ISO 10816-1: Vibrazioni meccaniche – Valutazione delle vibrazioni della macchina mediante misurazioni su parti non rotanti – Parte 1: Linee guida generali

Riepilogo

La norma ISO 10816-1 è una norma fondamentale per il monitoraggio delle condizioni dei macchinari. Fornisce i principi generali per la misurazione e la valutazione delle vibrazioni sulle parti fisse o non rotanti delle macchine, come gli alloggiamenti dei cuscinetti. Questa norma sostituisce in chiave moderna la norma storica. ISO 2372 e funge da documento di riferimento per una serie di altre norme (ad esempio, la ISO 10816-3 per le macchine industriali) che forniscono limiti di vibrazione specifici per diverse classi di macchinari. Il suo obiettivo principale è fornire una base standardizzata e affidabile per la valutazione dello stato di salute operativo delle macchine e per la definizione dei criteri di accettazione.

Nota: questa norma sta gradualmente venendo sostituita dalla serie ISO 20816, che mira a combinare i principi delle misurazioni delle carcasse (ISO 10816) e delle misurazioni degli alberi (ISO 7919) in un unico quadro completo. Tuttavia, i principi e le definizioni di zona della ISO 10816-1 rimangono ampiamente utilizzati.

Indice (struttura concettuale)

La norma è strutturata in modo da fornire un quadro completo per l'impostazione e l'esecuzione di un programma di valutazione delle vibrazioni dei macchinari:

1. 1. Ambito e misurazione:

   Questa sezione iniziale definisce l'ambito di applicazione della norma, chiarendo che si applica alla misurazione delle vibrazioni strutturali sulle parti fisse e non rotanti dei macchinari, principalmente sugli alloggiamenti dei cuscinetti. Stabilisce che il parametro di misurazione preferito per il monitoraggio delle condizioni è banda larga valore quadratico medio (RMS) velocità, in quanto fornisce una misura stabile e rappresentativa dell'energia distruttiva delle vibrazioni su un'ampia gamma di velocità della macchina. La norma specifica un intervallo di frequenza predefinito per questa misurazione, in genere da 10 Hz a 1.000 Hz, efficace per rilevare i guasti più comuni delle macchine, come sbilanciamento e disallineamento. Fornisce inoltre indicazioni fondamentali su dove effettuare le misurazioni (sui cuscinetti in direzione orizzontale, verticale e assiale) per garantire un quadro completo dello stato dinamico della macchina.

2. 2. Strumentazione:

   Questo capitolo fornisce i requisiti prestazionali per gli strumenti utilizzati per effettuare le misurazioni. Specifica che l'intero sistema di misura, inclusi sensore, cablaggio e misuratore, deve essere in grado di misurare accuratamente la velocità RMS entro l'intervallo di frequenza specificato. Prescrive che lo strumento abbia un intervallo dinamico sufficiente a misurare senza distorsioni sia macchine con funzionamento molto fluido che macchine con funzionamento irregolare. La norma pone inoltre grande enfasi sul corretto montaggio del sensore per garantire l'accuratezza e la ripetibilità dei dati, e fa riferimento diretto a ISO 5348 come standard di riferimento per il montaggio degli accelerometri. Infine, richiede che la strumentazione venga periodicamente calibrata secondo uno standard tracciabile per garantirne la precisione costante.

3. 3. Criteri di valutazione:

   Questa sezione centrale stabilisce le due filosofie fondamentali per la valutazione della severità delle vibrazioni. Spiega che una valutazione completa non dovrebbe basarsi su un singolo metodo, ma su una combinazione di entrambi:

   • Criterio 1: intensità della vibrazione. Si tratta di una valutazione del valore assoluto delle vibrazioni misurate in un momento specifico, confrontato con limiti predefiniti (le "zone" descritte nella sezione successiva). Questo criterio viene utilizzato per valutare le condizioni della macchina in senso assoluto ed è essenziale per i test di accettazione e per stabilire limiti massimi per prevenire danni.
   • Criterio 2: Variazione dell'entità della vibrazione. Questo criterio si concentra sull'andamento delle vibrazioni nel tempo, confrontando il valore attuale con il valore di riferimento normale stabilito per la macchina. Lo standard sottolinea che una *variazione* significativa delle vibrazioni, come il raddoppio della velocità RMS, può essere un indicatore molto più sensibile di un guasto in via di sviluppo rispetto al solo valore assoluto. La vibrazione di una macchina potrebbe raddoppiare ma essere ancora nella zona "Buona" o "Soddisfacente", ma questa variazione sarebbe comunque un chiaro segnale di allarme che richiede un'indagine.
4. 4. Zone di valutazione:

   Per fornire un quadro semplice e pratico per il Criterio 1 (magnitudine assoluta), la norma introduce un sistema di quattro zone di valutazione. Queste zone fungono da "classi" universali per le condizioni della macchina. È importante notare che questa parte generale della norma definisce solo il *concetto* di zona; i valori numerici specifici per i confini delle zone (in mm/s) sono forniti nelle parti specifiche della norma relative alle macchine (ad esempio, ISO 10816-3). Le zone sono definite come:

   • Zona A: Le vibrazioni dei macchinari appena messi in funzione rientrerebbero normalmente in questa zona.
   • Zona B: Le macchine con vibrazioni all'interno di questa zona sono normalmente considerate accettabili per un funzionamento a lungo termine senza restrizioni.
   • Zona C: Le macchine con vibrazioni in questa zona sono normalmente considerate inadeguate per un funzionamento continuo a lungo termine. La macchina può essere utilizzata per un periodo limitato in queste condizioni fino a quando non si presenta l'opportunità di intervenire.
   • Zona D: I valori di vibrazione all'interno di questa zona sono normalmente considerati sufficientemente gravi da causare danni alla macchina.
5. 5. Limiti operativi (allarmi):

   Questa sezione finale fornisce una metodologia pratica per implementare i criteri di valutazione in un programma di monitoraggio reale. Consiglia di impostare due distinti livelli di allarmi operativi per gestire efficacemente il rischio macchina:

   • Attenzione: Si tratta di un livello di allerta, impostato per indicare che la vibrazione ha superato il suo normale valore di base stabile. Un'allerta non è necessariamente un'indicazione di pericolo immediato, ma serve come spunto per un monitoraggio più approfondito o per programmare un'indagine per determinare la causa della variazione. Questo limite si basa in genere sul Criterio 2 (una variazione significativa rispetto al valore di base).
   • Viaggio: Si tratta di un livello di arresto, impostato su un valore assoluto superiore che rappresenta il limite superiore di funzionamento accettabile. Se questo livello viene superato, la macchina è a rischio di danni imminenti e gravi. La risposta dovrebbe essere immediata, che può includere l'arresto della macchina. Questo limite si basa in genere sul Criterio 1 (una magnitudo assoluta, spesso il confine tra Zona C e Zona D).

Concetti chiave

• Velocità RMS: Lo standard ribadisce che la velocità RMS è il miglior parametro per valutare lo stato generale dei macchinari nell'intervallo di frequenza specificato, poiché è direttamente correlata all'energia distruttiva della vibrazione.
• Misurazione della banda larga: Lo standard si basa su un singolo valore di vibrazione “complessivo”, non su un valore dettagliato spettroÈ uno strumento di screening, non diagnostico. Un valore elevato indica *che* c'è un problema, ma non *quale* sia il problema.
• Generale vs. Specifico: La Parte 1 costituisce il quadro generale. Per i limiti di vibrazione specifici e applicabili per una particolare macchina, è necessario fare riferimento alle altre parti delle serie ISO 10816 e ISO 20816.

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