Bilanciamento dinamico sul campo

Parte I: Fondamenti teorici e normativi del bilanciamento dinamico

Il bilanciamento dinamico sul campo è una delle operazioni chiave nella messa in servizio delle vibrazioni e nella manutenzione basata sulle condizioni, volta a prolungare la vita utile delle apparecchiature industriali e a prevenire situazioni di emergenza. L'uso di strumenti portatili come il Balanset-1A consente di eseguire queste operazioni direttamente sul luogo di funzionamento, riducendo al minimo i tempi di fermo e i costi associati allo smontaggio. Tuttavia, un bilanciamento riuscito richiede non solo la capacità di utilizzare lo strumento, ma anche una comprensione approfondita dei processi fisici alla base della vibrazione, nonché la conoscenza del quadro normativo che disciplina la qualità del lavoro.

Il principio metodologico si basa sull'installazione di pesi di prova e sul calcolo dei coefficienti di influenza dello squilibrio. In parole povere, lo strumento misura la vibrazione (ampiezza e fase) di un rotore rotante, dopodiché l'utente aggiunge sequenzialmente piccoli pesi di prova su piani specifici per "calibrare" l'influenza della massa aggiuntiva sulla vibrazione. In base alle variazioni di ampiezza e fase della vibrazione, lo strumento calcola automaticamente la massa necessaria e l'angolo di installazione dei pesi correttivi per eliminare lo squilibrio.

Questo approccio implementa il cosiddetto metodo a tre esecuzioni Per l'equilibratura su due piani: misurazione iniziale e due cicli con pesi di prova (uno per piano). Per l'equilibratura su un solo piano, di solito sono sufficienti due cicli: senza pesi e con un peso di prova. Negli strumenti moderni, tutti i calcoli necessari vengono eseguiti automaticamente, semplificando notevolmente il processo e riducendo i requisiti di qualificazione degli operatori.

Sezione 1.1: Fisica dello squilibrio: analisi approfondita

Alla base di qualsiasi vibrazione nelle apparecchiature rotanti c'è lo squilibrio (o sbilanciamento). Lo squilibrio è una condizione in cui la massa del rotore è distribuita in modo non uniforme rispetto al suo asse di rotazione. Questa distribuzione non uniforme porta al verificarsi di forze centrifughe, che a loro volta causano vibrazioni dei supporti e dell'intera struttura della macchina. Le conseguenze di uno squilibrio non affrontato possono essere catastrofiche: dall'usura prematura e dalla distruzione dei cuscinetti fino ai danni alle fondamenta e alla macchina stessa. Per diagnosticare efficacemente ed eliminare lo squilibrio, è necessario distinguerne chiaramente le tipologie.

Tipi di squilibrio

Squilibrio statico (monopiano): In questo tipo di squilibrio, l'asse principale centrale di inerzia del rotore è spostato parallelamente all'asse di rotazione — il centro di massa è spostato radialmente rispetto all'asse di rotazione. In stato statico, un rotore di questo tipo, installato su coltelli orizzontali (guide parallele), girerà sempre con il lato pesante verso il basso. Lo squilibrio statico è predominante nei rotori sottili a forma di disco, in cui il rapporto lunghezza-diametro (L/D) è inferiore a circa 0,5, ad esempio mole abrasive o giranti di ventole strette. L'eliminazione dello squilibrio statico è possibile installando un peso correttore in un unico piano di correzione, diametralmente opposto al punto pesante — un approccio a un solo piano valido a velocità moderate (circa sotto i 1000 rpm); i dischi stretti ad alta velocità richiedono comunque un bilanciamento a due piani.

Squilibrio di coppia (momento): Questo tipo di squilibrio si verifica quando l'asse principale di inerzia del rotore interseca l'asse di rotazione nel centro di massa, ma non è parallelo ad esso. Lo squilibrio di coppia può essere rappresentato da due masse sbilanciate di uguale entità ma dirette in modo opposto, situate su piani diversi. In condizioni statiche, un rotore di questo tipo è in equilibrio e lo squilibrio si manifesta solo durante la rotazione sotto forma di "dondolamento" o "oscillazione". Per compensarlo, è necessaria l'installazione di almeno due pesi correttivi su due piani diversi, creando un momento di compensazione.

