Vibração em Bombas Centrífugas: Limites ISO 10816-7, Causas e Pontos de Medição

1. ISO 10816-7 — norma específica para bombas rotodinâmicas

A série ISO 10816 avalia a vibração de máquinas por medições em partes não rotativas. A parte 7 trata de bombas rotodinâmicas para aplicações industriais com potência nominal acima de 1 kW, com medições nas caixas de mancal e também nos eixos. Pelo guia da Europump, os limites de zona valem para rotores com mais de 3 pás, e bombas projetadas para sólidos ou esgoto têm vibração maior.

Na linha FB, a FBCN e a FBOT, centrífugas, e a FBME, centrífuga multiestágio, estão no escopo. A FBE e a FBEI são bombas de engrenagens, de deslocamento positivo, e ficam fora; para elas, o alinhamento e a vibração seguem o manual de cada série. A ISO 10816-7 continua publicada, e a ISO registrou o projeto da ISO 20816-7 para substituí-la (open data da ISO, 23/09/2026).

As partes 1 e 3 já deram lugar à ISO 20816-1 e à ISO 20816-3. O escopo da ISO 20816-3 exclui as bombas rotodinâmicas, com remissão à ISO 10816-7, e abrange o motor elétrico de qualquer tipo com acoplamento flexível. Os limites são dados em velocidade, mm/s RMS; numa senoide, o RMS vale 0,707 do pico, e só se comparam leituras com a mesma faixa de frequência e o mesmo fator de escala (guia SKF).

2. Zonas de severidade A, B, C e D

Pelo resumo da Europump, a norma separa duas categorias. A categoria I reúne bombas que exigem alta confiabilidade, disponibilidade ou segurança, como as de líquidos tóxicos ou perigosos, serviço crítico, óleo e gás, química especial, nuclear ou geração de energia. A categoria II é a das aplicações gerais ou menos críticas, como líquidos não perigosos; bombas verticais suspensas acima de 600 rpm costumam entrar nela. Cada categoria tem limites até 200 kW e acima de 200 kW.

As zonas descrevem o estado da máquina: A, vibração de bomba recém-comissionada, na faixa de operação preferencial (POR); B, operação contínua sem restrição, na faixa admissível (AOR); C, operação limitada, insatisfatória para serviço contínuo; D, vibração severa o bastante para danificar a máquina. A tabela segue o resumo da Europump, que avisa não substituir o texto da norma quando a conformidade é exigida.

3. Pontos de medição padronizados — DE, NDE e axial

Meça em cada caixa de mancal da bomba nas três direções: vertical, horizontal e axial. O guia SKF chama os pontos do lado do acionamento de DEV, DEH e DEA e os do lado oposto de NDV, NDH e NDA. Ponha o sensor o mais perto possível do rolamento, fora de superfícies pintadas, zonas sem carga e juntas da caixa, e evite a carcaça, que pode vibrar por ressonância ou folga.

Para comparar leituras, repita o mesmo ponto, marcado com tinta ou um pequeno furo cônico, com o sensor a 90° ± 10° da superfície e pressão constante; base magnética ou sensor fixo são ainda melhores. Meça em regime normal, com os mancais em temperatura estável e a bomba no ponto de operação. Se a vibração de fundo, com a bomba parada, passa de 25% do valor em operação, pode ser preciso reduzir o efeito dela (Europump).

A direção já dá uma pista. A horizontal costuma mostrar mais vibração, porque a máquina é mais flexível nesse plano, e vibração horizontal excessiva é bom indício de desbalanceamento. A vertical costuma ser menor, pela rigidez da montagem e pela gravidade. A axial deveria ser pequena, mas desalinhamento e eixo empenado a aumentam. A confirmação vem do espectro (FFT) e da fase, como na seção seguinte.

4. Sete causas de vibração elevada e o que cada uma mostra

No manual de serviço da FBME (MSERV-08/01, Tabela 7), “vibração ou barulho excessivo” tem 23 causas possíveis, de sucção, instalação e defeitos mecânicos. O guia SKF propõe a análise por eliminação: identificar no espectro os múltiplos da rotação (1×, 2×, 3×), as frequências dos rolamentos e do rotor da bomba, as máquinas vizinhas e, no motor, a frequência da rede. As causas abaixo podem coexistir.

