Come si legge una vibrazione, quando quel numero dice qualcosa

In breve

• La ISO 20816-3 misura quanto vibra una macchina, non che cosa ha.
• Il numero è la velocità efficace a banda larga, fra 10 e 1000 Hz, letta sui cuscinetti.
• Le quattro zone A, B, C, D cambiano con il gruppo della macchina e con il supporto.
• Zona B non vuol dire “a norma”, e non esiste una certificazione ISO 20816-3.

La grandezza giusta, nella banda giusta

Su una macchina rotante puoi misurare accelerazione, velocità o spostamento: la stessa vibrazione raccontata in tre modi. La norma usa la velocità efficace (RMS) a banda larga, letta sui cuscinetti o subito accanto, e tiene come indice di severità il valore più alto rilevato.

• Efficace vuol dire mediato in energia.
• A banda larga vuol dire che nel numero finisce tutto ciò che cade nella banda, senza distinguere le righe dello spettro. Ne esce un valore solo: dice quanto vibra, non che cosa ha.
• La banda è 10-1000 Hz. Sotto i 600 giri/min parte da 2 Hz; sotto i 120 giri/min la scala in velocità non si applica. Se lo strumento integra fino a 3 kHz il numero viene uguale o più alto, perché somma energia che la scala non considera.

Le quattro zone

La norma non dà un limite unico ma quattro zone, separate da tre confini che cambiano con gruppo e supporto.

Zona	Cosa significa
A	Fascia in cui di norma si colloca una macchina appena messa in servizio
B	Compatibile con l’esercizio prolungato, senza limitazioni
C	Non adatta all’esercizio continuo: si tira avanti il tempo di organizzare l’intervento
D	Livello abbastanza alto da poter danneggiare la macchina

Il secondo criterio, il più utile ogni giorno. Un aumento o una diminuzione del valore che superi il 25% del confine B/C è significativo, soprattutto se improvviso, e apre un’indagine. Il riferimento è il confine B/C, non il valore di partenza.

Zona B non vuol dire “a norma”. I confini non sono specifiche di accettazione, né livelli di allarme: l’accettazione di una macchina nuova è oggetto di accordo fra costruttore e cliente. La frase corretta è “ricade in zona B secondo i criteri della ISO 20816-3”. Non esiste una certificazione ISO 20816-3.

Due gruppi soli

Prima di guardare qualsiasi numero assegna la macchina a un gruppo. Sono due: i gruppi 3 e 4 erano le pompe, eliminati nel 2009.

Gruppo	Come si riconosce	Costruzione tipica
1	Oltre 300 kW nominali; macchine elettriche con altezza d’asse H da 315 mm in su	Cuscinetti a strisciamento
2	Oltre 15 kW e fino a 300 kW; macchine elettriche con H da 160 a meno di 315 mm	Cuscinetti volventi, oltre 600 giri/min

Conta la potenza nominale della macchina che gira, non la resa dell’impianto: una macchina da 50 kW di resa può avere un motore sotto i 15 kW, e in quel caso è fuori campo. Su una macchina elettrica non usare la sola potenza: l’altezza d’asse H (ISO 496) si legge dalla designazione del motore.

Supporto rigido o flessibile

Non descrive quanto è massiccio il basamento. Confronta due frequenze: quella con cui la macchina scuote il supporto, di norma la rotazione, e la più bassa frequenza propria dell’insieme macchina più supporto, nella direzione in cui misuri. Se la seconda sta sopra la prima con un margine dell’ordine di un quarto, il supporto è rigido; altrimenti flessibile. Se non si ricava da disegni e calcolo, si determina per prova.

Casi tipici: motori elettrici medi e grandi, soprattutto lenti, rigidi; gruppi verticali e macchine oltre 10 MW, flessibili. La stessa macchina può essere rigida in verticale e flessibile in orizzontale: ogni misura si confronta con la classe della propria direzione.

I confini per il gruppo 2

Confine	Supporto rigido	Supporto flessibile
A / B	1,4 mm/s	2,3 mm/s
B / C	2,8 mm/s	4,5 mm/s
C / D	4,5 mm/s	7,1 mm/s

Velocità efficaci, banda 10-1000 Hz, misura radiale su cuscinetti e supporti, assiale sui reggispinta, in regime stazionario. Per il gruppo 1 i confini sono più alti: 4,5 mm/s è il limite superiore della zona C per il gruppo 2 su supporto rigido, ed è il confine B/C per il gruppo 1. Stesso numero, giudizio opposto.

La tabella completa della norma (gruppo 1 e spostamenti) è protetta da copyright e si consulta presso UNI. Prima di mettere questi valori in un capitolato o in una soglia di allarme, riscontrali sulla copia ufficiale.

Che cosa questa scala non copre

Il campo è preciso: macchine industriali accoppiate, oltre 15 kW, fra 120 e 30 000 giri/min, misurate in situ. E c’è una cosa che la scala non fa mai: dire che cosa si è rotto.

Fuori campo, e dove guardare invece:

• Pompe rotodinamiche: ISO 10816-7.
• Compressori volumetrici rotativi e motopompe sommerse: fuori campo. Compressori alternativi: ISO 20816-8.
• Macchine alternative: ISO 10816-6. Turbine eoliche: ISO 10816-21.
• Turbine a gas sopra 3 MW: ISO 20816-4. Turbine a vapore e generatori sopra 40 MW: ISO 20816-2.
• Centrali idroelettriche e di pompaggio: ISO 20816-5.
• Ventilatori: in genere solo sopra 300 kW; per gli altri, accordo fra le parti e ISO 14694.

L’errore più frequente: la pompa. Su un gruppo pompa più motore con giunto flessibile i due lati si valutano con norme diverse: i cuscinetti del motore con la ISO 20816-3, il corpo pompa con la ISO 10816-7. Applicare al corpo pompa i confini del gruppo 2 è scorretto, anche se lo fanno in tanti.

Perché il confronto sia valido

1. Misura sul cuscinetto o sul suo alloggiamento. Mai su carter di ventole, lamiere sottili o coperture.
2. Due direzioni radiali ortogonali per ogni supporto; su macchine verticali o inclinate aggiungi la posizione con la lettura più alta.
3. Macchina in regime: temperatura, velocità, carico, portata e pressione nominali. In avviamento, arresto e risonanza i confini non si applicano.
4. Velocità o carico variabili: misura in tutte le condizioni in cui la macchina resta a lungo, e prendi il valore più alto.
5. Confronti nel tempo: stessa posizione, stesso orientamento, condizioni equivalenti. Se sospetti vibrazione trasmessa da fuori, misura anche a macchina ferma.