Squilibrio dinamico: Questo è il tipo di squilibrio più comune in condizioni reali e rappresenta una combinazione di squilibri statici e di coppia. In questo caso, l'asse centrale principale di inerzia del rotore non coincide con l'asse di rotazione e non lo interseca nel centro di massa. Per eliminare lo squilibrio dinamico, è necessaria una correzione della massa su almeno due piani. Strumenti a due canali come Balanset-1A sono progettati specificamente per risolvere questo problema.

Squilibrio quasi statico: Questo è un caso speciale di squilibrio dinamico in cui l'asse principale di inerzia interseca l'asse di rotazione ma non in corrispondenza del baricentro del rotore. Si tratta di una distinzione sottile ma importante per la diagnosi di sistemi di rotori complessi.

Rotori rigidi e flessibili: distinzione critica

Uno dei concetti fondamentali dell'equilibratura è la distinzione tra rotori rigidi e flessibili. Questa distinzione determina la possibilità stessa e la metodologia di un'equilibratura di successo.

Rotore rigido: Un rotore è considerato rigido se la sua frequenza di rotazione operativa è significativamente inferiore alla sua prima frequenza critica e non subisce deformazioni elastiche significative (deflessioni) sotto l'azione delle forze centrifughe. L'equilibratura di un rotore di questo tipo viene in genere eseguita con successo su due piani di correzione. Gli strumenti Balanset-1A sono progettati principalmente per lavorare con rotori rigidi.

Rotore flessibile: Un rotore è considerato flessibile se opera a una frequenza di rotazione prossima a una delle sue frequenze critiche o superiore a essa. In questo caso, la flessione elastica dell'albero diventa paragonabile allo spostamento del baricentro e contribuisce in modo significativo alle vibrazioni complessive.

Prima di iniziare il lavoro, è estremamente importante classificare il rotore correlando la sua velocità di funzionamento con frequenze critiche note (o calcolate). Se è impossibile evitare la risonanza, si consiglia di modificare temporaneamente le condizioni di montaggio dell'unità durante l'equilibratura per spostare la risonanza.

Sezione 1.2: Quadro normativo: standard ISO

Gli standard nel campo del bilanciamento svolgono diverse funzioni fondamentali: stabiliscono una terminologia tecnica unificata, definiscono i requisiti di qualità e, cosa importante, servono come base per un compromesso tra necessità tecnica e fattibilità economica.

ISO 21940-11 (già ISO 1940-1): requisiti di qualità per l'equilibratura dei rotori rigidi

Questa norma è il documento fondamentale per determinare lo squilibrio residuo ammissibile. Introduce il concetto di grado di qualità dell'equilibratura (G), che viene scelto esclusivamente in base al tipo di macchina. La velocità entra in gioco successivamente, quando il grado viene convertito in uno squilibrio specifico ammissibile: e_per = (G × 9549) / n.

Grado di qualità G: Ogni tipo di apparecchiatura corrisponde a un grado di qualità specifico che rimane costante indipendentemente dalla velocità di rotazione. Ad esempio, il grado G6.3 è consigliato per ventilatori, pompe e motori elettrici per uso generale, G16 per frantoi e macchine agricole, e G2.5 per turbine e turbocompressori.

Calcolo dello squilibrio residuo ammissibile (U_per): La norma consente di calcolare un valore specifico di squilibrio ammissibile che funge da indicatore obiettivo durante l'equilibratura. Il calcolo viene eseguito in tre fasi:

1. Determinazione dello squilibrio specifico ammissibile (e_per) utilizzando la formula:
   eper = (G × 9549) / n
   dove G è il grado di qualità dell'equilibratura (ad esempio, 2,5), n è la frequenza di rotazione operativa, rpm. L'unità di misura per e_per è g·mm/kg o μm.
2. Determinazione dello squilibrio residuo ammissibile (U_per) per l'intero rotore:
   Uper = eper × M
   dove M è la massa del rotore, kg. L'unità di misura per U_per è g·mm.
3. Ripartizione di U_per tra i due piani di correzione. Per un rotore simmetrico, suddividerlo 50/50 (nell'esempio seguente: 19,9 g·mm per piano). Per un rotore asimmetrico tra cuscinetti: U_left = U_per × (b/L), U_right = U_per × (a/L), dove a e b sono le distanze dal baricentro ai cuscinetti sinistro e destro, e L = a + b. I rotori a sbalzo richiedono un ricalcolo basato sui momenti, con una tolleranza più stretta sul piano a sbalzo. Il Balanset-1A esegue automaticamente questa ripartizione e mostra lo squilibrio residuo per piano (D1, D2) accanto alla tolleranza di bilanciamento nella scheda Result.

