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Teoria e fondamenti

Ultima revisione 30 luglio 2026

Gradi di Qualità di Equilibratura secondo ISO 21940-11: Come Scegliere la Tolleranza Corretta per le Vostre Apparecchiature

In breveIl grado di qualità di equilibratura G è il prodotto dello squilibrio specifico ammissibile per la velocità angolare, in mm/s: frantoi G16, ventilatori e pompe G6,3, turbine a gas e a vapore G2,5, mandrini G1,0 o G0,4. La tolleranza deriva da e per = (G × 9549) / n e poi U per = e per × M.

Quando si applica

  • Definizione di un criterio di accettazione oggettivo per l'equilibratura
  • Scelta di un grado di precisione economicamente giustificato
  • Calcolo dello squilibrio residuo ammissibile per un rotore

Quando non si applica

  • Non richiedere gradi G più severi del necessario
  • Il grado G indica lo squilibrio residuo, non la vibrazione del basamento
  • Riguarda i rotori a comportamento rigido, non i soli limiti di vibrazione

La qualità dell'equilibratura dovrebbe essere valutata non soggettivamente ("la vibrazione è diminuita") ma rispetto a criteri oggettivi e misurabili. Le norme internazionali stabiliscono requisiti chiari per lo squilibrio residuo ammissibile dopo l'equilibratura.

Il documento chiave è ISO 21940-11 (ex ISO 1940-1:2003), "Vibrazioni meccaniche — Equilibratura del rotore — Procedure e tolleranze per rotori con comportamento rigido".

Perché le norme sono necessarie:

  • Trasformano un giudizio soggettivo in un criterio oggettivo e misurabile
  • Servono come base per l'accettazione del lavoro da parte del cliente
  • Trovano l'equilibrio tra necessità tecnica e senso economico
  • Proteggono sia l'appaltatore che il cliente in caso di controversia

Cos'è un grado G, in linguaggio semplice

Il grado di qualità di equilibratura (denotato dalla lettera G) definisce lo squilibrio residuo ammissibile dopo l'equilibratura. Minore è il numero G, più severo è il requisito di precisione dell'equilibratura.

Significato fisico: il numero G è uguale alla velocità orbitale del baricentro del rotore alla sua velocità di esercizio — il prodotto dello squilibrio specifico ammissibile per la velocità angolare (eper × Ω), espresso in mm/s. Ad esempio, il grado G6,3 corrisponde a 6,3 mm/s.

Importante: si tratta di una proprietà dello squilibrio residuo, non della velocità di vibrazione della carcassa o dell'alloggiamento del cuscinetto misurata su una macchina in funzione secondo ISO 20816-3. I due valori sono correlati ma non coincidono.

Un principio importante: ogni tipo di apparecchiatura ha il proprio grado di qualità di equilibratura raccomandato, che rimane costante indipendentemente dalla velocità di rotazione o dalla massa del rotore. Ad esempio:

  • Frantoi → sempre grado G16
  • Ventilatori e pompe → sempre G6,3
  • Turbine a gas e a vapore → G2,5 (turbine idrauliche → G6,3)
  • Mandrini → sempre G1,0 o G0,4
Perché non vale la pena richiedere una precisione eccessiva: equilibrare al grado G1,0 quando G6,3 è sufficiente aumenta considerevolmente il costo e il tempo del lavoro senza portare alcun beneficio pratico. La norma aiuta a trovare un ragionevole equilibrio tra qualità e costo.

