Una macchina rotante in esercizio trasmette alla propria struttura un’energia residua che nessuna equilibratura elimina del tutto. Saperla quantificare in modo ripetibile è il presupposto di qualunque programma di manutenzione su condizione: capire come misurare vibrazioni e oscillazioni significa produrre numeri confrontabili nel tempo, non impressioni raccolte con la mano appoggiata sul carter.
La differenza fra un rilievo utile e un numero privo di valore sta quasi sempre nel metodo, non nello strumento. Se il punto di appoggio cambia da una campagna all’altra, se la macchina non è alla stessa condizione di carico, se la banda di frequenza non è quella prevista dalla norma, i valori raccolti non sono confrontabili nemmeno con sé stessi. Le norme della serie ISO 20816 e la ISO 13373-1 esistono proprio per fissare queste condizioni al contorno.
Nelle sezioni che seguono la misura è descritta come una sequenza operativa: preparazione della macchina e del punto, scelta della grandezza e della banda, esecuzione del rilievo nelle tre direzioni, lettura del valore efficace rispetto alle zone di valutazione, registrazione del dato e verifica periodica della catena di misura. È l’ordine in cui il lavoro va eseguito in campo, ed è anche l’ordine in cui va documentato.
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Preparazione della macchina e del punto di rilievo
La misura inizia molto prima di appoggiare il sensore. Si definisce la condizione di esercizio a cui portare la macchina — carico, velocità e temperatura di regime — perché un rilievo eseguito a freddo o a carico parziale non è confrontabile con lo storico. Si individuano poi i punti di misura permanenti, di norma sui supporti dei cuscinetti, dove il percorso meccanico verso l’elemento rotante è più corto e rigido. Ogni punto va marcato in modo indelebile e riportato su uno schema della macchina, così che l’operatore successivo lo ritrovi senza interpretazioni. La superficie va liberata da vernice spessa, ruggine e sporco: la ISO 13373-1 richiede un appoggio piano e pulito. Si verifica infine l’integrità della catena di misura, con cavo non sollecitato e alimentazione carica, annotando temperatura ambiente e stato del basamento.
Scelta della grandezza e della banda di frequenza
La grandezza da acquisire dipende da ciò che si vuole vedere. Per la severità complessiva la ISO 20816 fa riferimento alla velocità di vibrazione in valore efficace nella banda 10-1000 Hz, estesa verso il basso fino a 2 Hz sulle macchine a bassa velocità di rotazione: è l’indicatore che meglio correla con l’energia trasmessa alla struttura. Lo spostamento serve alle basse frequenze e alle misure relative d’albero; l’accelerazione, in banda larga, mette in evidenza i difetti di rotolamento e l’ingranamento, che vivono a frequenze alte. Si imposta quindi il filtro coerente con la banda dichiarata e si verifica che il sensore abbia risposta piatta sull’intervallo scelto, come richiesto dalla ISO 2954 agli strumenti destinati alla misura della severità. Il fondo scala si fissa prima del rilievo, non si corregge a posteriori.
Come misurare vibrazioni e oscillazioni punto per punto
Il fissaggio del sensore determina la banda realmente utilizzabile molto più dello strumento. Il montaggio a vite su piastra solidale conserva la risposta fino a diversi kilohertz; la base magnetica la riduce sensibilmente; la punta di contatto tenuta a mano è accettabile solo alle basse frequenze e introduce dispersione fra operatori diversi. Su ogni punto si rileva nelle tre direzioni, orizzontale, verticale e assiale, perché squilibrio, disallineamento e cedimento del basamento si manifestano lungo direzioni diverse. Si attende la stabilizzazione della lettura e si acquisiscono almeno tre rilievi consecutivi per direzione, scartando i valori discordanti solo dopo averne verificata la causa. La velocità di rotazione al momento del rilievo va registrata insieme al valore: senza di essa il confronto con le campagne precedenti perde significato.
Lettura del valore efficace e zone di valutazione
Il valore efficace di velocità si confronta con le zone di valutazione della ISO 20816, che distingue quattro fasce: A per le macchine di nuova messa in servizio, B per l’esercizio illimitato, C per l’esercizio limitato in attesa di intervento, D per i livelli che possono produrre danno. I limiti dipendono dal gruppo a cui la macchina appartiene e dal tipo di supporto, rigido o flessibile, quindi la classificazione va decisa prima di leggere qualunque soglia. Più del valore assoluto conta la tendenza: un incremento marcato rispetto al riferimento iniziale è un segnale di allarme anche quando il limite di fascia non è superato. Il criterio di accettazione va scritto nel piano di controllo, con due soglie distinte di allerta e di fermata, e non improvvisato davanti al dato.
Registrazione del dato e verifica periodica dello strumento
Ogni rilievo va registrato con punto, direzione, grandezza, banda, condizione di carico, velocità di rotazione, strumento impiegato e operatore: è il minimo per rendere il dato tracciabile e riutilizzabile in un’analisi di tendenza. La ISO 18436-2 definisce i livelli di qualifica del personale che esegue e interpreta le misure di vibrazione, ed è il riferimento a cui legare l’abilitazione interna. La catena di misura va verificata periodicamente su un calibratore a frequenza e ampiezza note, con esito registrato e cadenza fissata; cavi, connettori e basi magnetiche si controllano a vista a ogni campagna. Quando l’oggetto della misura è l’esposizione dell’operatore e non la macchina, il riferimento cambia ed è la ISO 5349.
Per il quadro completo delle grandezze in gioco, degli scenari applicativi e delle soluzioni di rilievo disponibili rimandiamo alla pagina dedicata a Vibrazioni e oscillazioni.
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