ISO 20806:2009: criteri e misure di salvaguardia per l'equilibratura in situ di rotori medi e grandi

Questa norma regola direttamente il processo di bilanciamento in situ.

Vantaggi: Il vantaggio principale del bilanciamento in opera è che il rotore viene bilanciato in condizioni operative reali, sui suoi supporti e sotto carico operativo. Questo tiene automaticamente conto delle proprietà dinamiche del sistema di supporto e dell'influenza dei componenti del treno di alberi collegati.

Svantaggi e limitazioni:

• Accesso limitato: Spesso l'accesso ai piani di correzione su una macchina assemblata è difficile, limitando le possibilità di installazione dei pesi.
• Necessità di avviamenti di prova: Il processo di bilanciamento richiede diversi cicli di "avvio-arresto" della macchina.
• Difficoltà con grave squilibrio: In caso di squilibrio iniziale molto elevato, le limitazioni nella selezione del piano e nella massa del peso correttivo potrebbero non consentire di ottenere la qualità di bilanciamento richiesta.

Parte II: Guida pratica al bilanciamento con gli strumenti Balanset-1A

Il successo del bilanciamento dipende in modo determinante dall'accuratezza del lavoro preparatorio. La maggior parte dei fallimenti non è dovuta a un malfunzionamento dello strumento, ma al fatto di ignorare fattori che influenzano la ripetibilità della misurazione. Il principio fondamentale della preparazione è escludere tutte le altre possibili fonti di vibrazione, in modo che lo strumento misuri solo l'effetto dello squilibrio.

Sezione 2.1: Fondamenti del successo: diagnostica pre-bilanciamento e preparazione della macchina

Fase 1: Diagnosi primaria delle vibrazioni (è davvero uno squilibrio?)

Prima di procedere all'equilibratura, è utile eseguire una misurazione preliminare delle vibrazioni in modalità vibrometro. Il software Balanset-1A dispone di una modalità "Vibration Meter" (tasto F5) in cui è possibile misurare le vibrazioni complessive e separatamente quelle del componente alla frequenza di rotazione (1×) prima di installare eventuali pesi.

Classico segno di squilibrio: Lo spettro di vibrazione dovrebbe essere dominato da un picco alla frequenza di rotazione del rotore (picco a 1x frequenza RPM). L'ampiezza di questa componente in direzione orizzontale e verticale dovrebbe essere comparabile e le ampiezze delle altre armoniche dovrebbero essere significativamente inferiori.

Segni di altri difetti: Se lo spettro contiene picchi significativi ad altre frequenze (ad esempio, 2x, 3x RPM) o a frequenze non multiple, ciò indica la presenza di altri problemi che devono essere eliminati prima del bilanciamento.

Fase 2: Ispezione meccanica completa (lista di controllo)

• Rotore: Pulire accuratamente tutte le superfici del rotore da sporco, ruggine e depositi accumulati (prodotto incrostato). Anche una piccola quantità di sporco a un raggio elevato genera uno squilibrio significativo. Verificare l'assenza di elementi rotti o mancanti.
• Cuscinetti: Controllare i cuscinetti per verificare che non presentino gioco eccessivo, rumori estranei e surriscaldamento. I cuscinetti usurati non consentiranno di ottenere letture stabili.
• Fondazione e struttura: Assicurarsi che l'unità sia installata su una fondazione rigida. Controllare la coppia di serraggio dei bulloni di ancoraggio e l'assenza di crepe nel telaio.
• Trasmissione: Per le trasmissioni a cinghia, controllare la tensione e le condizioni della cinghia. Per i collegamenti dei giunti, controllare l'allineamento dell'albero.
• Sicurezza: Garantire la presenza e l'efficienza di tutte le protezioni.

