Manutenzione predittiva nei sistemi meccanici

La manutenzione predittiva come politica di prevenzione costituisce una condizione fondamentale per il successo dell’Industria 4.0. Gli aspetti culturali e formativi per poter progettare la manutenzione pesano tanto quanto gli aspetti tecnici: gli strumenti producono misure, le misure supportano azioni e decisioni anche importanti, le persone preposte devono essere adeguatamente preparate, sia a misurare che a decidere.

Progettare la manutenzione significa ripartire analiticamente le risorse disponibili tra l’inevitabile manutenzione a guasto e le varie forme di prevenzione, privilegiando le più performanti ed economicamente convenienti, ovvero le possibilità esponenzialmente crescenti della diagnostica precoce. La pianificazione delle attività di prevenzione in funzione del solo tempo trascorso significa certamente utilizzare una misura, anche se troppo indiretta rispetto all’effettivo stato di usura dell’oggetto di manutenzione. In altri termini, è dimostrabile che la probabilità di subire il guasto prima dell’intervento programmato su base temporale o di sostituire componenti ancora in ottimo stato è quasi sempre troppo elevata per ricorrere alla manutenzione ciclica, al di fuori chiaramente delle attività imposte per legge. La risposta tecnologica è la manutenzione secondo condizione e predittiva. Presente sullo scenario industriale italiano da oltre quarant’anni, è stata mutuata dalla manutenzione aeronautica e introdotta per prima nell’industria chimica.

La manutenzione secondo condizione e predittiva

La manutenzione secondo condizione è un particolare tipo di manutenzione preventiva, che individua la necessità dell’azione manutentiva sulla base dello stato di salute attuale di un componente. Lo stato di salute del componente è valutato correlando una o più grandezze fisiche e/o chimiche allo stato del componente ed individuando un valore di soglia, relativamente a queste grandezze, oltre il quale (o al di sotto del quale) il componente ha un’elevata probabilità di guastarsi.

La manutenzione predittiva è un tipo di manutenzione preventiva che viene effettuata a seguito dell’individuazione di uno o più parametri che vengono misurati ed elaborati utilizzando appropriati modelli matematici allo scopo di individuare il tempo residuo prima del guasto. A tale fine si utilizzano svariate metodologie, come ad esempio le analisi tribologiche sui lubrificanti, la misura delle vibrazioni, la termografia, l’analisi delle correnti assorbite, il rilievo di vibrazioni anomale e tante altre. Una variazione delle misure effettuate rispetto allo stato di normale funzionamento indicherà l’aumentare del degrado e, in definitiva, permetterà di prevedere il momento del guasto.

Particolare interesse assume l’analisi vibrazionale dei sistemi meccanici. Qualsiasi macchina, durante l’uso, emette vibrazioni e suoni. Quando queste vibrazioni s’intensificano in maniera anomala, è molto probabile che la macchina si stia per guastare. A seconda del tipo di macchinario e di potenza installata risultano accettabili solo alcuni livelli di vibrazioni. Tali valori sono spesso definiti dal costruttore sulla base di normative internazionali quali quelle della serie ISO 10816. Anche una variazione del livello di vibrazioni generato dalla macchina, pur se il livello nel complesso si mantiene adeguato, è spesso indice di un malfunzionamento. Questo tipo di valutazioni sono definite di primo livello. Sappiamo che la macchina presenta un problema ma non sappiamo quale. L’analisi vibrazionale, tuttavia, attraverso analisi più avanzate nel dominio delle frequenze può però fornire indicazioni tipiche sul tipo di guasto diventando un ottimo strumento di diagnostica.