Para entender o Oil Whirl e o Oil Whip, é essencial compreender o funcionamento de um mancal hidrodinâmico.

1. Formação da Cunha de Óleo: A rotação do eixo arrasta o óleo lubrificante para uma folga convergente, gerando uma zona de alta pressão hidrodinâmica (a “cunha de óleo”). Essa pressão sustenta o eixo, separando-o da superfície do mancal.

2. Forças de Reação do Filme: A força gerada pela cunha de óleo não atua apenas na direção oposta à carga (verticalmente para cima), mas possui também uma componente perpendicular. É essa força perpendicular que, sob certas condições, pode empurrar o eixo em uma órbita, iniciando a precessão. [Ref: Norma API 670, Machinery Protection Systems].

3. O Início do Oil Whirl: O fenômeno de “Oil Whirl” começa quando as forças desestabilizadoras do filme de óleo superam as forças de amortecimento do sistema (provenientes do próprio óleo e da estrutura). O eixo começa a orbitar a uma frequência subsíncrona característica, que corresponde à velocidade média de circulação do óleo no mancal.

4. A Transição para Oil Whip: A condição se torna crítica quando a máquina opera em velocidades aproximadamente duas vezes superiores à sua primeira velocidade crítica. Nesse ponto, a frequência do Oil Whirl (≈0.5x a rotação) se aproxima da frequência natural do rotor. O sistema entra em ressonância, a frequência de precessão “trava” na frequência crítica, e a amplitude cresce drasticamente. O amortecimento do sistema torna-se negativo, alimentando a instabilidade.