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Versione Luglio 2026

Vibrazioni meccaniche dei macchinari: misurazioni e valutazioni secondo la UNI ISO 20816-3:2023

Le vibrazioni meccaniche dei macchinari, se non monitorate e controllate, possono generare rischi elevati per gli operatori: spostamenti e cedimenti della macchina e, in alcuni casi, proiezione di parti della stessa. Non sono infrequenti i casi di incidenti gravi causati dalla proiezione di componenti meccanici, riconducibili proprio a vibrazioni eccessive o non controllate.

La norma UNI ISO 20816-3:2023 fornisce i criteri per valutare le vibrazioni dei macchinari sulla base di misurazioni effettuate su parti non rotanti (cuscinetti, supporti dei cuscinetti, alloggiamenti) e, dove pertinente, su parti rotanti. Può essere considerata una linea guida generale per determinare le condizioni della macchina in base all'entità delle vibrazioni e alle loro variazioni nel tempo: non è l'unico fattore da considerare per identificare un guasto, ma resta uno strumento molto utile per un'analisi di base.

Campo di applicazione

La norma si applica a macchinari industriali accoppiati con potenza superiore a 15 kW e velocità operative comprese tra 120 e 30.000 giri/min, quando le misurazioni sono effettuate in opera. Rientrano in questo ambito motori elettrici, pompe, generatori, compressori rotativi, soffianti e ventole, turbine a vapore e a gas entro determinate soglie di potenza, turbofan, rulli e laminatoi, trasportatori e giunti a velocità variabile.

Sono invece esclusi, perché disciplinati da altre parti della serie ISO 20816 o da norme dedicate: turbine a vapore/gas e generatori sopra i 40 MW a velocità di 1.500, 1.800, 3.000 o 3.600 giri/min (ISO 20816-2); turbine a gas sopra i 3 MW (ISO 20816-4); macchine di impianti idroelettrici (ISO 20816-5); macchine alternative (ISO 10816-6); pompe rotodinamiche con girante rigidamente accoppiata (ISO 10816-7); sistemi di compressori alternativi (ISO 20816-8); compressori rotativi a spostamento positivo; motopompe sommerse; turbine eoliche (ISO 10816-21).

I requisiti riguardano esclusivamente le vibrazioni prodotte dal gruppo macchina stesso, non quelle trasmesse da fonti esterne, e si applicano sia ai test di accettazione sia al monitoraggio operativo, continuo o non continuo.

Punti e grandezze di misura

Le misurazioni possono essere effettuate su parti non rotanti (cuscinetti, sedi dei cuscinetti, parti strutturali che rispondono alle forze dinamiche trasmesse) oppure su parti rotanti, tramite trasduttori senza contatto montati in coppia ortogonale per visualizzare l'orbita dell'albero. In entrambi i casi occorre evitare che le misurazioni risentano di risonanze locali o di superfici non rappresentative (coperture sottili, cappottature).

Le grandezze utilizzabili per valutare la vibrazione sono tre:

• spostamento della vibrazione, in micrometri;
• velocità di vibrazione, in millimetri al secondo;
• accelerazione di vibrazione, in metri al secondo quadrato.

La velocità RMS a banda larga (tipicamente nell'intervallo 10-1.000 Hz) è la grandezza di riferimento più utilizzata. La strumentazione deve essere in grado di misurare con risposta piatta su questo intervallo — con limite inferiore esteso fino a 2 Hz per macchine a velocità pari o inferiore a 600 giri/min — e, per le parti rotanti, fino ad almeno 3,5 volte la velocità massima di servizio, in conformità alla ISO 10817-1.

Classificazione delle macchine

La gravità delle vibrazioni viene classificata in base a tre parametri: tipo di macchina, potenza nominale (o altezza dell'albero) e flessibilità del sistema di supporto.

In base a potenza e altezza dell'albero, la norma distingue due gruppi:

• Gruppo 1 – macchine di grandi dimensioni, potenza nominale superiore a 300 kW o altezza dell'albero H ≥ 315 mm, tipicamente con cuscinetti a strisciamento e velocità tra 120 e 30.000 giri/min;
• Gruppo 2 – macchine di medie dimensioni, potenza nominale tra 15 e 300 kW o altezza dell'albero tra 160 e 315 mm, tipicamente con cuscinetti volventi e velocità superiori a 600 giri/min.

Il sistema di supporto viene inoltre classificato come rigido o flessibile: è considerato rigido quando la frequenza naturale più bassa dell'insieme macchina-supporto, nella direzione di misura, supera di almeno il 25% la frequenza di eccitazione principale (di norma la frequenza di rotazione); in caso contrario è considerato flessibile. Lo stesso supporto può risultare rigido in una direzione e flessibile nell'altra.

Criteri di valutazione e zone di gravità

La norma prevede due criteri di valutazione: l'ampiezza della vibrazione a banda larga osservata e le sue variazioni nel tempo (in aumento o in diminuzione).

Per le parti rotanti si considera il valore più elevato dello spostamento picco-picco a banda larga sulle due direzioni ortogonali di misura; per le parti non rotanti, il valore RMS più elevato della velocità a banda larga misurata in corrispondenza o in prossimità di un cuscinetto. I valori limite sono definiti per condizioni operative stazionarie e non si applicano durante transitori come avviamento, arresto o attraversamento di intervalli di risonanza.

In base ai valori misurati, la macchina viene collocata in una delle quattro zone di valutazione previste dalla serie ISO 20816:

• Zona A – vibrazione tipica delle macchine appena messe in servizio;
• Zona B – condizione normalmente accettabile per il funzionamento a lungo termine senza restrizioni;
• Zona C – condizione insoddisfacente per il funzionamento continuo a lungo termine: la macchina può operare per un periodo limitato, in attesa di un intervento correttivo;
• Zona D – valori di gravità tali da poter causare danni alla macchina.

I valori limite di zona, riportati nell'Allegato A (normativo) della norma, sono espressi in termini di velocità di vibrazione RMS e, dove pertinente, di spostamento, e sono stati definiti sulla base dell'esperienza operativa su un'ampia gamma di macchinari e velocità.

Perché è utile alle imprese

Il riferimento alla UNI ISO 20816-3:2023 consente di identificare rapidamente eventuali anomalie sui macchinari rientranti nel suo campo di applicazione e di pianificare una manutenzione mirata prima che si verifichino danni più gravi, con benefici diretti in termini di sicurezza degli operatori e continuità produttiva.

Riferimenti normativi: UNI ISO 20816-3:2023 – Vibrazioni meccaniche. Misurazione e valutazione della vibrazione della macchina. Parte 3: Macchinari industriali con classificazione di potenza superiore a 15 kW e operanti a velocità comprese tra 120 r/min e 30.000 r/min.