Che cosa è
Lo sbilanciamento è uno dei problemi più riconoscibili, pervasivi e risolvibili dei macchinari industriali moderni. Si verifica quando il centro di massa di un componente rotante (come un rotore o una girante) non è allineato con il suo asse di rotazione, ovvero il centro di gravità rotazionale non è più allineato con il centro di massa rotazionale. Questo disallineamento causa una distribuzione non uniforme della massa, con conseguenti vibrazioni e potenziali danni ai macchinari. Lo sbilanciamento può portare a vari problemi operativi, tra cui una durata ridotta delle apparecchiature, maggiori costi di manutenzione e rischi per la sicurezza.
Perché succede
Man mano che i macchinari funzionano nel tempo, gli elementi rotanti che sono serrati si allentano. Ciò consente un movimento maggiore, creando più allentamento e diventando un ciclo ripetuto e autodistruttivo. L'accumulo basato sul processo sui rotori e la degradazione del materiale (tipicamente da detriti estranei o cavitazione prolungata) costituiscono la maggior parte dei problemi di squilibrio.
Tipi di squilibrio
Lo squilibrio può essere classificato in tre tipi principali: statico, di coppia e dinamico.
- Squilibrio statico:
- Lo squilibrio statico si verifica quando il centro di massa di un componente rotante non è allineato con l'asse di rotazione su un singolo piano.
- Questo tipo di squilibrio provoca una forza continua che può dare origine a vibrazioni costanti e può essere avvertita come un continuo scuotimento o oscillazione dell'attrezzatura.
- Tra le cause più comuni rientrano la distribuzione non uniforme del materiale o difetti di fabbricazione.
- Squilibrio di coppia:
- Lo sbilanciamento di coppia si verifica quando il centro di massa di un componente rotante si sposta parallelamente all'asse di rotazione ma in direzioni opposte su due lati del rotore.
- Genera un momento o una coppia che tende a inclinare l'attrezzatura.
- Lo sbilanciamento della coppia è spesso dovuto a una distribuzione non uniforme del materiale o a un disallineamento dei componenti.
- Squilibrio dinamico:
- Lo squilibrio dinamico è il tipo più complesso e si verifica quando il centro di massa non è allineato con l'asse di rotazione su più piani.
- Ciò comporta componenti sia di forza che di momento, provocando vibrazioni complesse e danni potenzialmente gravi.
- Le cause più comuni sono la forma irregolare, l'usura non uniforme o l'accumulo di sporcizia e detriti.
Per maggiori dettagli puoi leggerela norma ISO che copre le condizioni di squilibrio, ma prima di curiosare dovresti assicurarti di avere a portata di mano una caffettiera, un dizionario e uno spinner.
Cause comuni di squilibrio
- Accumulo di detriti: polvere, sporcizia o altri materiali estranei possono accumularsi sulle parti rotanti, causando squilibrio.
- Difetti di fabbricazione: lavorazioni inadeguate o difetti dei materiali durante il processo di fabbricazione possono causare squilibri.
- Usura: nel tempo, i componenti potrebbero usurarsi in modo non uniforme, causando uno squilibrio.
- Distribuzione non uniforme del materiale: variazioni nella densità del materiale o nella distribuzione della massa all'interno di un componente possono causare squilibri.
- Disallineamento: un montaggio o un'installazione non corretti possono causare squilibrio.
- Eccentricità: si verifica quando il centro di massa di un oggetto rotante non si trova esattamente al centro della rotazione dell'oggetto, ma è invece spostato da un lato. Questo spostamento può verificarsi in qualsiasi direzione o piano perpendicolare all'asse di rotazione.
Come prevenirlo
Sebbene alcuni casi di disallineamento non possano essere evitati (ad esempio, se una persona fa cadere accidentalmente una chiave inglese in una macchina durante una riparazione), esistono altri modi per tenere a bada lo squilibrio.
- Controllo qualità: garantire un adeguato controllo qualità durante il processo di produzione per ridurre al minimo gli squilibri correlati alla produzione.
- Manutenzione ordinaria: effettuare ispezioni e manutenzioni di routine per individuare e risolvere problemi di usura prima che causino squilibri.
- Pulizia: mantenere i componenti rotanti puliti e privi di detriti per evitare squilibri dovuti a materiali estranei.
- Assemblaggio di precisione: seguire precise procedure di assemblaggio e allineamento durante l'installazione per evitare squilibri dovuti a disallineamenti.
- Messa in servizio: il bilanciamento dell'assetto durante la messa in servizio dovrebbe essere una prassi accettata da qualsiasi produttore che voglia evitare squilibri.
Come correggerlo
Sbilanciamento statico e di coppia: per correggere questi tipi di sbilanciamento, è possibile aggiungere o rimuovere strategicamente dei pesi dal componente rotante. Questo processo è chiamato bilanciamento e viene solitamente eseguito utilizzando attrezzature di bilanciamento specializzate.
Squilibrio dinamico: correggere lo squilibrio dinamico è più impegnativo e potrebbe richiedere analisi e regolazioni specializzate. Spesso comporta sia l'aggiunta/rimozione di pesi sia la risoluzione di altri fattori contribuenti, come l'usura o le irregolarità dei componenti.