Come misurare o diagnosticare una macchina e come controllare i sensori installati e gli utensili elettrici?

Per diagnosticare correttamente una macchina, non basta un rapido controllo dell’errore sul convertitore di frequenza
o sul controllore. Una diagnostica efficace delle macchine industriali combina ispezione visiva, misurazione meccanica
ed elettrica delle macchine, analisi delle vibrazioni, termografia e controllo dei sensori installati e degli utensili elettrici. Solo questo approccio consente di individuare la causa del guasto, valutare il rischio di fermo e decidere
se sono necessari riparazione, rigenerazione, sostituzione o modernizzazione.

Nella pratica della manutenzione, una valutazione rapida e precisa dello stato tecnico influisce direttamente sui costi di produzione, sulla sicurezza del lavoro e sulla disponibilità della linea. Per questo il collaudo delle macchine industriali deve essere eseguito in modo metodico, tenendo conto dei sintomi meccanici, elettrici e termici,
e non esclusivamente sulla base di un singolo allarme o di un singolo parametro.

Se la tua macchina presenta vibrazioni eccessive, errori dei sensori, problemi di isolamento, surriscaldamento o funzionamento instabile dell’azionamento, contattaci. Ti aiuteremo a valutare se sono necessari diagnostica, riparazione, rigenerazione, modernizzazione o sostituzione del componente.

Chiama: +48 717 500 983

Come diagnosticare una macchina passo dopo passo e quali misurazioni sono davvero importanti?

Da dove iniziare la diagnostica della macchina?

Ogni misurazione della macchina dovrebbe iniziare da un’ispezione esterna e dalla valutazione del funzionamento del dispositivo
sotto carico. Già in questa fase è spesso possibile individuare segnali di avvertimento, come:

• vibrazioni eccessive,
• funzionamento instabile dell’azionamento,
• rumore dei cuscinetti o attrito meccanico,
• riscaldamento non uniforme della carcassa,
• odore di isolamento surriscaldato,
• errori di feedback, perdite di segnale o problemi di posizionamento.

Una buona diagnostica di macchine e dispositivi inizia dall’osservazione dei sintomi e solo successivamente passa
alle misurazioni dettagliate. In molti casi è proprio il confronto tra i sintomi e i risultati dei test a consentire di distinguere un problema meccanico da uno elettrico oppure di indicare più cause di guasto coesistenti.

Se già nella fase preliminare si nota il rischio di danneggiamento dei cuscinetti, surriscaldamento degli avvolgimenti, errori dell’encoder
o funzionamento instabile del servoazionamento, conviene pianificare subito una diagnostica più completa, prima che un piccolo difetto si trasformi in un guasto costoso dell’intero sistema.

Come eseguire una misurazione meccanica delle macchine?

La misurazione meccanica delle macchine è indispensabile quando il dispositivo presenta sintomi di usura, vibrazioni, rumore, eccentricità o problemi di guida del movimento. La diagnostica meccanica comprende la valutazione della geometria del movimento, dei giochi, dello stato dei cuscinetti e del comportamento della macchina durante il funzionamento.

Eccentricità assiale, radiale e stato dei cuscinetti

Tra le attività di base rientrano il controllo dell’eccentricità assiale e radiale, la valutazione dello stato dei cuscinetti
e la verifica di un eventuale peggioramento dell’allineamento degli elementi di azionamento. Nelle macchine elettriche e nei gruppi rotanti è importante anche il controllo del traferro tra rotore e statore, perché la sua irregolarità può peggiorare il funzionamento dell’azionamento e accelerare l’usura dei componenti.

I sintomi tipici dei problemi meccanici sono:

• aumento del rumore durante l’avviamento e il funzionamento a regime,
• surriscaldamento locale dei cuscinetti,
• funzionamento irregolare dell’albero,
• vibrazioni trasferite al corpo della macchina,
• peggioramento della qualità di lavoro di riduttori, giunti o sistemi di trasmissione della potenza..

