Nell’ottica del monitoraggio di impianti e macchine, la manutenzione predittiva è destinata a divenire una prassi di notevole importanza. Con questo termine ci si riferisce ad un insieme di tecniche di monitoraggio di prestazioni, divenute centrali grazie a Industria 4.0, finalizzato alla prevenzione di guasti. Conoscere in anticipo un potenziale malfunzionamento permette infatti di scongiurare danni irreversibili tramite interventi mirati, pianificati in maniera funzionale alla produzione, con conseguenti benefici in termini di gestione di eventi di riparazione, di affidabilità, sicurezza dell’impianto e, infine, in termini economici.
Grazie al ridotto onere economico richiesto per l’implementazione, la manutenzione predittiva basata su misure ad ultrasuoni può essere considerata una tecnologia di assoluto interesse.
Lavorando a frequenze maggiori di 20 kHz, maggiori dunque al limite superiore dell’intervallo di frequenze udibili da un orecchio umano, il monitoraggio ad ultrasuoni sfrutta segnali acustici ad alte frequenze provenienti da anomalie di vario tipo:
Gli strumenti di diagnostica impiegati in questo tipo di monitoraggio hanno il compito di rilevare il segnale ultrasonico generato dal componente su cui si sta effettuando l’analisi. La lettura del segnale di risposta sarà tanto più efficace, quanto più lo strumento di diagnostica sarà in grado di effettuare filtraggio e pre-processing del segnale stesso, con lo scopo di ottenere un alto rapporto segnale/rumore.
I campi di applicazione della manutenzione predittiva ad ultrasuoni sono vari. In meccanica, un’applicazione della manutenzione predittiva riguarda il monitoraggio di componenti fondamentali, quali i cuscinetti; eventuali danni a questi componenti possono portare a fermare la produzione, con gravi ripercussioni economiche. La tecnologia ad ultrasuoni permette di rilevare criticità anche a ridotte velocità di rotazione, condizioni nelle quali i convenzionali approcci di monitoraggio non riescono a cogliere malfunzionamenti. Problemi ulteriori di natura meccanica, prevedibili grazie all’ispezione tramite ultrasuoni, riguardano la lubrificazione di componenti in moto relativo; un difetto di lubrificazione può portare ad usura ed innalzamenti eccessivi di temperature, così come un eccesso di lubrificazione accelera il processo di evoluzione di un guasto. La tecnologia ad ultrasuoni è utile ad individuare il corretto grado di lubrificazione richiesto per gli organi oggetto dell’analisi.
Nell’attività di monitoraggio ed ispezione di impianti elettrici, inoltre, questa tecnologia può essere applicata su impianti in alta e media tensione, per scongiurare effetti di scariche parziali o verificare l’esistenza di archi elettrici, possibili minacce per la sicurezza ed efficienza dell’impianto stesso.
La manutenzione predittiva ad ultrasuoni risulta essere efficace anche nel monitoraggio di componenti di movimento fluidi, pompe e compressori. In questo caso, fluidi gassosi soggetti a fenomeni di turbolenza, nel caso di perdite o problemi pneumatici, o fenomeni di attrito, di natura meccanica, emettono segnali sonori nel campo degli ultrasuoni. Il guadagno del segnale emesso dal fluido è proporzionale alla portata in perdita del fluido stesso.
Avvalersi di un approccio basato su ultrasuoni per una tecnica di manutenzione predittiva può apportare vantaggi notevoli rispetto a manutenzioni basate su diverse tecnologie. L’impiego di frequenze molto alte nell’attività di monitoraggio, infatti, permette di individuare danneggiamenti in uno stadio assai precoce nei componenti oggetto dell’analisi. Ne deriva un monitoraggio più accurato, che evidenzia potenziali guasti talvolta invisibili a manutenzioni predittive basate su altre tecnologie, sensibili a frequenze notevolmente più modeste; in questo caso, regolari fenomeni di funzionamento potrebbero mascherare l’anomalia presente.
La possibilità conseguente di pianificare interventi di manutenzione o sostituzione di componenti in tempo notevolmente anticipato rispetto al punto di rottura rende la manutenzione ad ultrasuoni assolutamente competitiva. Inoltre, la strumentazione richiesta per il monitoraggio ad ultrasuoni è caratterizzata da bassa invasività; può dunque essere svolta in maniera parallela alle usuali attività di produzione o manutenzione della macchina di interesse.
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