Le discipline della lubrificazione dei macchinari e dell'analisi delle vibrazioni sono entrambe elementi critici di una cultura incentrata sull'affidabilità. Entrambe ci consentono di rimanere sul lato sinistro della venerata curva potenziale guasto-guasto (P-F). Sfortunatamente, anche nell'era moderna, questi programmi spesso esistono in uno stato disconnesso, rinunciando al valore ottenibile con la loro unione in un ecosistema di manutenzione preventiva e predittiva connesso. Questo articolo intende toccare la relazione tra lubrificazione e vibrazione, spiegare come possiamo usare la relazione a nostro vantaggio, oltre a fornire alcuni punti di considerazione per riunire queste discipline in un progetto coeso.
La lubrificazione dei macchinari comprende le pratiche rilevanti per mantenere adeguate condizioni di lubrificazione all'interno dei componenti della macchina che si muovono in prossimità l'uno dell'altro. Se una macchina ruota, scivola o ruota, è probabile che sia lubrificata o abbia una superficie di usura progettata installata (ad esempio, una boccola). Il lubrificante può fornire riduzione dell'usura, raffreddamento, rimozione dei contaminanti e protezione dall'ingresso di contaminanti, a seconda della formulazione e dell'applicazione. Uno dei parametri più importanti di un lubrificante è la viscosità, una misura della resistenza al movimento o al flusso. La viscosità è correlata allo spessore del film di lubrificante, che in ultima analisi determina la quantità di separazione tra i componenti della macchina in movimento e quindi l'attrito tra di essi. Mantenere il film di fluido ottimale è essenziale per ridurre al minimo l'usura e le vibrazioni.
Qualsiasi professionista esperto in affidabilità può attestare la correlazione tra lo stato di lubrificazione di una macchina e le sue indicazioni di salute rilevabili: una macchina non lubrificata correttamente funzionerà generalmente con temperature, rumori e vibrazioni maggiori. Questa prova aneddotica è supportata da studi trovati nella letteratura professionale. Uno di questi studi, di Ripin e Yusof (2018), testa l'impatto dello spessore del film di fluido nei cuscinetti volventi sui livelli di vibrazione complessivi. Secondo lo studio, sia che si inizi con un cuscinetto non lubrificato o un cuscinetto lubrificato, i livelli di vibrazione diminuiscono nel tempo inizialmente con il "rodaggio" dei cuscinetti. Man mano che un nuovo cuscinetto accumula ore di funzionamento, le asperità superficiali all'interno del cuscinetto si consumano (ovvero, vengono lucidate) consentendo un contatto più fluido tra la pista di rotolamento del cuscinetto e i suoi elementi volventi. Tuttavia, questa diminuzione delle vibrazioni è di breve durata, molto di più nel cuscinetto non lubrificato. Nello studio si dimostra che i livelli di vibrazione complessivi aumentano se il film di fluido non viene stabilito e mantenuto in un intervallo nominale dopo il completamento del "rodaggio". Come previsto, durante i test il cuscinetto lubrificato ha anche mostrato una rugosità superficiale (un indicatore dell'usura) significativamente inferiore nel tempo.
Dato che lo stato delle condizioni del lubrificante di una macchina è un indicatore principale della durata della macchina nel tempo, è importante capire come l'analisi delle vibrazioni possa fornire informazioni come parte di un programma di monitoraggio continuo. La firma delle vibrazioni delle apparecchiature operative può essere utilizzata per rilevare i casi in cui il film fluido fornito dal lubrificante diventa interrotto o sub-ottimizzato. La degradazione del lubrificante presenterà indicazioni nella forma d'onda temporale o nello spettro a causa dell'attrito elevato o della presenza di impatto. Tecniche speciali come l'inviluppo ad alta frequenza (HFE) sono particolarmente utili per rilevare tali firme. Quando rilevate, l'analista delle vibrazioni può quindi comunicare al team di manutenzione che una macchina richiede il rifornimento di lubrificante, la sostituzione o forse l'indagine di un'erogazione impropria del lubrificante. Ancora meglio, la frequenza di erogazione del lubrificante può essere regolata in base alle esigenze della macchina. Ciò è importante perché le esigenze di lubrificazione di una macchina cambiano nel tempo a causa dell'usura e dei fattori ambientali, rendendo così inefficaci le strategie puramente basate sul tempo.
Mentre l'analisi delle vibrazioni può aiutare a ottimizzare i programmi di lubrificazione e fornire un avviso tempestivo di problemi di salute della macchina, ottenere un'elevata affidabilità delle risorse lubrificate richiede un approccio più robusto. I piani di gestione delle risorse di manutenzione preventiva (inclusa la lubrificazione) e predittiva delle macchine dovrebbero essere sviluppati utilizzando metodi formalizzati come Reliability Centered Maintenance (RCM), Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) o Preventive Maintenance Optimization (PMO). I risultati dei metodi sopra menzionati richiederanno l'inclusione di ulteriori domini di competenza se si desiderano attività di monitoraggio o manutenzione praticabili. Per quanto riguarda specificamente i programmi di lubrificazione, si consiglia vivamente di aderire alle linee guida dello Standard 55.1 dell'International Council of Machinery Lubrication (ICML), che copre la progettazione del programma, la formazione, le attrezzature, ecc. Per quanto riguarda i programmi di analisi delle vibrazioni, i siti dovrebbero includere quanto segue: postura di monitoraggio appropriata (ad esempio, online rispetto a periodica in base alla criticità delle attrezzature); analisti esperti e certificati (ISO/ANST Categoria 3 o 4); una piattaforma che consenta notifiche, diagnosi, comunicazioni e monitoraggio tempestivi dello stato di salute del programma e delle risorse; scalabilità a livello aziendale. La cosa più importante è legare insieme queste strategie e questi programmi, condividendo la conoscenza e supportando il miglioramento continuo della salute degli asset.
Le macchine non durano per sempre, ma la loro vita può spesso essere meglio allineata agli obiettivi aziendali tramite programmi di manutenzione e monitoraggio efficaci. In quest'ottica, due percorsi comuni per l'estensione della vita includono la lubrificazione e il monitoraggio delle vibrazioni. Una lubrificazione non corretta porta alla vibrazione attraverso la degradazione del film fluido e il conseguente contatto superficiale. Se non rilevate e diagnosticate, tali condizioni possono impedire un intervento tempestivo per un ulteriore sviluppo lungo la curva P-F, ovvero, spostandosi verso il temuto lato destro della curva. L'approccio migliore per mantenere un elevato livello di salute della macchina è quello che intreccia sia le best practice di lubrificazione che quelle di monitoraggio delle vibrazioni, piuttosto che consentire loro di funzionare come programmi isolati.
RiferimentiRipin, Z. M., & Yusof, N. (2018). L'effetto della lubrificazione sulla vibrazione dei cuscinetti a rulli.MATEC Web delle conferenze,217.doi:https://doi.org/10.1051/matecconf/201821701004