Sezione 2.2: Impostazione e configurazione dello strumento

Installazione hardware

Sensori di vibrazione (accelerometri):

• Collegare i cavi dei sensori ai corrispondenti connettori dello strumento (ad esempio, X1 e X2 per il Balanset-1A; nelle revisioni più recenti i connettori sono etichettati Ch-1 e Ch-2).
• Installare i sensori sugli alloggiamenti dei cuscinetti il più vicino possibile al rotore.
• Pratica chiave: Per ottenere il massimo segnale, i sensori devono essere installati nella direzione in cui le vibrazioni sono massime. Utilizzare una base magnetica potente o un supporto filettato per garantire un contatto rigido.

Sensore di fase (tachimetro laser):

• Collegare il sensore all'ingresso speciale (X3 per il Balanset-1A; etichettato Tacho nelle revisioni più recenti).
• Fissare un piccolo pezzo di nastro riflettente all'albero o ad altre parti rotanti del rotore.
• Installare il tachimetro in modo che il raggio laser colpisca stabilmente il segno durante l'intera rotazione.

Configurazione software (Balanset-1A)

• Avviare il software e collegare il modulo di interfaccia USB (non sono richiesti diritti di amministratore).
• Andare al modulo di equilibratura (F7 - Balancing). Creare un nuovo record per l'unità da equilibrare.
• Selezionare il tipo di equilibratura: 1 piano (statica, scheda F2 - Single-plane) per rotori stretti, o 2 piani (dinamica, scheda F3 - Two-plane) per la maggior parte degli altri casi.
• Definire i piani di correzione: scegliere i punti sul rotore in cui è possibile installare in sicurezza i pesi correttivi.

Sezione 2.3: Procedura di bilanciamento: guida passo passo

Esecuzione 0: Misurazione iniziale

• Avviare la macchina e portarla a una velocità operativa stabile. È estremamente importante che la velocità di rotazione sia la stessa in tutte le esecuzioni successive.
• Nel programma, avviare la misurazione. Lo strumento registrerà i valori iniziali di ampiezza e fase della vibrazione.

Esecuzione 1: Peso di prova nel piano 1

• Fermare la macchina.
• Selezione del peso di prova: La massa del peso di prova deve essere sufficiente a causare un cambiamento apprezzabile nei parametri di vibrazione (cambiamento di ampiezza di almeno il 20-30% O cambiamento di fase di almeno 20-30 gradi). Non deve indovinare la massa iniziale: dopo Run 0, il First Trial Weight Estimator del software consiglia sia la massa del peso di prova sia il suo angolo di installazione rispetto al segno del tachimetro, e il programma avvisa se il peso installato risulta troppo piccolo.
• Installazione del peso di prova: Fissare saldamente il peso di prova pesato a un raggio noto nel piano 1. Registrare la posizione angolare.
• Avviare la macchina alla stessa velocità stabile.
• Eseguire la seconda misurazione.
• Arrestare la macchina e rimuovere il peso di prova. Se rimuoverlo è poco pratico, è possibile lasciarlo installato - selezionare la casella "Lascia sul rotore" nel software affinché il calcolo ne tenga conto.

Esecuzione 2: Peso di prova nel piano 2 (per bilanciamento su 2 piani)

• Ripetere esattamente la procedura dal punto 2, ma installare il peso di prova nel piano 2.
• Avvia, misura, ferma e rimuovere il peso di prova (oppure lasciarlo con la casella "Lascia sul rotore" selezionata, come in Run 1).

Calcolo e installazione dei pesi correttivi

• In base alle variazioni vettoriali registrate durante le prove, il programma calcolerà automaticamente la massa e l'angolo di installazione del peso correttivo per ciascun piano.
• L'angolo di installazione viene solitamente misurato dalla posizione del peso di prova nella direzione di rotazione del rotore.
• Fissare saldamente i pesi correttivi permanenti. Quando si salda, tenere presente che anche la saldatura stessa ha una massa.

Run T (Trim): misurazione di verifica ed equilibratura di precisione

• Riavviare la macchina.
• Eseguire una misurazione di controllo per valutare il livello di vibrazione residua.
• Confrontare il valore ottenuto con la tolleranza calcolata secondo la norma ISO 1940-1.
• Se la vibrazione supera ancora la tolleranza, lo strumento calcolerà una piccola correzione "fine" (trim).
• Una volta completato, salvare il report e i coefficienti di influenza per un possibile utilizzo futuro.

Parte III: Problem solving avanzato e risoluzione dei problemi tecnici

Questa sezione è dedicata agli aspetti più complessi del bilanciamento sul campo, ovvero alle situazioni in cui la procedura standard non produce risultati.

