1. Descrizione del problema e ambito di applicazione

Le vibrazioni eccessive nelle apparecchiature rotanti industriali (pompe, ventilatori, compressori, motori elettrici) sono un indicatore primario di difetti meccanici e idrodinamici. Una diagnosi tempestiva previene guasti catastrofici, distruzione dei cuscinetti, danni alle guarnizioni e tempi di fermo delle linee di produzione nelle imprese ucraine.

Classificazione della criticità secondo ISO 10816 / ISO 18163:

Zona A (0 – 1,8 mm/s RMS): Apparecchiature nuove o rinnovate. Normale.
Zona B (1,8 – 4,5 mm/s RMS): Condizione consentita per il funzionamento continuo a lungo termine senza restrizioni.
Zona C (4,5 – 11,2 mm/s RMS): Condizione insoddisfacente. L'operazione è possibile solo per un tempo limitato. È necessario pianificare le riparazioni.
Zona D (> 11,2 mm/s RMS): Condizione critica. Alto rischio di guasto improvviso. Arresto immediato dell'attrezzatura.

2. Misure di sicurezza

ATTENZIONE! LA SICUREZZA PRIMA DI TUTTO!

Blocco/Tagout (LOTO): prima di eseguire qualsiasi misurazione meccanica su alberi esposti o lavori di risoluzione dei problemi, scollegare completamente l'alimentazione e bloccare l'interruttore principale secondo la procedura LOTO (standard EN 1037).

Conservazione dell'energia: considera la pressione residua nei sistemi idraulici/pneumatici e l'energia potenziale delle molle compresse o delle masse sospese.

DPI: utilizzare occhiali di sicurezza, elmetti di protezione, scarpe con punta di metallo e indumenti attillati (senza capi allentati o lacci) per evitare di rimanere intrappolati nelle parti rotanti (la distanza minima di sicurezza dagli alberi esposti è di 0,5 metri).

Superfici calde: la temperatura dell'alloggiamento del cuscinetto può superare gli 80 °C. Utilizzare guanti resistenti al calore.

3. Strumenti diagnostici necessari

Strumento	Specifica/modello	Intervallo di misurazione	Scopo
Vibroanalizzatore/Spettroanalizzatore	Analizzatore FFT portatile (con una risoluzione di almeno 3200 linee)	0,5 – 10.000 Hz, velocità di vibrazione (mm/s), accelerazione di vibrazione ($m/s^2$), spettro FFT	Determinazione delle armoniche, dei picchi di squilibrio, dei disallineamenti e dei difetti dei cuscinetti.
Sistema di allineamento alberi laser	Sistema ottico biassiale	Precisione fino a 0,01 mm a una distanza massima di 10 m	Misurazione accurata del disallineamento radiale e assiale (disallineamento angolare e parallelo).
Lo stroboscopio è digitalizzato	Stroboscopio a LED	60 - 12.000 giri al minuto	Arresto visivo degli elementi rotanti per controllo accoppiamenti, pale e fondazioni.
Pirometro/Termocamera	Termometro a infrarossi (ottica D:S 50:1)	-20 °C ... +500 °C (precisione ±1%)	Controllo della temperatura dei supporti.
Multimetro digitale	Vero valore efficace (CAT IV 600 V)	Tensione, corrente, resistenza (fino a 40 MΩ)	Diagnostica degli avvolgimenti del motore elettrico per squilibrio elettrico e irregolarità del gap.

4. Lista di controllo per la valutazione iniziale

Parametro/Evento	Cosa controllare/registrare	Norma/Limiti consentiti
Modalità operativa dell'apparecchiatura	La vibrazione si è verificata all'avvio, sotto carico o al minimo? Cambia quando si passa ad un'altra velocità (VF)?	Funzionamento stabile ai giri nominali (±2%).
Storia del servizio	Sono stati recentemente effettuati interventi di sostituzione dei cuscinetti, centratura, saldature vicino al telaio o smontaggio della frizione?	Nessuna manomissione senza riallineamento.
Le condizioni della fondazione e degli elementi di fissaggio	L'integrità dei bulloni di ancoraggio, l'assenza di crepe nella base di cemento, la presenza dell'effetto "piede zoppo".	Il momento di stringere le ancore secondo il passaporto; spazio sotto le zampe < 0,05 mm.
Lubrificazione dei cuscinetti	Marca del lubrificante, ora dell'ultima lubrificazione, assenza di contaminazione e troppopieno/riempimento insufficiente.	Riempiendo l'alloggiamento con un lubrificante consistente del 30-50%.

