Oltre l’applicazione già citata nell’articolo “La ricerca perdite sull’aria compressa“, la misura degli ultrasuoni si rivela un metodo prezioso anche in altri campi offrendo diversi vantaggi per il monitoraggio dello stato di salute di macchinari e impianti.
Vantaggi principali:
- Manutenzione predittiva: permette di identificare i guasti in fase precoce, anticipando interventi correttivi e scongiurando fermi macchina improvvisi e costosi.
- Rilevamento perdite: consente di individuare con precisione fughe di gas, liquidi, anche in sistemi pressurizzati o in zone difficilmente accessibili.
- Monitoraggio delle condizioni lubrificanti: valuta il livello e la qualità del lubrificante nei cuscinetti e altri componenti, prevenendo usura e grippaggi.
- Analisi dei difetti elettrici: permette di diagnosticare scariche corona, archi elettrici e altri fenomeni anomali in componenti elettrici.
- Valutazione delle valvole: aiuta a determinare lo stato di tenuta e la funzionalità delle valvole, identificando usura, sporco o malfunzionamenti.
Come funziona:
La tecnologia sfrutta onde sonore ad alta frequenza, oltre i 20 kHz, invisibili all’orecchio umano. I principi fisici su cui si basa sono principalmente due:
- Emissioni ultrasoniche: i componenti difettosi, come cuscinetti usurati o valvole malfunzionanti, generano turbolenze e vibrazioni che producono emissioni ultrasoniche specifiche. Analizzando queste emissioni, è possibile identificare la tipologia e la gravità del guasto.
- Risonanza: la propagazione degli ultrasuoni all’interno di un materiale o di un componente dipende dalle sue proprietà fisiche. Misurando la risonanza degli ultrasuoni, è possibile ottenere informazioni sulla composizione, sulla struttura e sulla presenza di difetti nel materiale.
Applicazioni:
La misura degli ultrasuoni trova impiego in diversi settori industriali, tra cui:
- Industria manifatturiera: per il monitoraggio di motori, riduttori, pompe, cuscinetti, valvole e altri componenti critici di macchinari e impianti.
- Industria energetica: per il controllo di generatori, turbine, scambiatori di calore e trasformatori.
- Industria petrolifera e del gas: per la ricerca di fughe nei sistemi di produzione, trasporto e stoccaggio di idrocarburi.
- Industria alimentare e delle bevande: per il controllo di tubi, valvole, scambiatori di calore e altri componenti negli impianti di produzione.
Strumentazione:
Per la misura degli ultrasuoni si utilizzano appositi dispositivi, denominati analizzatori ad ultrasuoni o detector a ultrasuoni. Questi strumenti possono essere portatili o fissi e offrono diverse funzionalità:
- Rilevamento e analisi del segnale ultrasonico
- Visualizzazione del segnale su display o grafico
- Registrazione e memorizzazione dei dati
- Calcolo di parametri specifici per la diagnosi del guasto
- Funzioni di allarme per segnalare condizioni anomale
Efficacia e benefici:
L’impiego della misura degli ultrasuoni in manutenzione offre numerosi benefici:
- Riduzione dei costi di manutenzione: grazie alla prevenzione dei guasti e all’ottimizzazione degli interventi di manutenzione.
- Incremento della sicurezza: grazie alla precoce individuazione di potenziali pericoli e al miglioramento dell’affidabilità degli impianti.
- Ottimizzazione della produzione: grazie alla riduzione dei fermi macchina e all’aumento della disponibilità degli impianti.
- Miglioramento del controllo qualità: grazie al monitoraggio continuo delle condizioni dei componenti e dei processi.
In definitiva, la misura degli ultrasuoni si configura come uno strumento versatile e prezioso per la manutenzione predittiva, offrendo un contributo significativo al miglioramento dell’efficienza, della sicurezza e dell’affidabilità degli impianti industriali.
Esempi di utilizzo della misura degli ultrasuoni
Cuscinetti
Per misurare l’usura di un cuscinetto con gli ultrasuoni si utilizza un analizzatore ad ultrasuoni, o detector a ultrasuoni. Questo strumento emette onde sonore ad alta frequenza (ultrasuoni) sul cuscinetto e ne analizza la risposta.
Principio di funzionamento:
- I cuscinetti in buone condizioni generano un rumore ultrasonico di fondo a bassa ampiezza.
- Un cuscinetto usurato o danneggiato, invece, produce un rumore ultrasonico con picchi di ampiezza più elevata, dovuto all’impatto tra elementi danneggiati e alla turbolenza del lubrificante.
- L’analizzatore ad ultrasuoni acquisisce il segnale ultrasonico, lo analizza e lo presenta all’operatore sotto forma di:
- Valore numerico: un indice che rappresenta l’intensità del rumore ultrasonico. Un valore più alto indica un maggiore livello di usura.
- Forma d’onda: una rappresentazione grafica del segnale ultrasonico. La presenza di picchi acuti indica la presenza di difetti.