Se l’origine del problema è rappresentata da cuscinetti usurati, sedi danneggiate, disallineamento o carico non uniforme, la sola sostituzione di un elemento non sempre risolve il problema. Spesso è necessaria una verifica meccanica completa e solo allora si può decidere se sia sufficiente una riparazione o se la direzione migliore sia la rigenerazione o la modernizzazione dell’intero nodo.

Prove di vibrazione e analisi delle vibrazioni

Le prove di vibrazione e l’analisi delle vibrazioni sono tra i metodi più importanti della diagnostica delle macchine. L’analisi delle vibrazioni consente di valutare il grado di usura dei componenti e individuare irregolarità prima che il dispositivo venga fermato. Si misurano lo spostamento, la velocità o l’accelerazione delle vibrazioni, quindi vengono analizzati
i valori efficaci e il carattere dello spettro di frequenza.

Per valutare lo stato generale della macchina è molto utile il valore efficace RMS della velocità di vibrazione, perché riflette bene l’energia delle vibrazioni che influisce sulla durata dei componenti. A sua volta, l’analisi in frequenza aiuta a stabilire se la fonte del problema siano i cuscinetti, lo sbilanciamento, il disallineamento, i giochi meccanici o danni agli elementi rotanti.

In alcune costruzioni moderne, soprattutto nelle macchine con magneti permanenti, è possibile
utilizzare i segnali propri della macchina per valutare le vibrazioni. Questa soluzione può supportare la diagnostica online, soprattutto dove l’installazione di sensori aggiuntivi è difficoltosa. Dal punto di vista della manutenzione, ciò significa una maggiore possibilità di rilevare prima la degradazione senza un lungo fermo di servizio.

Se l’analisi delle vibrazioni indica un peggioramento dello stato del sistema, conviene trattarla non come una singola lettura, ma come un segnale per pianificare interventi di servizio. In molti stabilimenti sono proprio le vibrazioni
il primo avvertimento prima di un guasto più grave del convertitore di frequenza, del servoazionamento, del giunto, del riduttore
o del motore.

Come eseguire una misurazione elettrica delle macchine?

La misurazione elettrica delle macchine dovrebbe comprendere non solo il controllo di base dell’alimentazione,
ma anche la valutazione degli avvolgimenti, dell’isolamento e del comportamento del sistema in condizioni di lavoro. A seconda del tipo di dispositivo, la diagnostica comprende macchine AC, DC, servoazionamenti, sistemi con convertitore di frequenza, convertitori, alimentatori, elettronica di controllo ed elementi attuatori.

Misurazione della resistenza di isolamento e valutazione degli avvolgimenti

Una delle prove chiave è la misurazione della resistenza di isolamento, che consente di rilevare umidità, degradazione dell’isolamento, contaminazioni conduttive, effetti del surriscaldamento e invecchiamento dei materiali isolanti. Questo tipo di prova delle macchine elettriche ha grande importanza sia nella valutazione del dispositivo prima dell’avviamento, sia nell’ambito della diagnostica periodica.

È importante non solo stabilire se l’isolamento “supera” il test, ma anche come si comporta nel tempo. Nella valutazione dello stato tecnico sono importanti, tra gli altri:

• stabilità della resistenza durante la misurazione,
• corrente di dispersione,
• comportamento dell’isolamento alla tensione di prova impostata,
• sintomi che indicano la degradazione dell’isolamento principale o tra spire.

Se la macchina presenta sintomi di surriscaldamento, funzionamento irregolare o intervento delle protezioni, il problema può riguardare non solo l’alimentazione, ma anche cortocircuiti tra spire o peggioramento dello stato degli avvolgimenti. In questo caso il solo controllo di tensione e corrente non è sufficiente. È necessaria una diagnostica estesa, spesso combinata con valutazione termica, controllo dell’azionamento, del convertitore di frequenza, dello stadio di potenza e dei sensori di feedback.