5. Schema a blocchi sistematico della diagnostica

PASSO 1: analisi iniziale del livello di vibrazione complessivo e dello spettro di frequenza
- Misurare la velocità di vibrazione (mm/s RMS) nelle direzioni orizzontale, verticale e assiale su ciascun supporto del cuscinetto.
- SE il valore totale supera 4,5 mm/s (Zona C), THEN procedi all'analisi dello spettro FFT.
  - IF è dominato da un picco a $1 imes ext{RPM}$ nella direzione radiale → PROBLEMA: squilibrio del rotore (vedi passaggio 2A).
  - IF dominato da picchi a $1 imes$, $2 imes$ e $3 imes ext{RPM}$ nelle direzioni assiale e radiale → PROBLEMA: disallineamento degli alberi (vedi passaggio 2B).
  - SE frequenze non sincrone elevate (BPFO, BPFI, BSF, FTF) o accelerazione ad alta frequenza rilevata → PROBLEMA: difetto del cuscinetto (vedi passaggio 2C).
  - SE la vibrazione aumenta bruscamente quando viene raggiunta una determinata velocità di rotazione → PROBLEMA: risonanza (vedi passaggio 2D).

6. Matrice "Sintomo - Causa"

Sintomo/Segno spettrale	Probabili cause (per grado)	Test diagnostico	Risultato atteso quando si conferma la causa
$1 volte ext{RPM}$ radiale (ampiezza elevata)	1. Squilibrio del rotore 2. Eccentricità dell'albero 3. Asta piegata	Misura dell'angolo di fase; arresto per inerzia e riavvio.	Fase stabile per $1 ora ext{RPM}$; l'ampiezza diminuisce proporzionalmente al quadrato della diminuzione della velocità.
$1 imes, 2 imes, 3 imes ext{RPM}$ assiale e radiale	1. Disallineamento angolare o parallelo del giunto 2. Deformazione del telaio	Controllo con sistema di livellamento laser; misure di fase sull'accoppiamento ($180^\circ$ differenza di fase in direzione assiale).	Non rispetto del parallelismo/angolo con le tolleranze ISO (> 0,05 mm per velocità > 1500 giri/min).
Alte frequenze asincrone (BPFO, BPFI) + bande laterali	1. Elementi volventi o piste scheggiati 2. Usura del separatore 3. Tensione di adattamento errata	Misurazione dell'accelerazione ad alta frequenza (HFE) / impulsi d'urto (dB); revisione dello spettro di frequenza.	Superamento dei valori di soglia degli impulsi d'urto (> 25 dBv); frequenze distinte del difetto di rilevamento nello spettro.
Aumento delle vibrazioni alla frequenza di rotazione ($1 imes ext{RPM}$) o doppia ($2 imes ext{RPM}$), che aumenta bruscamente in un intervallo ristretto di rivoluzioni	1. Risonanza intrinseca della struttura o fondazione 2. Una crepa nel supporto	Bump test con apparecchiatura ferma; controllando la frequenza di eccitazione.	Coincidenza della frequenza propria della struttura ($f_n$) con la frequenza operativa di rotazione (±10%).

7. Analisi dettagliata della causa principale (analisi della causa principale)

7.1. Squilibrio del rotore

Perché si verifica: Distribuzione della massa non uniforme rispetto all'asse di rotazione. Si verifica a causa di depositi di prodotto (nelle ventole/pompe), usura corrosiva, erosione delle pale, perdita dei pesi di bilanciamento o danni meccanici durante le riparazioni.

Come confermare: Lo spettro mostra un picco chiaramente dominante a $1 imes ext{RPM}$ nelle direzioni orizzontale e verticale. La differenza di fase tra i sensori orizzontali su un supporto è di circa $90^\circ - 105^\circ$.

Conseguenze: Sovraccarico dei cuscinetti, usura accelerata dei nodi di supporto, crepe secondarie nell'alloggiamento.

7.2. Disallineamento

Perché si verifica: Errori di installazione, espansione termica dell'unità quando si raggiunge la temperatura operativa, cedimento della fondazione o allentamento dei bulloni di montaggio della scatola del cambio/motore.

