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Come scegliere strumenti per misura di vibrazioni e stato macchine: criteri e casi d’uso

La scelta parte dalla domanda a cui si vuole rispondere: sapere se una macchina stia peggiorando o capire perché. Da qui discendono il livello di analisi, la grandezza restituita, il campo di frequenza, il tipo di trasduttore e la scelta fra ronda periodica e sorveglianza continua.

Una pompa gira come sempre, il ciclo produttivo non è cambiato, e in reparto qualcuno dice che «si sente diversa». Da quel momento serve un numero al posto di un’impressione, e il numero deve essere confrontabile con quello del mese scorso. Chi deve dotarsi di strumenti per misura di vibrazioni e stato macchine come scegliere il livello di analisi adeguato se lo chiede quasi sempre in questo momento, quando la sensazione va tradotta in un dato che regga una decisione di fermo o di prosecuzione.

Il punto di partenza non è il catalogo delle funzioni disponibili, ma la domanda a cui si vuole rispondere. «La macchina sta peggiorando?» e «perché sta peggiorando?» sembrano la stessa cosa e non lo sono: la prima chiede un valore sintetico ripetibile nel tempo, la seconda chiede di scomporre il segnale e riconoscere da dove arriva. Sono due mestieri diversi e chiedono apparecchi diversi, con costi, tempi di rilievo e competenze di lettura molto lontani fra loro.

Le vibrazioni meccaniche misurate sulle parti non rotanti hanno criteri di valutazione descritti dalla UNI ISO 20816, mentre la UNI ISO 13373 inquadra il monitoraggio delle condizioni e la diagnostica. Sono il riferimento tecnico dentro cui collocare la scelta: dicono che cosa si misura, dove e con quale grandezza, e di conseguenza restringono molto il campo delle soluzioni sensate per un dato parco macchine.

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Due domande diverse rivolte alla stessa macchina

Chiedere se una macchina stia peggiorando significa cercare un indicatore sintetico, stabile, che possa essere ripetuto ogni mese dalla stessa persona in pochi minuti e messo in una serie storica. Chiedere perché stia peggiorando significa invece cercare la firma di un meccanismo: uno squilibrio, un accoppiamento, un rotolamento imperfetto, un ingranamento. La prima domanda si accontenta di un valore e di una soglia; la seconda vuole vedere come l’energia si distribuisce fra le frequenze. Molte aziende sbagliano la dotazione perché comprano l’apparecchio per la seconda domanda quando in realtà devono ancora costruire la risposta alla prima, e finiscono con uno strumento potente usato da nessuno. Conviene decidere quale delle due domande è oggi il problema reale, e riconoscere che la seconda ha senso solo quando la prima ha già prodotto una storia di dati.

Valore di severità oppure spettro: due livelli di analisi

Il primo bivio è fra un apparecchio che restituisce un valore complessivo di severità e uno che restituisce anche uno spettro. Il primo è rapido, si impara in mezza giornata, produce un dato che chiunque può annotare e confrontare con i criteri della UNI ISO 20816. Il secondo scompone il segnale in componenti e permette di collegare un aumento a una parte precisa del cinematismo, ma richiede di conoscere la velocità di rotazione, i rapporti di trasmissione e la geometria dei rotolamenti, altrimenti lo spettro resta un disegno senza lettura. Esiste una via intermedia molto usata: apparecchi che danno il valore complessivo e, in parallelo, alcuni indicatori sintetici sulle bande alte, utili come campanello senza pretendere una diagnosi. Per un parco macchine ampio e poco presidiato è spesso la scelta più ragionevole. Il criterio di decisione, in pratica, è quante persone useranno l’apparecchio e con quale frequenza: una dotazione che richiede un’interpretazione esperta a ogni rilievo si giustifica solo se quella competenza è stabilmente disponibile in azienda o presso un servizio esterno.

Grandezza restituita e banda utile rispetto ai giri

Accelerazione, velocità e spostamento descrivono lo stesso moto, ma mettono in evidenza zone diverse dello spettro: lo spostamento pesa le componenti lente, la velocità la fascia intermedia dove si collocano gli squilibri e i disallineamenti, l’accelerazione le componenti rapide legate ai rotolamenti e agli ingranamenti. La grandezza da privilegiare dipende quindi dalle macchine da seguire. Un parco di ventilatori e pompe lente vive nella fascia intermedia; una linea con moltiplicatori, mandrini o riduttori veloci sposta l’informazione utile molto in alto. Da qui discende il criterio più concreto: verificare che il campo di frequenza dichiarato e la dinamica dell’apparecchio coprano gli ordini di rotazione che interessano, con margine. Uno strumento che si ferma prima non sbaglia il numero, semplicemente non vede la parte di segnale che avrebbe dovuto raccontare qualcosa.

Come scegliere, punto per punto, gli strumenti di misura delle vibrazioni e dello stato delle macchine

Definito il livello di analisi, restano le decisioni che determinano l’uso quotidiano. Il tipo di trasduttore e il modo di accoppiamento disponibile sulla macchina vanno valutati insieme agli attacchi già presenti o predisponibili sui supporti. Poi la forma del servizio: rilievo periodico con apparecchio portatile, oppure catena installata in permanenza. Il portatile costa meno per macchina e copre parchi ampi, ma dipende dalla disponibilità di una persona e dall’accessibilità dei punti; l’installato sorveglia senza intervento umano e ha senso su poche unità critiche o dove l’accesso in marcia è problematico. Contano infine la gestione dei punti e delle rotte, la memoria, lo scarico dei dati e la costruzione degli andamenti storici, oltre alle condizioni ambientali e di temperatura dei punti da raggiungere. Un apparecchio che non consente di richiamare il punto esatto e la condizione di rilievo costringe a ricostruire tutto a mano, e la serie storica si degrada da sola nel giro di poche campagne.

Situazioni tipiche di impiego e classificazione delle unità

Quattro situazioni ricorrono con regolarità. La ronda periodica su un parco macchine chiede rapidità, rotte preordinate e un dato sintetico. Il collaudo dopo un intervento chiede un rilievo circostanziato in condizioni note, da conservare come punto di partenza. La sorveglianza continua riguarda poche unità il cui fermo blocca la produzione. La verifica dopo un riallineamento o un’equilibratura chiede invece di confrontare prima e dopo sulla stessa configurazione. In tutti i casi le soglie vanno riferite alla classificazione della macchina prevista dalla UNI ISO 20816, non a un valore generico, e la conferma metrologica della catena di misura si organizza secondo i principi della UNI EN ISO 10012.

Una volta chiarite la domanda, la grandezza e la forma del servizio, il confronto fra le soluzioni disponibili diventa molto più rapido.

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