- Spettrogramma: una rappresentazione grafica dell’ampiezza del segnale ultrasonico in funzione della frequenza. Picchi specifici nello spettrogramma possono indicare particolari tipi di difetti.
Impianti di media o alta Tensione
Rilevamento di scariche corona, archi elettrici e altri fenomeni anomali nei sistemi elettrici ad alta tensione con diverse modalità:
1. Rilevamento delle emissioni ultrasoniche:
- Principio: Le scariche corona, gli archi elettrici e i difetti nei componenti elettrici generano disturbi elettrici che producono onde sonore ad alta frequenza (ultrasuoni).
- Funzionamento: I detector ad ultrasuoni, dotati di sensori piezoelettrici, captano queste onde ultrasoniche e le convertono in segnali acustici udibili o in dati digitali.
- Analisi: L’operatore ascolta il segnale acustico attraverso cuffie oppure analizza i dati digitali per identificare il tipo di difetto e la sua gravità.
- Vantaggi:
- Permette di rilevare i difetti in modo precoce, anche quando sono ancora in fase iniziale e non generano calore o danni visibili.
- Consente di localizzare il difetto con precisione, anche in zone difficilmente accessibili.
- Può essere utilizzato in modo sicuro, senza la necessità di contatto con le parti elettriche sotto tensione.
Tenuta delle Valvole
La valutazione delle valvole mediante ultrasuoni rappresenta un metodo efficace e non intrusivo per determinare il loro stato di salute e funzionalità. Questo metodo si basa sull’analisi delle onde sonore ad alta frequenza (ultrasuoni) generate dal flusso del fluido attraverso la valvola.
Principio di funzionamento:
- Emissione di ultrasuoni: Il flusso turbolento generato da una valvola difettosa, come una valvola con restringimenti, ostruzioni o perdite, produce emissioni ultrasoniche con caratteristiche specifiche.
- Rilevamento e analisi: Un trasduttore ad ultrasuoni posizionato sul corpo della valvola capta queste emissioni e le converte in un segnale elettrico. Il segnale viene analizzato da un apposito strumento, l’analizzatore ad ultrasuoni, che ne estrae diverse informazioni:
- Intensità del segnale: Un’intensità elevata del segnale indica un flusso turbolento e, quindi, una potenziale anomalia della valvola.
- Spettro del segnale: La distribuzione delle frequenze nel segnale fornisce informazioni sulla tipologia del difetto. Ad esempio, prevalenza di basse frequenze indica restringimenti, mentre prevalenza di alte frequenze indica perdite.
- Parametri acustici: Vengono calcolati parametri acustici specifici, come l’indice di cavitazione o l’indice di turbolenza, che forniscono informazioni quantitative sul livello di difettosità della valvola.
Vantaggi dell’utilizzo degli ultrasuoni:
- Precocità: Permette di identificare i difetti in fase precoce, quando il danno è ancora minimo e la valvola può essere riparata o sostituita.
- Efficacia: Consente di rilevare difetti che potrebbero sfuggire ad altri metodi di ispezione, come l’ispezione visiva o il test di tenuta.
- Non intrusività: Non richiede lo smontaggio o l’interruzione del funzionamento della valvola.
- Versatilità: Può essere applicato a diversi tipi di valvole, in svariate condizioni di lavoro.
Informazioni ottenute:
- Stato di tenuta: Identifica perdite attraverso la guarnizione o la sede della valvola.
- Condizioni interne: Valuta la presenza di cavitazione, erosione, corrosione o depositi all’interno della valvola.
- Funzionalità: Determina la capacità della valvola di aprirsi e chiudersi correttamente e di regolare il flusso del fluido secondo le specifiche.
Esempi di applicazioni:
- Valvole di sicurezza: Valutazione della corretta tenuta e del rapido tempo di risposta in caso di emergenza.
- Valvole di regolazione: Valutazione della precisione di regolazione del flusso e della presenza di usura o danni alle parti interne.
- Valvole di controllo: Valutazione del corretto funzionamento dell’attuatore e dell’assenza di perdite.
L’utilizzo degli ultrasuoni per la valutazione delle valvole è diventato una pratica standard in diverse industrie, tra cui:
- Industria petrolifera e del gas: Per il monitoraggio delle valvole negli impianti di produzione, trasporto e stoccaggio di idrocarburi.
- Industria chimica: Per il controllo delle valvole negli impianti di produzione chimica e petrolchimica.
- Industria energetica: Per la valutazione delle valvole nelle centrali elettriche e negli impianti di distribuzione di energia.
- Industria idrica: Per il monitoraggio delle valvole negli impianti di trattamento e distribuzione dell’acqua.
In definitiva, la valutazione delle valvole mediante ultrasuoni rappresenta un metodo diagnostico prezioso che contribuisce a garantire la sicurezza, l’affidabilità e l’efficienza degli impianti industriali.tunesharemore_vert