comportamento real da máquina, você elimina a tentativa e erro de corrigir o desalinhamento após a partida.

O Live Trend também monitora a deformação da tubulação e o movimento da máquina relacionado ao processo durante as fases de aceleração e desaceleração, fornecendo uma visão completa de como as forças atuam no seu equipamento ao longo do seu ciclo operacional. E como o alinhamento é apenas parte da equação, o Live Trend também monitora a vibração da máquina, ajudando a detectar sinais precoces de desequilíbrio, deformação excessiva ou desenvolvimento de falhas antes que elas se agravem.

Alinhe uma vez, execute suavemente

Com RotAlign Touch à mão, a contabilização do crescimento térmico é rápida, precisa e sem esforço — para que você possa alinhar com confiança e manter suas máquinas funcionando com eficiência máxima.

Um fabricante global de turbinas aprendeu isso em primeira mão. Suas máquinas estavam perfeitamente alinhadas no momento do desligamento, mas após a partida, tudo mudou. Altas velocidades e temperaturas extremas faziam com que os eixos se deslocassem de forma imprevisível, criando problemas de vibração que os métodos tradicionais de alinhamento não conseguiam detectar.

utilização RotAlign Touch, eles monitoraram a posição do eixo durante o aquecimento e a operação completa. Os dados revelaram por que suas máquinas não estavam alinhadas e o que precisava ser mudado. 

🔗 Veja o estudo de caso completo.

Você está se alinhando para o futuro?

Você não acertaria seu relógio na hora errada e esperaria estar no horário certo. Então, por que alinhar uma máquina à temperatura ambiente e esperar que ela permaneça assim quando estiver esquentando?

Com RotAlign Touch, você pode levar em conta a expansão térmica antes que ela desequilibre a máquina. No mundo real, as máquinas não apenas funcionam — elas se movem, expandem e se acomodam dinamicamente. E se o seu alinhamento não levar isso em conta, você estará sempre um passo atrás.

Com RotAlign Touch, você pode alinhar como sua máquina é executado, não como isso descansa.