Sezione 3.1: Diagnosi e superamento dell'instabilità di misura

Sintomo: Durante misurazioni ripetute in condizioni identiche, le letture di ampiezza e/o fase cambiano significativamente ("fluttuano", "saltano"). Ciò rende impossibile il calcolo della correzione.

Causa ultima: Lo strumento non presenta malfunzionamenti. Segnala con precisione che la risposta vibrazionale del sistema è instabile e imprevedibile.

Algoritmo diagnostico sistematico:

• Allentamento meccanico: Questa è la causa più frequente. Controllare il serraggio dei bulloni di montaggio dell'alloggiamento dei cuscinetti e dei bulloni di ancoraggio del telaio. Verificare la presenza di crepe nelle fondamenta o nel telaio.
• Difetti dei cuscinetti: Un gioco interno eccessivo nei cuscinetti volventi o l'usura del guscio del cuscinetto consentono all'albero di muoversi in modo caotico all'interno del supporto.
• Instabilità correlata al processo:
  • Aerodinamica (ventilatori): Il flusso d'aria turbolento e la separazione del flusso dalle pale possono causare effetti di forza casuali.
  • Idraulica (pompe): La cavitazione crea potenti shock idraulici casuali che mascherano il segnale periodico dello squilibrio.
  • Movimento di massa interno (frantoi, mulini): Il materiale può ridistribuirsi all'interno del rotore, agendo come "squilibrio mobile".
• Risonanza: Se la velocità operativa è molto vicina alla frequenza naturale della struttura, anche piccole variazioni di velocità causano enormi cambiamenti nell'ampiezza e nella fase delle vibrazioni.
• Effetti termici: Quando la macchina si riscalda, la dilatazione termica può causare la flessione dell'albero o modifiche dell'allineamento.

Sezione 3.2: Quando il bilanciamento non aiuta: identificazione dei difetti alla radice

Sintomo: La procedura di bilanciamento è stata eseguita, le letture sono stabili, ma la vibrazione finale rimane elevata.

Utilizzando lo spettro di vibrazione per la diagnosi differenziale (nel software Balanset: F8 - Charts, scheda "F5-Spectrum (Hz)"):

• Disallineamento dell'albero: Segno principale: picco di vibrazione elevato a una frequenza pari a 2 volte il numero di giri al minuto. È caratteristica un'elevata vibrazione assiale.
• Difetti dei cuscinetti volventi: Si manifestano come vibrazione ad alta frequenza alle frequenze caratteristiche "dei cuscinetti" (BPFO, BPFI, BSF, FTF). Si noti che la diagnostica dettagliata dei cuscinetti volventi esula dall'ambito del Balanset-1A: lo strumento misura la velocità di vibrazione nella banda 5-1000 Hz, la risposta del sensore cala oltre circa 550 Hz, e non è disponibile un'analisi dell'inviluppo (demodulazione) — utilizzi un analizzatore di cuscinetti dedicato per tale compito.
• Curvatura dell'albero: Si manifesta come un picco alto a 1x RPM, spesso accompagnato da una componente apprezzabile a 2x RPM. Quando il rotore è bilanciato su un mandrino, il software offre una compensazione del disassamento integrata: la misurazione F7 - Run Ecc (eseguita con il rotore ruotato di 180 gradi sul mandrino) insieme all'opzione "Subtract mandrel runout from measurements", in modo che l'eccentricità non venga scambiata per squilibrio.
• Problemi elettrici (motori elettrici): L'asimmetria del campo magnetico può causare vibrazioni a una frequenza doppia rispetto a quella di alimentazione (100 Hz per una rete a 50 Hz).

Errori comuni di bilanciamento e suggerimenti per la prevenzione

• Bilanciamento di un rotore difettoso o sporco: Prima di procedere all'equilibratura, controllare sempre le condizioni del meccanismo.
• Peso di prova troppo piccolo: Puntare alla regola di variazione delle vibrazioni 20-30%.
• Velocità di esercizio incoerente tra le corse: Mantenere sempre una velocità di rotazione stabile e identica durante tutte le misurazioni.
• Errori di fase e di marcatura: Monitorare attentamente la determinazione dell'angolo. L'angolo del peso correttivo viene solitamente misurato dalla posizione del peso di prova nella direzione di rotazione.
• Fissaggio errato o perdita di pesi: Seguire rigorosamente la metodologia: rimuovere il peso di prova dopo la corsa, oppure, se rimane sul rotore, assicurarsi che la casella "Lascia sul rotore" sia selezionata affinché il calcolo ne tenga conto.