In uno stabilimento industriale è bene ricordare che una reazione troppo tardiva al peggioramento dello stato dell’isolamento può concludersi non solo con il guasto del motore o del generatore, ma anche con il danneggiamento dell’elettronica di controllo, dei moduli di potenza, degli alimentatori e degli elementi di automazione adiacenti.

Termografia e controllo termico della macchina

Le indagini termografiche sono un complemento molto utile alla diagnostica, perché consentono di valutare senza contatto la distribuzione delle temperature sulla superficie della macchina durante il normale funzionamento. Una termografia eseguita correttamente permette di individuare punti di surriscaldamento che non sono sempre visibili durante le misurazioni elettriche standard.

La termografia è particolarmente utile nella valutazione di:

• cuscinetti e loro riscaldamento,
• carico degli avvolgimenti,
• anomalie termiche locali nell’area dei collegamenti elettrici,
• pervietà dei canali di raffreddamento,
• influenza dei sovraccarichi sulla carcassa, sui sistemi di potenza e sull’elettronica di controllo.

Nella pratica non basta scattare una semplice immagine con una termocamera. Il risultato deve essere interpretato
in riferimento alle reali condizioni di lavoro del dispositivo, al carico, alla ventilazione, all’ambiente e alla storia di servizio. Solo allora la termografia fornisce un reale valore diagnostico e consente di pianificare il servizio prima di un guasto critico.

Come controllare i sensori installati?

Encoder

La risposta alla domanda su quali sensori controllare nella macchina è molto spesso l’encoder. Durante la misurazione elettrica dell’encoder si valuta se la risposta del segnale rientra nel campo ammissibile,
se si verificano errori di conteggio e se il segnale non scompare periodicamente durante il movimento. Tali problemi possono causare non solo errori di posizionamento, ma anche sovraccarichi dell’asse, strappi e funzionamento non corretto dell’intero sistema di azionamento.

I sintomi frequenti di un guasto dell’encoder sono:

• errori nel conteggio degli impulsi,
• improvvise interruzioni del segnale,
• posizione instabile dell’asse,
• allarmi sporadici con funzionamento meccanico apparentemente corretto,
• problemi che aumentano insieme alle vibrazioni della macchina.

La causa può risiedere in un disco codificato danneggiato, in un montaggio errato, nella trasmissione delle vibrazioni dal sistema meccanico o nell’usura dello stesso elemento di misura. Per questo il corretto funzionamento dell’encoder va valutato non separatamente dal resto della macchina, ma insieme allo stato dei cuscinetti, dell’albero, dei giunti e dell’intero azionamento.

Resolver e tachogeneratori

Nei sistemi di azionamento e in molti sistemi di controllo più datati si incontrano anche resolver e tachogeneratori. Questi elementi forniscono il feedback di posizione o velocità e il loro guasto può causare perdita di stabilità della regolazione, avviamento non corretto, errori di velocità o arresto dell’azionamento.

La diagnostica di un resolver o di un tachogeneratore comprende la valutazione del segnale, della continuità dei collegamenti, della corretta reazione al movimento e della conformità della risposta alla caratteristica attesa del sistema. Se nella macchina si verificano errori di posizionamento, salti di velocità o allarmi di feedback, non bisogna limitarsi alla sostituzione del cavo o alla cancellazione dell’allarme. Spesso è necessaria una diagnostica completa dell’azionamento, dell’elettronica di controllo e del sensore stesso.

Questo è particolarmente importante nelle applicazioni in cui collaborano servoazionamenti, convertitori di frequenza, controllori PLC, pannelli HMI e moduli I/O, perché il guasto di un elemento può sembrare un problema di un componente completamente diverso.

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Come controllare gli utensili elettrici e quando la sola diagnostica non basta?

Come si svolgono i controlli periodici degli utensili elettrici?