• Desbalanceamento: vibração em 1× a rotação, com a mesma amplitude em todas as direções radiais e sem harmônicos, salvo quando severo (guia SKF). Em bombas, desgaste irregular do rotor aparece como desbalanceamento, e a erosão por cavitação pode desbalanceá-lo (guia DOE/HI). Eixo empenado também dá 1×, com vibração axial. O manual FBME manda acertar os batimentos das peças e mede o batimento do eixo na região do rotor com relógio comparador, com limite de 0,05 mm.
• Desalinhamento: o angular dá vibração axial em 1× e o paralelo, radial em 2×, com defasagem de 180° através do acoplamento; com o 2× entre 50% e 150% do 1×, é provável dano ao acoplamento, e acima de 150% o desalinhamento é severo (guia SKF). Os manuais FBME e FBEI pedem desvio radial abaixo de 0,05 mm e angular abaixo de 0,6°, dos catálogos de acoplamento, e novo alinhamento na instalação definitiva, porque o transporte desalinha o conjunto.
• Cavitação e sucção: no manual FBME, bomba ou tubulação não totalmente cheia, altura de sucção elevada, NPSH insuficiente, válvula de pé subdimensionada ou obstruída e submergência insuficiente. O guia DOE/HI descreve estalos como bolinhas de gude passando pela bomba; a cavitação costuma ocorrer em vazão alta, à direita da curva, mas também pode surgir em vazão baixa, e a vibração que ela induz carrega a fundação e a tubulação.
• Vazão baixa e recirculação: o manual FBME pede operar acima da vazão mínima. Pelo guia DOE/HI, a vazão baixa cria recirculação interna na sucção ou na descarga do rotor, com dano parecido ao da cavitação; perto da vazão nula (shutoff), crescem a deflexão do eixo, a vibração e a carga nos mancais, que é mínima no BEP. O fabricante indica a POR e a AOR; pela Europump, a POR fica em geral entre 70% e 120% do BEP.
• Rolamentos e lubrificação: o manual FBME lista desgaste, eixo fora de centro, excesso ou falta de graxa ou óleo, montagem errada ou tipo inadequado, sujeira, ferrugem por água no suporte e condensação por resfriamento excessivo. Pelo guia SKF, os defeitos aparecem em múltiplos não inteiros da rotação: BPFO (pista externa), BPFI (pista interna), frequência da esfera e FTF (gaiola); no início, as tabelas ISO de severidade ajudam pouco, e o envelope de aceleração detecta o defeito mais cedo.
• Base, folga e ressonância: o manual FBME liga fundação não rígida à vibração e manda grautear a base para uma fixação sólida. Pelo guia SKF, a folga estrutural dá 1× com defasagem de 180° entre pés, base e fundação quando a máquina balança; a folga de componentes dá uma série de harmônicos da rotação ou de meia rotação; a ressonância aparece como aumento forte de amplitude, com mudança de fase, numa frequência de excitação.
• Tubulação: esforços transmitidos pela tubulação e pelos suportes estão entre as causas de desalinhamento do guia SKF. O manual FBME alinha os flanges de sucção e recalque à tubulação com a base nivelada, antes de apertar os chumbadores, e confere o alinhamento de novo depois do graute e das conexões. Pelo guia DOE/HI, vibração alta cria cargas de fadiga que trincam suportes e fundações, e bomba muito superdimensionada pode induzi-la.

5. Baseline de fábrica e de campo — FAT, aceitação no local e balanceamento

A ISO 10816-7 também dá valores de aceitação, diferentes para o ensaio na fábrica (FAT) e para a medição no local, dentro da POR e da AOR (tabela, pelo resumo da Europump). Na FB, o plano de FAT e o relatório do ensaio em bancada são entregáveis definidos por projeto; quando a vibração entra no FAT, a norma, a categoria, a faixa de operação, os pontos e a unidade vão para o plano de ensaio.

Registre também uma referência no campo, depois do comissionamento, com as condições de operação. O guia DOE/HI compara as medições com dados tomados quando a máquina começou a operar, e o guia SKF aceita como baseline uma leitura após revisão ou com a máquina comprovadamente bem. Se a bomba sobe de zona, procure o que mudou na instalação ou no equipamento: tubulação, alinhamento, sucção ou rolamentos.

Balanceamento é outra verificação. A ISO 21940-11, que substituiu a ISO 1940-1, fixa procedimentos e tolerâncias de desbalanceamento residual para rotores de comportamento rígido: o desbalanceamento residual admissível, os planos de correção e como considerar os erros do processo de balanceamento. Não é o limite de vibração da bomba instalada, que se avalia pela ISO 10816-7.

Pelo resumo da Europump, a ISO 5199 e a ISO 9905 pedem atingir os limites de vibração com balanceamento no grau G6.3. O manual de serviço da FBME indica balanceamento estático e dinâmico do rotor em G6.3 (item 12.2). Nas demais séries, o grau vem dos documentos do fornecimento.

6. Programa de monitoramento de rotina

O manual de serviço da FBME põe a vibração na manutenção preventiva: na inspeção diária, ruídos e vibrações anormais; na mensal, os níveis de vibração e a temperatura dos mancais; na semestral, o alinhamento do conjunto e o reaperto da bomba, do motor e da base. Em outras bombas, a frequência sai da criticidade e do histórico. O guia DOE/HI ressalta que a mudança ao longo do tempo diz mais que um retrato isolado do espectro.

No monitoramento contínuo, o resumo da Europump dá valores recomendados de alarme, cerca de 1,25 vez o limite superior da zona B, e de desarme, cerca de 1,25 vez o da zona C (tabela). A vibração deve ficar acima do valor por uns 10 s antes de disparar, para evitar alarmes e paradas falsos. Pelo guia SKF, se a emissão acústica (SEE) do rolamento sobe, encurte os intervalos e acompanhe também envelope, temperatura e vibração.

Na consulta à FB, envie a identificação da bomba, o ponto de operação (vazão, pressão e rotação), os pontos, as direções, a unidade e a faixa de frequência da medição, a tendência e os espectros. Os serviços pós-venda publicados incluem partida e comissionamento, ensaio de desempenho em bancada com escopo definido para o projeto e contratos de manutenção das linhas FB; a forma de atendimento, as verificações e os registros são definidos na proposta.