Le **misure di vibrazioni** comprendono test di fatica accelerati, diagnostica predittiva di macchine rotanti ed emissione acustica, nonché la valutazione dell'esposizione umana secondo le normative vigenti. ```mermaid graph LR A[Tecniche di misura] --> B[Test di fatica] A --> C[Diagnostica] A --> D[Esposizione umana] B --> E[Eccitatori] C --> F[Analisi spettrale] D --> G[Mano-braccio] classDef main fill:#f9f,stroke:#333,stroke-width:4px; classDef sub fill:#bbf,stroke:#333,stroke-width:2px; class A main; class B,C,D,E,F,G sub; ``` ### Test di resistenza a fatica da vibrazione I test di fatica da vibrazione sono fondamentali per qualificare componenti destinati ad ambienti operativi gravosi (veicoli, velivoli, treni). La normativa di riferimento impone l'identificazione preliminare delle frequenze di risonanza del componente e la successiva sollecitazione prolungata a tali frequenze. #### Sistemi di eccitazione meccanica - **Eccitatori elettrodinamici**: basati sull'interazione tra una bobina mobile percorsa da corrente e un campo magnetico costante. Sono controllati in retroazione tramite [[Sensori di vibrazione|accelerometri]] per riprodurre spettri di vibrazione complessi. - **Attuatori idraulici**: impiegati per generare forze elevate a frequenze medio-basse, ideali per il testing di interi veicoli o telai. - **Vibrodine**: sistemi a masse eccentriche controrotanti che generano forze armoniche proporzionali al quadrato della velocità di rotazione. Trovano impiego nell'ingegneria civile per l'eccitazione di grandi strutture. ![[Pasted image 20260612162553.png]] ### Monitoraggio, diagnostica e manutenzione predittiva La diagnostica delle macchine rotanti si basa sull'analisi spettrale delle vibrazioni. Poiché specifiche anomalie meccaniche si manifestano a frequenze caratteristiche legate alla velocità di rotazione ($\text{rpm}$), è possibile identificare la natura del difetto: | Natura del difetto | Frequenza dominante | Direzione principale | | ------------------------- | -------------------------------------------- | -------------------- | | Squilibrio rotore | $1 \times \text{rpm}$ | Radiale | | Disallineamento alberi | $1 \times \text{rpm}$, $2 \times \text{rpm}$ | Radiale e assiale | | Allentamento supporti | $2 \times \text{rpm}$ | Radiale | | Danneggiamento cuscinetti | Alta frequenza ($2 - 60 \text{ kHz}$) | Radiale e assiale | #### Emissione acustica (AE) L'emissione acustica è una tecnica non distruttiva che rileva onde elastiche transitorie ad alta frequenza ($50 \text{ kHz} - 1 \text{ MHz}$) generate dalla rapida liberazione di energia dovuta a micro-rotture o propagazione di cricche all'interno di materiali sollecitati. ![[Pasted image 20260612162747.png]] ### Misure di vibrazioni trasmesse al corpo umano Le vibrazioni trasmesse agli operatori possono causare patologie professionali. Si distingue tra: - **Vibrazioni trasmesse al corpo intero (Whole-Body Vibration - WBV)**: tipiche di conducenti di veicoli industriali. - **Vibrazioni trasmesse al sistema mano-braccio (Hand-Arm Vibration - HAV)**: indotte da utensili portatili (es. martelli demolitori). La valutazione dell'esposizione si basa sul calcolo dell'accelerazione equivalente ponderata in frequenza $a_{eq}$ sui tre assi ortogonali, definita dalla norma ISO 5349: $a_{eq} = \sqrt{(1.4 a_{xw})^2 + (1.4 a_{yw})^2 + a_{zw}^2}$ Le misure richiedono l'uso di [[Filtri|filtri]] di ponderazione che tengano conto della sensibilità fisiologica del corpo umano alle diverse frequenze. ![[Pasted image 20260612162905.png]] ![[Pasted image 20260612162930.png]] ### Esempi ed esercizi Pensa a come un medico usa lo stetoscopio per ascoltare il battito del cuore e capire se le valvole cardiache funzionano bene. Nella diagnostica industriale facciamo esattamente la stessa cosa con le macchine rotanti. Se un ventilatore industriale ha una pala leggermente più pesante delle altre (squilibrio), genererà un forte "colpo" a ogni giro. Se gira a $3000 \text{ giri al minuto}$, batterà esattamente $50$ volte al secondo ($50 \text{ Hz}$). Posizionando un sensore e leggendo lo spettro delle frequenze, vedremo un picco altissimo proprio a $50 \text{ Hz}$, che ci dice immediatamente: "il ventilatore è squilibrato", senza bisogno di smontarlo. ##### Domande di teoria - [ ] Quali sono le differenze principali, in termini di campo di frequenza e applicazione, tra un eccitatore elettrodinamico e una vibrodina? - [ ] Come si differenzia l'analisi spettrale classica delle [[Misure di vibrazioni|misure di vibrazioni]] dall'analisi di emissione acustica (AE)? - [ ] Perché nella formula dell'accelerazione equivalente $a_{eq}$ per il sistema mano-braccio i contributi degli assi $x$ e $y$ sono moltiplicati per un fattore $1.4$? ##### Esercizi - [ ] Un motore elettrico gira a $1500 \text{ rpm}$. Durante il transitorio di avviamento, l'analisi spettrale mostra un picco anomalo a $50 \text{ Hz}$. Determina se tale picco è riconducibile a uno squilibrio rotorico o a un disallineamento degli alberi. - [ ] Date le accelerazioni ponderate misurate sull'impugnatura di un utensile: $a_{xw} = 2.0 \text{ m/s}^2$, $a_{yw} = 1.5 \text{ m/s}^2$ e $a_{zw} = 3.0 \text{ m/s}^2$, calcolare il valore dell'accelerazione equivalente globale $a_{eq}$. ### Collegamenti --- *Per risposte, ulteriori esercizi e approfondimenti consultare le risorse di riferimento.* > [!info]- Risorse > ![[!Misure meccaniche e termiche#Risorse#Bibliografia]] > ![[!Misure meccaniche e termiche#Risorse#Approfondimenti]]