Standard di qualità del bilanciamento

Nota: il numero di grado è il prodotto e_per·ω in mm/s. Lo squilibrio specifico ammissibile stesso dipende dalla velocità: e_per = (G × 9549) / n [μm]. Esempio: G6.3 a 1500 rpm dà e_per = 40,1 μm; a 3000 rpm dà 20,1 μm.

Parte IV: Domande frequenti e note applicative

Sezione 4.1: Domande frequenti generali (FAQ)

Quando dovrei usare il bilanciamento a 1 piano o a 2 piani?
Utilizzi il bilanciamento a 1 piano (statico) per rotori stretti a forma di disco in cui il rapporto lunghezza-diametro (L/D) è inferiore a circa 0,5 e la velocità è moderata (circa sotto i 1000 rpm), come mole abrasive o giranti di ventole strette. Utilizzi il bilanciamento a 2 piani (dinamico) per rotori allungati, per qualsiasi L/D superiore a circa 0,5, e per dischi stretti ad alta velocità. Il bilanciamento a due piani corregge sia lo squilibrio statico sia lo squilibrio di coppia (momento).

Cosa devo fare se il peso di prova provoca un aumento pericoloso delle vibrazioni?
Arrestare immediatamente la macchina. Ciò indica che il peso di prova è stato installato vicino al punto pesante esistente, aggravando lo squilibrio. La soluzione è spostare il peso di prova di 180 gradi rispetto alla sua posizione originale e ripetere la misurazione. In questo modo, il peso di prova crea un effetto opposto anziché aggravare lo squilibrio esistente.

Posso utilizzare i coefficienti di influenza salvati per una macchina diversa?
Sì, ma solo se le macchine sono assolutamente identiche: stesso modello, stesso rotore, stessa base, stessi cuscinetti. Qualsiasi variazione nella rigidità strutturale modificherà i coefficienti di influenza e li renderà non validi. La migliore prassi è quella di effettuare sempre nuove prove per ogni nuova macchina per garantire calcoli di correzione accurati.

Qual è la differenza tra squilibrio statico e dinamico?
Nello squilibrio statico, l'asse principale centrale di inerzia del rotore si sposta parallelamente all'asse di rotazione — il centro di massa è spostato radialmente rispetto all'asse — e può essere rilevato senza far girare il rotore, posizionandolo su supporti a coltello (knife-edge). Lo squilibrio dinamico è una combinazione di squilibrio statico e di coppia, in cui l'asse principale di inerzia non coincide con l'asse di rotazione — si manifesta solo durante la rotazione e richiede una correzione a due piani.

Perché le mie letture di bilanciamento sono instabili (fluttuanti)?
Letture instabili indicano che la risposta vibrazionale del sistema è imprevedibile. Le cause più comuni includono: allentamenti meccanici (bulloni allentati, crepe), cuscinetti usurati con gioco eccessivo, instabilità di processo (cavitazione nelle pompe, turbolenza nelle ventole), risonanza (velocità operativa prossima alla frequenza naturale), effetti termici durante il riscaldamento o vibrazioni provenienti da apparecchiature vicine. Risolvere questi problemi prima di tentare il bilanciamento.

In cosa consiste il metodo delle tre prove nel bilanciamento a due piani?
Il metodo a tre avviamenti prevede: Avviamento 0: misurazione iniziale senza pesi di prova per stabilire la vibrazione di base; Avviamento 1: misurazione con peso di prova installato nel Piano 1 per determinarne l'influenza; Avviamento 2: misurazione con peso di prova spostato nel Piano 2. Sulla base di questi tre punti dati, lo strumento calcola i pesi correttivi esatti necessari per entrambi i piani utilizzando il metodo del coefficiente di influenza.

