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Controllare i cuscinetti volventi: il metodo definitivo.

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Cuscinetti volventi: come fare il controllo senza più dubbi.

E’ uno degli organi rotanti più importanti.

Il cuscinetto volvente sarà quindi il tema di questo articolo che vuole chiarire alcuni aspetti importanti della diagnostica.

Nello specifico vedremo come garantire ai cuscinetti una vita lunga riducendo al massimo le complicazioni tramite una installazione e controlli adeguati.

Tutto questo perché un eventuale guasto porta ovviamente a costi di manutenzione maggiori e fermi macchina inattesi.

Ne parleremo nel modo più semplice e conciso possibile per dare il quadro più generale possibile dei metodi e dei sistemi che servono per prolungare al massimo la vita operativa dei macchinari.

Vediamo per prima cosa una curva P-F.

E’ un grafico “qualitativo” che indica l’efficienza di un macchinario nel tempo ed i metodi di analisi utili per capire se sono presenti anomalie.

Ne esistono di vari tipi, leggermente diverse… in genere individuano le aree delle tre politiche di manutenzione (proattiva, predittiva e reattiva)

Assieme ad esse dono indicati i metodi non distruttivi che permettono di individuare le anomalie al crescere del danneggiamento.

Più la curva si allontana dall’asse orizzontale tanto più il macchinario è efficiente, più la curva si allontana dall’asse verticale tanto più lunga sarà la sua vita utile.

Cosa possiamo dire dal grafico?

Semplice…se un cuscinetto è installato male o il macchinario non è ben posizionato, la vita del cuscinetto sarà già compromessa fin dall’inizio.

 

L’allineamento di precisione di un macchinario è un requisito fondamentale. 

Come si installa un macchinario in modo corretto?

Tra le varie cose, una è da tenere ben presente: non bisogna mai dimenticare l’allineamento.

L’allineamento “ad occhio” o utilizzando dei comparatori non consente di ottimizzare la posizione degli alberi e neanche di verificare con certezza la presenza del “piede zoppo”, cioè di quella parte di supporto che non appoggia bene sul basamento.

Nell’immagine seguente si può vedere il risultato di una verifica fatta su un motore “allineato” (si fa per dire) durante l’ultima manutenzione…un disastro!

Per un allineamento veloce, preciso e sicuro, è preferibile utilizzare sistemi di allineamento laser.

Oggi tali strumenti sono forniti da diversi produttori o utilizzati ampiamente da società di consulenza e manutenzione.

Per quanto semplice e banale possa sembrare, un allineamento di precisione allunga la vita dei cuscinetti in modo importante.

Questo perché riduce i carichi inattesi e non previsti, dati appunto da due alberi non allineati correttamente.

(E’ importante sapere che anche un allineamento “troppo” preciso può essere fonte di problemi, quindi è bene sapere come operare in modo accurato).

 

Mai dimenticare una corretta lubrificazione.

Una macchina che è mal lubrificata (troppo poco o troppo) non funzionerà in modo ottimale ed i suoi organi rotanti saranno maggiormente sollecitati in aumentando l’usura e causando, in seguito, un cedimento precoce.

Quella pompatina di grasso in più, sempre amata da chi lavora in campo, fa più male che bene oltre ed aumenta inutilmente i costi.

La condizione di un cuscinetto e la sua lubrificazione più o meno ottimale si controllano per prima cosa con sistemi “acustici”, cioè con sensori a contatto che operano a frequenze “sonore” più grandi di quelle udibili,  cioè ultrasuoni.

Questi captano le “onde d’urto”, che vengono chiamate anche “impulsi di shock”, causati dai danneggiamenti o dai contatti generati da una cattiva lubrificazione. Questi impulsi si propagano dal cuscinetto alla sonda, attraverso i supporti.

Un importante modo di operare consiste nel verificare spesso la qualità della lubrificazione e, quando possibile, effettuarla con il supporto di strumenti dedicati.

 

Che dire dei sistemi di analisi con ultrasuoni?

Per rilevare con largo anticipo i danneggiamenti dei cuscinetti è necessario controllarli con sistemi che acquisiscono i segnali nelle alte frequenze.

Il più noto e comprovato metodo di questo tipo, che quest’anno spegne 50 candeline, è il metodo SPM.

Alla fine degli anni ’60 questa società ha chiamato questo tipo di diagnostica “Shock Pulse Measurement”, fornendo indicazioni della condizione del cuscinetto attraverso un “semaforo”, in modo quindi rapido ed efficace.

Oggi l’evoluzione dell’algoritmo SPM permette di analizzare cuscinetti che ruotano a velocità inferiori a 1 RPM.

I risultati che si possono ottenere sono particolarmente efficaci con una incredibile pulizia del segnale.

Per fare questo il sistema SPM utilizza un sensore che opera con una frequenza risposta centrata sui 32 kHz ed un sofisticato sistema di acquisizione ed analisi.