Tabella dei gradi G di qualità di equilibratura per diverse apparecchiature

Tabella: Grado G, Entità del grado eper·Ω (mm/s), Tipo di apparecchiatura, Esempi di rotori
Grado G Entità del grado eper·Ω (mm/s) Tipo di apparecchiatura Esempi di rotori
G4000 4000 Equilibratura molto grossolana Alberi a gomito di grandi motori diesel navali lenti (velocità del pistone inferiore a 9 m/s), intrinsecamente squilibrati
G16 16 Equilibratura grossolana Frantoi, alberi di macchine agricole, alberi di trasmissione (cardanici)
G6,3 6,3 Qualità industriale standard Rotori di pompe, giranti di ventilatori, centrifughe e separatori, turbocompressori, turbine idrauliche, ingranaggi, macchine utensili, armature di motori elettrici, componenti di apparecchiature di processo
G2,5 2,5 Qualità superiore Rotori di turbine a gas e a vapore, compressori, trasmissioni per macchine utensili, motori elettrici oltre 950 giri/min, macchine tessili
G1,0 1,0 Equilibratura di precisione Trasmissioni di rettificatrici, trasmissioni audio e video
G0,4 0,4 Equilibratura di ultra-precisione Mandrini di rettificatrici di precisione, giroscopi

← Vedi anche la sezione sui gradi di qualità di equilibratura nella guida completa

Come calcolare lo squilibrio residuo ammissibile

ISO 21940-11 consente di calcolare un valore specifico per lo squilibrio residuo ammissibile, che serve come valore obiettivo durante l'equilibratura.

Il calcolo si effettua in due fasi:

Fase 1: Determinazione dello squilibrio specifico ammissibile (eper)

Formula:

eper = (G × 9549) / n

Dove:

  • G — il grado di qualità di equilibratura (ad esempio, 6,3)
  • n — la velocità di rotazione di esercizio, giri/min
  • eper — lo squilibrio specifico ammissibile, μm (o g·mm/kg)

Fase 2: Calcolo dello squilibrio residuo ammissibile (Uper)

Formula:

Uper = eper × M

Dove:

  • M — la massa del rotore, kg
  • Uper — lo squilibrio residuo ammissibile, g·mm
Il calcolatore di tolleranza di equilibratura nel software Balanset-1A

Fig. 1. La finestra di calcolo della tolleranza di equilibratura nel software Balanset-1A: calcolo automatico secondo ISO 1940-1

Equilibratura con verifica rispetto agli standard

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Esempi risolti

Esempio 1: un ventilatore industriale

Dati di ingresso:

  • Massa del rotore (girante + albero): M = 150 kg
  • Velocità di esercizio: n = 1500 giri/min
  • Grado di qualità di equilibratura: G = 6,3 (standard per i ventilatori)

Calcolo:

  1. eper = (6,3 × 9549) / 1500 = 40,1 μm (g·mm/kg)
  2. Uper = 40,1 × 150 = 6015 g·mm

Conclusione: dopo l'equilibratura, lo squilibrio residuo non deve superare 6015 g·mm (o ~6000 g·mm arrotondato). Per l'equilibratura su due piani la tolleranza si divide in parti uguali: a ciascun piano spetta Uper/2.

Esempio 2: un rotore di motore elettrico da 30 kW

Dati di ingresso:

  • Massa del rotore: M = 25 kg
  • Velocità di esercizio: n = 3000 giri/min
  • Grado di qualità di equilibratura: G = 2,5 (qualità superiore)

Calcolo:

  1. eper = (2,5 × 9549) / 3000 = 7,96 μm
  2. Uper = 7,96 × 25 = 199 g·mm

Conclusione: il motore richiede un'equilibratura più accurata (grado G2,5 invece di G6,3) perché funziona ad alta velocità.

Esempio 3: un mandrino di rettificatrice

Dati di ingresso:

  • Massa del mandrino con il suo utensile: M = 5 kg
  • Velocità di esercizio: n = 6000 giri/min
  • Grado di qualità di equilibratura: G = 1,0 (equilibratura di precisione)

Calcolo:

  1. eper = (1,0 × 9549) / 6000 = 1,59 μm
  2. Uper = 1,59 × 5 = 7,95 g·mm

Conclusione: per i mandrini di precisione ad alta velocità i requisiti sono molto severi — lo squilibrio specifico ammissibile (eper) è circa 25 volte più piccolo che per i ventilatori.

Applicazione pratica: se il rapporto finale di equilibratura mostra che lo squilibrio residuo rientra nella tolleranza ISO calcolata, il lavoro è considerato eseguito ad alto standard. Questo è un criterio oggettivo e giuridicamente significativo.

