ISO 5348: Vibrazioni meccaniche e urti – Montaggio meccanico degli accelerometri

Riepilogo

La norma ISO 5348 è uno standard fondamentale e altamente pratico per qualsiasi analista di vibrazioni. Affronta un fattore critico che ha un impatto diretto sulla qualità dei dati: il modo in cui accelerometro è fisicamente fissato alla macchina. La norma specifica diversi metodi di montaggio e descrive come ciascuno di essi influenzi la risposta in frequenza della misurazione. Seguire le linee guida della norma ISO 5348 è essenziale per ottenere dati di vibrazione accurati e ripetibili, soprattutto quando si misurano vibrazioni ad alta frequenza.

Indice (struttura concettuale)

Lo standard è strutturato per fornire consigli chiari e pratici sulle tecniche di montaggio:

1. 1. Ambito e metodi di montaggio:

   Questa sezione iniziale definisce lo scopo della norma: fornire una guida tecnica chiara sui metodi di fissaggio degli accelerometri a una superficie vibrante per garantire dati accurati. In questa sezione viene introdotta la tesi centrale della norma: il metodo di montaggio è una parte fondamentale del sistema di misura e determina direttamente la frequenza più alta alla quale è possibile raccogliere dati affidabili. Una tecnica di montaggio inadeguata fungerà da filtro meccanico, attenuando o smorzando le vibrazioni ad alta frequenza prima che possano essere misurate. La sezione introduce quindi i principali metodi di montaggio che saranno valutati in dettaglio: montaggio con perno, montaggio adesivo e montaggio magnetico, stabilendo la struttura per il resto del documento.

2. 2. Montaggio del perno:

   Questo metodo è presentato come la tecnica ottimale e di riferimento per il fissaggio dell'accelerometro. Consiste nel praticare un foro nella struttura della macchina, filettarlo e quindi avvitare il perno di montaggio dell'accelerometro direttamente nel foro. La norma specifica che la superficie di montaggio deve essere pulita, piana e liscia, con una superficie lavorata a macchina, se necessario. Un sottile strato di grasso siliconico o un fluido di accoppiamento simile deve essere applicato alla base del sensore per riempire eventuali vuoti microscopici, massimizzando l'area di contatto superficiale e migliorando la trasmissione di energia ad alta frequenza. Questo metodo fornisce la massima rigidità di montaggio possibile, che a sua volta si traduce nella più alta frequenza di risonanza di montaggio. Ciò garantisce che il sensore possa misurare accuratamente la più ampia gamma possibile di frequenze senza che la sua misurazione venga alterata dalla risonanza del montaggio stesso. È considerato il punto di riferimento per tutti gli altri metodi ed è essenziale per installazioni di monitoraggio permanenti, test diagnostici ad alta frequenza (come per cuscinetti e ingranaggi) e per la calibrazione dei sensori.

3. 3. Montaggio adesivo:

   Questa sezione descrive in dettaglio l'uso di adesivi come soluzione di montaggio semipermanente, spesso utilizzata quando la foratura nella macchina non è pratica o consentita. Lo standard distingue tra diversi tipi di adesivi. Per risultati ottimali, si consiglia un adesivo duro e rigido come un cianoacrilato ("supercolla") o una resina epossidica bicomponente. Il principio fondamentale è quello di utilizzare una quantità minima di adesivo per creare una linea di giunzione molto sottile e rigida tra la base del sensore e la superficie della macchina. Un adesivo spesso o morbido (come una gomma siliconica) agirà da smorzatore, limitando notevolmente la risposta alle alte frequenze. Se eseguito correttamente su una superficie adeguatamente preparata, un montaggio adesivo rigido può raggiungere una gamma di frequenze utilizzabile quasi pari a quella di un montaggio a perno, rendendolo un'alternativa valida per molte applicazioni diagnostiche. Lo standard copre anche l'uso di basi con montaggio adesivo, ovvero piccole piastre metalliche incollate alla macchina per fornire una posizione ripetibile per il fissaggio di un sensore con montaggio a perno.