La diagnostica degli utensili elettrici e i controlli periodici dei dispositivi sono particolarmente importanti
per la sicurezza degli utenti e l’affidabilità del lavoro nello stabilimento. Un controllo professionale non termina con l’accensione del dispositivo. Dovrebbe comprendere sia l’ispezione visiva sia le misurazioni elettriche e il test di funzionamento.

Ispezione visiva e identificazione della classe di protezione

Il primo passo è un’accurata ispezione esterna. Occorre controllare la targhetta identificativa,
la classe di protezione, lo stato della carcassa, delle protezioni, dei canali di ventilazione, del cavo di alimentazione e del pressacavo.
Sono proprio questi elementi a essere spesso più esposti ai danni meccanici e a costituire un reale pericolo per l’operatore.

Nel caso di una diagnostica più approfondita, vale la pena eseguire anche un’ispezione interna. Negli utensili elettrici
con motore a commutatore sono particolarmente importanti il controllo delle spazzole di carbone, del commutatore, dei cuscinetti e delle tracce di surriscaldamento degli avvolgimenti. Tali sintomi possono indicare sovraccarichi, cortocircuiti tra spire, raffreddamento non corretto o funzionamento prolungato in condizioni non idonee.

Misurazioni di sicurezza e test funzionale

I controlli periodici degli utensili elettrici dovrebbero comprendere misurazioni di sicurezza adattate alla classe di protezione del dispositivo. Le più importanti sono:

• misurazione della continuità del conduttore di protezione nei dispositivi di classe I,
• misurazione della resistenza di isolamento,
• controllo della corrente di dispersione,
• test funzionale a vuoto e valutazione del funzionamento meccanico.

Questo tipo di prova consente di rilevare non solo i danni esistenti, ma anche i sintomi di usura accelerata. Dal punto di vista dello stabilimento industriale ha un significato pratico: è meglio ritirare il dispositivo per il servizio prima, piuttosto che consentire una scossa elettrica, il danneggiamento del materiale, il guasto della postazione o l’interruzione
del lavoro della squadra.

Quando scegliere riparazione, rigenerazione, sostituzione o modernizzazione?

Non ogni anomalia significa la necessità di sostituire immediatamente il dispositivo. In molti casi una diagnostica precisa consente di limitare i costi e scegliere il modello corretto di intervento di servizio.

• La riparazione è una buona scelta quando il danno è localizzato e si può ripristinare la piena funzionalità del dispositivo.
• La rigenerazione ha senso quando occorre ripristinare i parametri operativi del componente, ad esempio dopo l’usura di cuscinetti, elementi meccanici o componenti di feedback.
• La sostituzione può essere giustificata quando il grado di degradazione è troppo elevato, il dispositivo non garantisce un funzionamento stabile oppure la riparazione non è economicamente giustificata.
• La modernizzazione è la direzione migliore quando il problema non riguarda solo un guasto, ma anche una costruzione obsoleta, limitazioni di comunicazione, bassa disponibilità dei ricambi
  o funzionalità insufficiente del sistema.

Nella pratica industriale conviene sempre più spesso non solo eliminare il guasto, ma anche sfruttare il fermo
per migliorare l’affidabilità. Questo riguarda soprattutto i sistemi in cui lavorano insieme macchine elettriche, convertitori di frequenza, servoazionamenti, controllori PLC, pannelli HMI, alimentatori ed elettronica di controllo.

Hai bisogno di ridurre il fermo produttivo? Affida la diagnostica del dispositivo e ti aiuteremo a stabilire
se sarà più conveniente la riparazione, la rigenerazione, la modernizzazione o l’acquisto di un ricambio adeguato.

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Bibliografia:

• M. Barański, A. Decner, “Diagnostica delle macchine elettriche a magneti permanenti – metodi selezionati”, Macchine elettriche – Quaderni problematici n. 1/2015 (105), 2015. [Online]. https://yadda.icm.edu.pl/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-418f52c0-6926-4f11-b233-33106ce451a6/c/Baranski_Diagnostyka_Maszyny_Elektryczne_nr_1_2015.pdf [accesso: 22.04.2026]