Esistono anche software dedicati all’analisi della lubrificazione.

Questo metodo, oltre all’indicazione della condizione del cuscinetto e della lubrificazione, si avvale anche del software Lubmaster.

Tale software permette di analizzare accuratamente la condizione di lubrificazione e di dare una stima molto attendibile della durata residua del cuscinetto .

Negli ultimi anni si sono aggiunti sul mercato anche altri sistemi di analisi mediante gli ultrasuoni (UE Systems, SDT o Sonotec, per citarne alcuni).

Alcuni di essi hanno software più dedicati e specifici, altri sono invece più generalisti e non specificatamente dedicati all’analisi dei cuscinetti.

Tutti questi strumenti operano con sensori e frequenze di risposta similari tra loro, tutte nel campo degli ultrasuoni e comprese tra i 30 ed i 40 kHz .

Questa tipologia di strumenti ad alte frequenze, per tutte le marche sopra citate (SPM, SDT, UE Systems, ecc.) si avvale di una cuffia per captare il suono “eterodinato”, cioè trasformato ad una frequenza che possa essere “ascoltata” dal tecnico.

Così diventa ancora più semplice eseguire una diagnosi accurata.

Questi strumenti, utilizzati nel modo corretto, permettono agli incaricati alla lubrificazione manuale dei cuscinetti di  fornire il giusto quantitativo di grasso e garantire una lubrificazione ottimale.

Per chi ha sempre usato il cacciavitone gigante, questa è in fondo la versione ipertecnologica 5.0!

 

L’analisi diventa ancora più performante se accoppiata ai metodi di analisi di “inviluppo” della vibrazione.

Un’altra famosa ed importante tecnica di analisi è quella che si definisce “inviluppo” della vibrazione.

Questa utilizza i normali sensori di analisi delle vibrazioni ed estrae i piccoli segnali generati dai cuscinetti.

Tali segnali vengono normalmente nascosti dalla vibrazione globale del macchinario ed è quindi necessario estrarli per renderli meglio visibili ed analizzabili.

I metodi shock/ultrasuoni si utilizzano sensori dedicati, che “filtrano” le vibrazioni a bassa frequenza della macchina, mentre nel caso delle tecniche di inviluppo si utilizza la forma d’onda acquisita del sensore di vibrazione (che solitamente lavora fino ad un massimo di 10 kHz).

Da essa si estraggono tutte quelle informazioni riconducibili a danneggiamenti dei cuscinetti e che si propagano attraverso i supporti fino al sensore.

Solitamente meno precoce delle analisi ad alte frequenze (maggiori di 30 kHz), in genere più complessa, tuttavia la tecnica di inviluppo della vibrazione è meno influenzata, ad esempio, da disturbi dovuti alla presenza di inverter o da correnti parassite.

Questi disturbi si si manifestano anch’essi nelle alte frequenze.

Nella figura successiva riportiamo un grafico di una analisi eseguita con la tecnica dell’inviluppo; appare, a prima vista e nella forma, ma non nella sostanza, poco diverso da quello acquisito con un sensore Shock Pulse/ultrasuoni.

Strumenti come quelli prodotti da SPM consentono, con sensori differenti, sia l’analisi con metodo di inviluppo della vibrazione che con metodo ad alta frequenza.

Ultimamente è anche possibile utilizzare sensori combinati per ridurre il tempo di acquisizione.

Un altro algoritmo molto famoso e similare, noto come PeakVue, è stato sviluppato dalla società CSI.

 

L’analisi di vibrazione alle basse frequenze non ci aiuta per la verifica dei danneggiamenti precoci dei cuscinetti.

Se un danno al cuscinetto è visibile nello spettro della velocità di vibrazione, quello rilevato con sensori che operano tra 10 e 10000 Hz ed elaborato senza analisi di inviluppo, allora il cuscinetto è ormai davvero danneggiato.

In tal caso possiamo solo più pianificarne la sostituzione.

Oggi, sia con il metodo dell’inviluppo che con l’analisi classica della velocità di vibrazione, è possibile “ascoltare” la forma d’onda prodotta dal macchinario utilizzando le cuffie in dotazione.

In questo caso sarà ancora più facile capirne la condizione e lo stato di salute.

Ma andiamo oltre.

 

La termografia non è un metodo di diagnosi precoce del danno o per capire le cause del danneggiamento.

La termografia si rivela però molto utile per valutare la condizione generale del macchinario.

Un cuscinetto che rotola bene genera meno attrito, quindi una lubrificazione errata o un danneggiamento originano riscaldamento.

Quello che però diventa complicato è correlare un eventuale riscaldamento ad una stima del danneggiamento.

E’ inoltre difficile determinare se il problema sia dato davvero da un danneggiamento o piuttosto da un sovraccarico, da lubrificazione errata, da un problema di allineamento o da altro.

Quindi ritorniamo da dove abbiamo cominciato…servono una ottima installazione ed una corretta lubrificazione.

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