Come confermare: Lo spettro mostra ampiezze elevate a $1 ora ext{RPM}$, $2 ore ext{RPM}$, a volte $3 ore ext{RPM}$. La vibrazione assiale è superiore al 50% della radiale massima. Durante il controllo con il laser è stato rilevato uno spostamento angolare o parallelo degli assi al di sopra delle tolleranze.

Conseguenze: Rottura degli alberi, distruzione degli elementi elastici dei giunti, surriscaldamento dei cuscinetti.

7.3. Difetti dei cuscinetti volventi (difetti dei cuscinetti)

Perché si verifica: Violazione del regime di lubrificazione, ingresso di umidità/abrasivi, sovraccarico, adattamento errato alla tensione o corrosione elettrica (flusso di corrente attraverso il cuscinetto proveniente dai convertitori di frequenza).

Come confermare: La comparsa di armoniche non sincrone nella zona ad alta frequenza (BPFO - anello esterno, BPFI - anello interno, BSF - elementi volventi). Un aumento del livello del parametro generalizzato degli impulsi d'urto.

Conseguenze: Inceppamento del rotore, distruzione del separatore, danni alle superfici di appoggio dell'albero e dell'alloggiamento.

7.4. Risonanza

Perché si verifica: Coincidenza della frequenza di eccitazione (frequenza di rotazione, frequenza di innesto dei denti) con la frequenza naturale delle oscillazioni della struttura (telaio, tubazioni, fondazione).

Come confermare: esecuzione di un bump test utilizzando un analizzatore di spettro e un martello con un dispositivo di memorizzazione inerte in stato di arresto. Rilevamento della frequenza di auto-oscillazione, che è pari alla velocità operativa.

Conseguenze: Rottura catastrofica dei bulloni della fondazione, rottura per fatica delle strutture di supporto metalliche.

8. Procedure dettagliate per la risoluzione dei problemi

8.1. Eliminazione dello squilibrio del rotore

Arrestare l'apparecchiatura, eseguire la procedura LOTO.
Pulire accuratamente le superfici di lavoro del rotore (giranti, pale) da aderenze e depositi tecnologici.
Eseguire il bilanciamento in situ su due piani (per rotori rigidi e flessibili secondo ISO 21940-11).
- Installa il sensore di vibrazione e il sensore ottico di velocità (contagiri).
- Misurare lo squilibrio iniziale (ampiezza e fase).
- Posizionare un carico di prova di massa nota nella posizione specificata.
- Calcola e installa i carichi correttivi saldando o fissando su sedili speciali. La coppia di serraggio delle viti di fissaggio del carico della classe di resistenza 10.9 per la filettatura M8 è di 30 N·m, per M10 è di 58 N·m.
Esegui un controllo di follow-up: il livello di vibrazione non deve superare la Zona B per ISO 10816.

8.2. Correzione del disallineamento degli alberi

Arrestare l'unità, bloccare l'alimentazione (LOTO), consentire all'apparecchiatura di raffreddarsi a temperatura ambiente per eliminare la deriva termica.
Smontare il coperchio protettivo della frizione. Ispezionare gli elementi elastici del giunto per individuare eventuali crepe e usura.
Installare il sistema di centraggio laser sugli alberi di azionamento e dell'attrezzatura condotta.
Immettere i parametri geometrici delle distanze tra i sensori e i punti di riferimento nel terminale di controllo del sistema.
Ruota gli alberi (minimo $180^\circ$) e leggi la differenza attuale.
Regolare la posizione delle gambe utilizzando piastre di spessoramento in acciaio calibrate. Spostamento parallelo ed errore angolare consentiti dopo la regolazione: meno di 0,03 mm per velocità di 3000 giri/min.
Stringere i bulloni di fissaggio delle gambe con una chiave dinamometrica in modo incrociato (coppia di serraggio per bulloni M16 di classe 8.8 — 195 N·m).
Ripetere la misurazione laser per confermare il risultato dopo il soffio.

