Perché la ventola trema? Prima la diagnosi

L'errore più comune nel bilanciamento delle ventole è iniziare prima di sapere cosa si sta correggendo. Non tutte le vibrazioni sono causate da squilibri. Applicare pesi di correzione quando il vero problema è un disallineamento, un allentamento o una risonanza non risolverà nulla, anzi, può peggiorare la situazione.

Inizia con la misurazione delle vibrazioni. Fai funzionare la ventola alla velocità operativa e acquisisci uno spettro FFT. Ciò che vedi nello spettro ti indica cosa fare successivamente.

Cosa causa realmente lo squilibrio della ventola? Negli ambienti industriali, queste sono le fonti principali, che variano a seconda dell'ambiente:

Accumulo di materiale. La causa principale per i ventilatori di scarico, i ventilatori a tiraggio indotto e qualsiasi ventilatore che tratti particolato. Polvere, cenere, depositi di calcio, zucchero, polvere di cemento: si accumulano in modo non uniforme sulle pale. La sola pulizia può ridurre le vibrazioni di 30–501 TP3T. Se si bilancia un ventilatore sporco, la correzione compensa il deposito e la prossima volta che un pezzo si stacca, si torna al punto di partenza.

Usura e corrosione. I flussi di processo abrasivo erodono i bordi d'attacco delle pale in modo non uniforme. I fumi chimici corrodono le pale a velocità diverse a seconda del flusso d'aria. Nel corso dei mesi, la distribuzione della massa varia.

Deformazione. I cicli termici sui ventilatori a gas caldo causano una deformazione progressiva. I danni da impatto causati da oggetti ingeriti piegano le pale. Anche una singola pala piegata a 1.500 giri/min produce uno squilibrio misurabile.

ISO 14694 e ISO 21940: quali limiti si applicano

Due standard regolano le vibrazioni dei ventilatori industriali. Uno è specifico per il ventilatore (ISO 14694), l'altro riguarda la qualità generale dell'equilibratura del rotore (ISO 21940, precedentemente ISO 1940). Utilizzerete entrambi: uno per impostare il limite di vibrazione sulla macchina installata, l'altro per definire la qualità dell'equilibratura del rotore durante l'assemblaggio o l'equilibratura in officina.

ISO 14694 — Categorie BV dei ventilatori

La norma ISO 14694 definisce le categorie di bilanciamento e vibrazione specifiche per i ventilatori industriali. Il limite di vibrazione in fase di messa in servizio (velocità, mm/s RMS, misurata sugli alloggiamenti dei cuscinetti) dipende dall'applicazione:

ISO 21940-11 — Gradi di qualità della bilancia (G)

Per il rotore stesso (gruppo girante + albero), la qualità dell'equilibrio è espressa come grado G (mm/s):

Ventilatori da tetto: i controlli periodici delle vibrazioni prevengono reclami relativi al rumore e guasti ai cuscinetti

Bilanciamento per tipo di ventola

Il metodo dei pesi di prova funziona su ogni ventola. Ma i dettagli pratici – quanti piani di correzione, dove fissare i pesi, a cosa fare attenzione – dipendono dalla geometria della girante e dall'ambiente operativo.

Girante del ventilatore centrifugo: i pesi di correzione sono in genere saldati alla piastra posteriore o al disco del mozzo

Piano singolo vs. piano doppio: la regola rapida

Rotore a disco (larghezza molto inferiore al diametro) → monopiano. Coperture: ventilatori assiali, giranti centrifughe strette, giranti radiali strette.

Rotore a tamburo (larghezza paragonabile al diametro) → a due piani. Coperture: ampie giranti centrifughe, ventilatori a doppia aspirazione, lunghe soffianti a gabbia di scoiattolo.

In caso di dubbio, inizia con un piano singolo. Se la vibrazione non scende al di sotto del limite ISO, passa a due piani: lo squilibrio include una componente di coppia (oscillazione) che il piano singolo non può correggere.

Ruota a gabbia di scoiattolo (a tamburo) — larghezza ≈ diametro, richiede una correzione a due piani

La procedura di bilanciamento: passo dopo passo

Attrezzatura: Balanset-1A bilanciatore portatile, computer portatile, accelerometri, tachimetro laser, set di pesi di prova, pesi di correzione (acciaio), attrezzatura per saldatura per fissaggio permanente.

Bilanciamento sul campo di un ventilatore industriale: sensore sull'alloggiamento del cuscinetto, tachimetro sull'albero

Rapporto sul campo: ventilatore a tiraggio indotto da 132 kW

Un cementificio nell'Europa meridionale era dotato di un ventilatore a tiraggio indotto da 132 kW che aspirava i gas di scarico del forno a 280 °C. Il ventilatore era un modello centrifugo a singola aspirazione, con un diametro della ruota di 1.800 mm e una velocità di 1.470 giri/min. I cuscinetti erano stati sostituiti due volte in 14 mesi: l'impianto registrava in media un fermo macchina non programmato al trimestre a causa di questo solo ventilatore.