Il collegamento con la vibrazione delle apparecchiature

Oltre a ISO 21940-11 (la tolleranza di squilibrio), esiste ISO 20816-3:2022 — che ha sostituito la ormai ritirata ISO 10816-3 — che regola i livelli di vibrazione ammissibili delle apparecchiature misurati sugli alloggiamenti dei cuscinetti. Classifica le macchine in gruppi e 2 tipi di fondazione (rigida/flessibile).

Tabella: limiti delle zone di valutazione della vibrazione secondo ISO 10816-3:2009, Allegato A (mm/s RMS)
Gruppo macchina Fondazione Limiti delle zone (mm/s)
A/B
Buono		 B/C
Accettabile		 C/D
Allarme
Gruppo 1 (Macchine grandi)
P > 300 kW; macchine elettriche con altezza d'asse H ≥ 315 mm		Rigida2,34,57,1
Flessibile3,57,111,0
Gruppo 2 (Macchine medie)
15 kW < P ≤ 300 kW; macchine elettriche con altezza d'asse 160 mm ≤ H < 315 mm		Rigida1,42,84,5
Flessibile2,34,57,1

Nota: i valori sopra riportati sono quelli della ISO 10816-3:2009, Allegato A. Questa parte è ora sostituita dalla ISO 20816-3:2022. Scegliere la riga corrispondente alla propria macchina: un limite indicato senza gruppo né tipo di fondazione non ha significato — il solo limite A/B, secondo la ISO 20816-1:2016, varia da 0,71 a 4,5 mm/s a seconda del tipo di macchina.

Decodifica delle zone di condizione:

Zona A: Buono

La condizione delle nuove apparecchiature. Non è necessaria alcuna azione.

Zona B: Accettabile

Il funzionamento senza restrizioni è consentito. Si raccomanda il monitoraggio.

Zona C: Temporaneamente accettabile

Le apparecchiature necessitano di diagnostica per trovare ed eliminare le cause della vibrazione.

Zona D: Inaccettabile (Allarme)

La vibrazione può causare danni. Si raccomanda vivamente di fermare la macchina per la riparazione.

Livelli di vibrazione critici:

  • Il superamento del limite C/D del proprio gruppo di macchine (4,5 mm/s per le macchine medie, 7,1 mm/s per le macchine grandi su fondazioni rigide — vedi la tabella sopra) porta la macchina in zona D: deve essere fermata per la diagnostica per prevenire la distruzione dei cuscinetti e della carcassa
  • Un superamento significativo di questo limite può portare a cricche da fatica nelle saldature della carcassa e al rapido guasto dei componenti.

I due standard si completano a vicenda: ISO 21940-11 definisce la qualità obiettivo dell'equilibratura, mentre ISO 20816-3 valuta le condizioni di vibrazione effettive della macchina.

Conclusione

ISO 21940-11 non è semplicemente un requisito formale ma uno strumento pratico per assicurare la qualità dell'equilibratura. Consente di:

  • Valutare oggettivamente la qualità del lavoro svolto
  • Scegliere un livello di precisione economicamente giustificato
  • Proteggere gli interessi sia del cliente che dell'appaltatore
  • Fornire una prova documentale della qualità

I moderni strumenti di equilibratura come il Balanset-1A dispongono di un calcolatore di tolleranza integrato secondo ISO 1940-1 che calcola automaticamente i valori obiettivo e confronta i risultati raggiunti con essi.

Vedi anche: i tipi di squilibrio e come ognuno viene corretto

Equilibratura secondo le norme ISO

Strumenti e servizi con tolleranze calcolate secondo le norme

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Lista di controllo rapida

  • Scegliere il grado G in base al tipo di apparecchiatura
  • Registrare la velocità di esercizio (giri/min) e la massa del rotore
  • Calcolare e_per = (G x 9549) / n
  • Calcolare U_per = e_per x M
  • Confermare che lo squilibrio residuo rientri nella tolleranza
  • Emettere un certificato di conformità
Passo successivoVerificare incrociando la vibrazione in funzionamento con le zone di condizione della norma ISO 20816-3.