8.3. Sostituzione di un cuscinetto difettoso

Arrestare l'attrezzatura, applicare LOTO, rimuovere le cinghie/il giunto e rimuovere il gruppo cuscinetto.
Pulire il collo dell'albero e l'alloggiamento. Controllare il diametro del collo con un micrometro (tolleranza di adattamento del cuscinetto sull'albero: l'adattamento $k5$ o $m5$ viene solitamente utilizzato per il normale gioco radiale). L'eccentricità radiale del collo dell'albero non deve superare 0,012 mm.
Riscalda il nuovo cuscinetto con un riscaldatore a induzione a una temperatura non superiore a 110 °C (monitorare con una termocamera o una termocoppia). È vietato utilizzare fiamme libere!
Montare rapidamente il cuscinetto sul collo dell'albero fino in fondo nelle spalle. Mantenere in direzione assiale fino al completo raffreddamento.
Riempire il volume libero dell'alloggiamento del cuscinetto con grasso plastico (ad esempio, a base di poliurea con un complesso di litio, classe NLGI 2) fino al 30-40%.
Assemblare il gruppo, regolare i giochi assiali (per cuscinetti conici o reggispinta secondo la documentazione tecnica OEM).

9. Misure preventive

La causa principale	Strategia di prevenzione	Metodo di monitoraggio	Intervallo consigliato
Squilibrio del rotore	Controllo della pulizia dell'ambiente, installazione di filtri all'ingresso, pulizia programmata delle pale.	Controllo periodico delle vibrazioni (screening generale RMS).	Ogni mese
Incoerenza	Utilizzo di sistemi laser ad alta precisione durante l'installazione; verifica dei momenti di serraggio degli ancoraggi.	Controllo laser dello stato geometrico dopo la revisione o durante la manutenzione stagionale.	Una volta all'anno
Difetti dei cuscinetti	Rispetto dei programmi di lubrificazione, analisi di laboratorio del lubrificante (pulizia, presenza di particelle di usura).	Analisi degli impulsi d'urto (SPM/dBv) e dello spettro delle vibrazioni dell'inviluppo.	Settimanale (per nodi critici - monitoraggio online continuo)
Risonanza	Modifica della rigidità delle strutture portanti, installazione di montanti o ammortizzatori aggiuntivi.	Analisi modale e verifica delle frequenze proprie al variare del carico tecnologico.	Una volta durante la progettazione/ammodernamento

10. Pezzi di ricambio e componenti

Per una rapida risoluzione dei problemi delle apparecchiature rotanti, utilizzare componenti affidabili di UNITEC-D GmbH. Il nostro catalogo presenta un'ampia gamma di ricambi industriali con consegna in Ucraina:

Descrizione della parte	Specifiche/dimensioni	Quando sostituire	Categoria UNITEC
Cuscinetti radiali a sfere	Serie 62xx, 63xx, 72xx (Con gioco C3)	Quando il livello degli impulsi d'urto aumenta > 25 dBv o l'usura supera la risorsa.	Cuscinetti e gruppi di carrozzeria
Giunti elastici dito/dentati	Coppia nominale 100 – 5000 N·m (elementi in poliuretano o gomma)	Quando compaiono crepe nell'elemento elastico o gioco nell'innesto.	Azionamenti e trasmissioni
Antivibranti a molla/gomma	Portata da 50 a 2000 kg per elemento di supporto	In caso di perdita di elasticità, corrosione delle spire o sedimentazione superiore al 15%.	Accessori di montaggio e protezione dalle vibrazioni
Spessori calibrati per l'allineamento	Spessore da 0,05 a 2,0 mm (acciaio inox)	Ad ogni centratura operativa dell'unità (usa e getta).	Strumenti e materiali di consumo

La gamma completa di prodotti e la disponibilità in magazzino sono disponibili nel nostro catalogo elettronico UNITEC-D.

11. Riferimenti e norme

ISO 10816-3: Vibrazione meccanica. Valutazione delle vibrazioni della macchina mediante misure su parti non rotanti. Parte 3: Macchine industriali con potenza nominale superiore a 15 kW e velocità nominale compresa tra 120 min⁻¹ e 15000 min⁻¹.
ISO 18436-2: Monitoraggio delle condizioni e diagnostica della macchina. Requisiti di qualificazione e valutazione del personale. Parte 2: Controllo e diagnostica delle vibrazioni.
ISO 21940-11: Vibrazione meccanica. Rotori di bilanciamento. Parte 11: Procedure e tolleranze per i rotori nello stato rigido.
EN 1037: Sicurezza della macchina. Prevenzione dell'avviamento imprevisto (LOTO).
Norme tecniche di sicurezza di macchine e attrezzature (CE, UkrSEPRO).