4. 4. Montaggio magnetico:

   In questo capitolo si discute l'uso delle basi magnetiche, che sono estremamente comuni per i dispositivi portatili, raccolta dati basata sul percorso a causa della loro praticità. Tuttavia, lo standard sottolinea che questa praticità ha un costo significativo in termini di qualità dei dati. Un supporto magnetico è intrinsecamente meno rigido di un supporto a perno o adesivo. Inoltre, il magnete aggiunge una massa significativa all'accelerometro. Questa combinazione di minore rigidità e maggiore massa riduce drasticamente la frequenza di risonanza del sistema di sensori montato, il che limita fortemente l'intervallo di frequenza superiore utilizzabile per la misurazione. Lo standard chiarisce che i dati ad alta frequenza (tipicamente superiori a 2.000 Hz) raccolti con un magnete sono spesso inaffidabili. Fornisce indicazioni pratiche per massimizzare la qualità di un supporto magnetico: utilizzare un magnete potente, "bipolare", assicurarsi che le superfici di contatto siano perfettamente pulite e piatte ed esercitare una pressione decisa quando si fissa il magnete alla macchina.

5. 5. Altri metodi (sonde):

   Questa sezione affronta l'uso di sonde portatili, spesso chiamate "stinger", che a volte vengono utilizzate per controlli rapidi o in aree difficili da raggiungere. La norma sconsiglia vivamente questa pratica per qualsiasi lavoro diagnostico serio. Il corpo umano è un filtro passa-basso e uno smorzatore molto efficace, ed è impossibile tenere una sonda con una pressione costante o con un angolo perfettamente perpendicolare. Di conseguenza, questo metodo si è dimostrato altamente irripetibile e la sua risposta in frequenza è fortemente limitata, spesso inferiore a 1.000 Hz. Sebbene una sonda possa essere in grado di confermare la presenza di una vibrazione molto elevata a bassa frequenza (come un grave squilibrio), è completamente inadatta per un'analisi affidabile delle tendenze o per il rilevamento di guasti ad alta frequenza come difetti di cuscinetti e ingranaggi.

6. 6. Preparazione della superficie e cablaggio:

   Questa sezione finale fornisce consigli pratici e fondamentali per garantire la qualità dei dati, indipendentemente dal metodo di montaggio utilizzato. Sottolinea che la superficie di montaggio deve essere preparata adeguatamente. Ciò include la garanzia che la superficie sia il più piana e liscia possibile e che eventuali vernici, ruggine o sporco vengano rimossi per garantire il contatto diretto metallo-metallo (o metallo-adesivo-metallo). Per il montaggio su perno, specifica la necessità di una fresatura se la superficie non è perfettamente piana. La norma fornisce anche importanti indicazioni sul cablaggio del sensore. Raccomanda di fissare saldamente il cavo alla struttura a breve distanza dal sensore. Ciò garantisce la protezione antistrappo per il connettore e, soprattutto, impedisce il movimento del cavo. Se si lascia che un cavo si muova durante la misurazione, può generare un segnale elettrico a bassa frequenza a causa dell'effetto triboelettrico, che può contaminare il segnale di vibrazione effettivo e generare dati errati.

Concetti chiave

• La risposta in frequenza è fondamentale: Il tema centrale dello standard è che il metodo di montaggio agisce come un filtro meccanico. Un montaggio scadente (come un magnete) aggiunge massa e riduce la rigidità, creando un filtro passa-basso che elimina le vibrazioni ad alta frequenza prima ancora che possano raggiungere il sensore.
• La rigidità è fondamentale: Per trasmettere con precisione le vibrazioni ad alta frequenza, il collegamento tra il sensore e la macchina deve essere il più rigido e leggero possibile. Ecco perché il montaggio diretto su perno è superiore a tutti gli altri metodi.
• Compromesso tra praticità e precisione: Lo standard chiarisce che esiste un compromesso diretto. I supporti magnetici sono comodi per la raccolta dati basata sul percorso, ma l'analista deve accettare che la gamma di frequenze utilizzabili sia compromessa. Per l'analisi ad alta frequenza di cuscinetti o ingranaggi, è decisamente preferibile un supporto a perno o adesivo.
• Ripetibilità: Per una buona analisi delle tendenze è fondamentale seguire le indicazioni dello standard, ad esempio utilizzando piastre di montaggio per un posizionamento ripetibile dei sensori, poiché garantisce che le variazioni nei dati siano dovute alle condizioni della macchina e non a variazioni nella tecnica di misurazione.

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