Il monitoraggio delle vibrazioni ha mostrato valori superiori a 15 mm/s nel giro di poche settimane da ogni sostituzione dei cuscinetti. Il team di manutenzione ha ipotizzato che il problema fosse la qualità dei cuscinetti e ha cambiato fornitore. Non erano i cuscinetti, ma la girante. Depositi di andite calcica si accumulavano in modo non uniforme sulla piastra posteriore e nelle cavità delle pale, creando uno squilibrio progressivo.

Siamo arrivati durante una sosta programmata del forno. Primo passo: pulizia. La squadra ha lavato la girante con idropulitrice: le vibrazioni sono scese da 22 mm/s a 11,4 mm/s. Ancora al di sopra del limite BV-3. Abbiamo impostato il Balanset-1A, eseguito il test di peso e applicato la correzione: 85 g saldati alla piastra posteriore a 218°.

Decisione chiave dopo quell'intervento: l'impianto ha aggiunto controlli trimestrali delle vibrazioni al proprio piano di manutenzione e ha installato uno sportello di accesso permanente sulla carcassa della ventola per un posizionamento più rapido dei sensori. Costi di sostituzione dei cuscinetti evitati nel primo anno: circa 4.500 euro. Il Balanset-1A si è ripagato da solo al primo intervento.

Quando il bilanciamento non risolve il problema

Hai pulito, misurato e corretto, ma la vibrazione è ancora al di sopra del limite. Prima di ripetere il ciclo di bilanciamento, controlla quanto segue:

1. Risonanza strutturale. Se il regime di rotazione del ventilatore coincide con una frequenza naturale del telaio di supporto, del piedistallo o della canalizzazione, la vibrazione si amplifica indipendentemente dalla qualità dell'equilibrio. Test: variare la velocità di 5–10% verso l'alto e verso il basso. Se la vibrazione diminuisce bruscamente con una piccola variazione di regime, si tratta di risonanza. La soluzione consiste nell'irrigidire la struttura o modificare la velocità di rotazione, non nell'aggiungere ulteriore peso correttivo.

2. Piede zoppo. Contatto irregolare sui piedini del motore o del supporto dei cuscinetti. Quando si stringe un bullone, il telaio si deforma e aumenta la sollecitazione. Allentare ciascun bullone del piedino uno alla volta e verificare il movimento con un comparatore. Se un piedino si solleva di più di 0,05 mm, sostituirlo con uno spessorato. Il piede zoppo può aggiungere 2-4 mm/s di vibrazioni che nessun bilanciamento può rimuovere.

3. Disallineamento. Se la ventola è azionata a cinghia, controllare la tensione della cinghia e l'allineamento delle pulegge. Se è a trasmissione diretta, controllare l'allineamento del giunto (angolare + offset). Il disallineamento si manifesta con un valore pari a 2 volte il numero di giri/min nello spettro FFT e con vibrazioni assiali elevate. Correggere l'allineamento prima di procedere al bilanciamento.

4. Arco termico (ventole di scarico). La girante cambia forma con il riscaldamento. Una correzione del bilanciamento applicata a freddo potrebbe risultare errata alla temperatura di esercizio. Soluzione: far funzionare la ventola alla temperatura di processo per oltre 30 minuti, quindi misurare e bilanciare a caldo. Questa operazione è più complessa, ma necessaria per ventole con temperature superiori a 150 °C.

Dopo la sostituzione della girante: ribilanciare sempre

Una girante nuova di fabbrica viene bilanciata in officina, solitamente a G6.3 o superiore. Tuttavia, la bilanciatura in officina viene eseguita sulla macchina equilibratrice del produttore, non sull'albero, sui cuscinetti o sul giunto.

Quando si installa una nuova girante, ogni interfaccia introduce errori: accoppiamento chiavetta, sede conica, allineamento giunto, posizione vite di fermo. Anche 20 micron di eccentricità al mozzo – invisibili a occhio nudo – creano uno squilibrio misurabile a 1.470 giri/min.

Dopo l'installazione, è sempre necessario prevedere un bilanciamento finale in loco. La correzione è solitamente minima (10-30 g), ma la differenza nella durata dei cuscinetti è notevole. Saltare questo passaggio è il motivo più comune per cui le giranti nuove "vibrano fin dal primo giorno"."

Attrezzatura: Specifiche Balanset-1A

La procedura sopra descritta utilizza il Balanset-1A Sistema di bilanciamento portatile. Specifiche principali per il funzionamento del ventilatore:

Il kit include due accelerometri, un tachimetro laser, nastro riflettente, supporti magnetici, software su USB e custodia per il trasporto. Nessun abbonamento. Nessun canone di licenza ricorrente.

Domande frequenti