Come calcolo lo squilibrio residuo consentito secondo la norma ISO 1940-1?
Calcolare prima lo squilibrio specifico ammissibile: e_per = (G × 9549) / n, dove G è il grado di qualità (ad esempio, 2,5 per le turbine, 6,3 per i ventilatori) e n sono le RPM. Quindi calcolare lo squilibrio residuo ammissibile: U_per = e_per × M, dove M è la massa del rotore in kg. Ad esempio, un rotore da 5 kg a 3000 RPM con G2.5: e_per = (2,5 × 9549)/3000 = 7,96 μm, U_per = 7,96 × 5 = 39,8 g·mm.

Qual è l'effetto minimo del peso di prova necessario per un bilanciamento accurato?
Il peso di prova dovrebbe causare una variazione di almeno 20-30% nell'ampiezza della vibrazione OPPURE una variazione di 20-30 gradi nell'angolo di fase. Se l'effetto è troppo piccolo, il segnale utile viene sommerso dal rumore di misura, causando calcoli di correzione imprecisi. Se non cambia nulla, aumentare la massa del peso di prova (entro limiti di sicurezza) fino a ottenere un effetto sufficiente.

Come tengo conto delle cave per chiavetta? (ISO 8821, ora ISO 21940-32:2012)
La prassi standard consiste nell'utilizzare una "mezza chiavetta" nella cava dell'albero quando si equilibra senza il componente di accoppiamento, come specificato dalla norma ISO 21940-32:2012 (che ha sostituito la ISO 8821). Questo compensa la massa della parte di chiavetta che riempie la scanalatura sull'albero.

Sezione 4.2: Guida al bilanciamento per tipi specifici di apparecchiature

Ventole industriali e ventole a tiraggio indotto (ID):

• Problema: Sono particolarmente soggetti a squilibri dovuti all'accumulo di prodotto sulle lame o all'usura abrasiva.
• Procedura: Pulire sempre accuratamente la girante prima di iniziare il lavoro. Prestare attenzione alle forze aerodinamiche che possono causare instabilità.

Pompe:

• Problema: Il nemico principale è la cavitazione.
• Procedura: Prima del bilanciamento, assicurarsi che vi sia un margine di cavitazione sufficiente all'ingresso (NPSHa). Verificare che la tubazione di aspirazione non sia ostruita.

Trituratori, macinatori e pacciamatrici:

• Problema: Usura estrema, possibilità di grandi variazioni di squilibrio dovute alla rottura o all'usura del martello.
• Procedura: Verificare l'integrità e il fissaggio degli elementi di lavoro. Potrebbe essere necessario un ulteriore ancoraggio del telaio della macchina.

Indotti dei motori elettrici:

• Problema: Può avere fonti di vibrazioni sia meccaniche che elettriche.
• Procedura: Utilizzare lo spettro di vibrazione (F8 - Charts) per verificare la presenza di vibrazione al doppio della frequenza di rete. La sua presenza indica un malfunzionamento elettrico, non uno squilibrio.

Conclusione

L'equilibratura dinamica dei rotori sul posto mediante strumenti portatili come Balanset-1A è uno strumento potente per aumentare l'affidabilità e l'efficienza operativa delle apparecchiature industriali. Tuttavia, il successo di questa procedura non dipende tanto dallo strumento in sé, quanto dalla qualificazione specialistica e dalla capacità di applicare un approccio sistematico.

Principi chiave:

• La preparazione determina il risultato: Per un bilanciamento efficace sono indispensabili una pulizia accurata del rotore, il controllo delle condizioni dei cuscinetti e delle fondamenta e una diagnosi preliminare delle vibrazioni.
• Il rispetto degli standard è la base della qualità: L'applicazione della norma ISO 1940-1 trasforma la valutazione soggettiva in un risultato oggettivo, misurabile e giuridicamente significativo.
• Lo strumento non è solo un bilanciatore ma anche uno strumento diagnostico: L'impossibilità di bilanciare o l'instabilità delle letture sono importanti segnali diagnostici che indicano problemi più gravi.
• La comprensione della fisica dei processi è fondamentale per risolvere compiti non standard: La conoscenza delle differenze tra rotori rigidi e flessibili e la comprensione dell'influenza della risonanza consentono agli specialisti di prendere decisioni corrette.

Seguendo le raccomandazioni descritte in questa guida, gli specialisti tecnici non solo saranno in grado di affrontare con successo le attività tipiche, ma anche di diagnosticare e risolvere in modo efficace problemi complessi e non banali di vibrazione delle apparecchiature rotanti.