Strumenti per misura di vibrazioni e stato macchine

Gli strumenti per la misura di vibrazioni valutano lo stato di salute delle macchine rotanti analizzando le vibrazioni che producono. Ogni cuscinetto, ingranaggio o girante genera un livello di vibrazione caratteristico quando è sano; quando un difetto comincia a svilupparsi, la vibrazione cambia in modo riconoscibile. Misurarla permette di capire come sta una macchina senza smontarla, e soprattutto di accorgersi di un problema prima che diventi un guasto. È il fondamento della manutenzione predittiva.

Questa pagina spiega quali grandezze si misurano, che cosa rivelano sullo stato della macchina e come si imposta un controllo basato sulle vibrazioni. È rivolta al manutentore e al tecnico dell’affidabilità che deve sorvegliare macchine rotanti.

Che cosa si misura

La vibrazione si descrive con più grandezze, ciascuna sensibile a fenomeni diversi. Lo spostamento misura l’ampiezza del movimento ed è legato agli sbilanciamenti alle basse frequenze. La velocità di vibrazione è la grandezza più usata per il giudizio complessivo sullo stato della macchina. L’accelerazione è sensibile agli urti e alle alte frequenze, tipiche dei difetti dei cuscinetti. Scegliere la grandezza giusta è il primo passo per una diagnosi corretta.

Grandezza	Sensibile a
Spostamento	Sbilanciamenti, basse frequenze
Velocità	Stato complessivo della macchina
Accelerazione	Urti, difetti dei cuscinetti

Che cosa rivela la vibrazione

Il valore complessivo della vibrazione dice se la macchina sta bene o male, ma è l’analisi in frequenza a dire perché. Ogni difetto produce vibrazioni a frequenze caratteristiche, legate alla velocità di rotazione e alla geometria dei componenti: uno sbilanciamento vibra alla frequenza di rotazione, un disallineamento ai suoi multipli, un difetto di un cuscinetto a frequenze proprie del cuscinetto. Leggere lo spettro delle vibrazioni permette quindi non solo di sapere che c’è un problema, ma di identificarne la causa, distinguendo uno sbilanciamento da un cuscinetto in avaria.

Manutenzione predittiva

La forza della misura di vibrazioni sta nel confronto nel tempo. Misurando periodicamente una macchina si costruisce una storia del suo stato: finché i valori restano stabili la macchina è sana, quando cominciano a salire un difetto si sta sviluppando. Questo consente di programmare l’intervento prima del guasto, evitando fermi improvvisi e danni maggiori. Rispetto alla manutenzione a scadenza fissa, quella predittiva basata sulle vibrazioni interviene solo quando serve, e prima che sia troppo tardi.

• Scegliere la grandezza di vibrazione adatta al difetto cercato.
• Misurare sempre negli stessi punti e nelle stesse condizioni.
• Usare l’analisi in frequenza per identificare la causa.
• Costruire una storia dei valori per cogliere le tendenze.
• Programmare l’intervento sulla base dell’andamento, non del calendario.

Sensori e taratura

Il sensore tipico è l’accelerometro, applicato alla macchina nei punti di misura. Il suo montaggio è critico: un fissaggio instabile altera la misura alle alte frequenze, proprio dove si annidano i difetti dei cuscinetti. La ripetibilità dei punti e del metodo di fissaggio è essenziale per confrontare misure nel tempo. Come ogni strumento, l’accelerometro e la catena di misura vanno tarati periodicamente contro riferimenti riferibili, perché una deriva falserebbe il confronto storico su cui si basa la diagnosi.

Questa famiglia chiude la categoria Sensori di processo: velocità, lunghezza, distanza e colore e si collega ai sensori di giri e monitoraggio della velocità di rotazione, con cui condivide la sorveglianza dello stato delle macchine.