Fondamentaux du Signal Vibratoire
Module 1 / 5
1.3 Niveaux Globaux, Normes ISO 10816 / ISO 20816 et Criteres d'Alarme
Le niveau global vibratoire est la mesure la plus simple et la plus rapide pour evaluer l'etat d'une machine. Les normes ISO 10816 et ISO 20816 fournissent des seuils precis pour classifier la severite vibratoire en quatre zones. Comprendre ces normes est indispensable pour tout programme de surveillance.
Le niveau global vibratoire : definition et utilite
Le niveau global vibratoire (ou overall vibration level) est la valeur RMS du signal vibratoire mesuree sur une plage de frequences definie, sans decomposition spectrale. C'est la valeur unique qui resume l'intensite totale des vibrations de la machine.
C'est la mesure la plus rapide a effectuer sur le terrain : un technicien pose son accelerometre sur le palier, lit la valeur en mm/s RMS et compare aux seuils normatifs. En moins d'une minute, il sait si la machine est dans un etat acceptable, si elle necessite une surveillance rapprochee, ou si une intervention est urgente.
Rapide
Mesure en quelques secondes. Ideal pour les rondes de surveillance sur un grand nombre de machines.
Suivi de tendance
L'evolution du niveau global dans le temps est un excellent indicateur de degradation progressive, meme sans analyse spectrale.
Norme internationale
Les seuils ISO 10816/20816 permettent de comparer des machines differentes et de communiquer avec les constructeurs.
Plage de frequences de la mesure de vitesse RMS
Le niveau global en vitesse RMS est generalement mesure dans la bande 10 Hz - 1000 Hz (ou 10-10000 Hz selon les normes). Cette plage couvre les principaux defauts des machines tournantes : balourd (quelques Hz a quelques centaines de Hz), desalignement, jeu mecanique. Les defauts de roulements haute frequence ne sont pas bien captures par le niveau global de vitesse ; ils necessitent une analyse en acceleration haute frequence.
Normes ISO 10816 et ISO 20816 : les references mondiales
L'ISO 10816 (evaluation des vibrations mesurees sur les paliers de la machine) et sa remplacante partielle l'ISO 20816 (evaluation des vibrations mesurees sur l'arbre et les paliers) sont les normes de reference mondiales pour evaluer la severite vibratoire des machines tournantes.
Les quatre zones de la norme ISO 10816
La norme definit quatre zones (A, B, C, D) qui caracterisent l'etat de la machine. La limite entre chaque zone depend de la classe de machine (puissance, type de support) :
Zone A : Neuf / Excellent
Etat correspondant a une machine neuve ou fraichement revisee. Exploitation normale sans restriction.
Zone B : Acceptable
Exploitation a long terme sans restriction, mais surveillance periodique recommandee.
Zone C : Alerte
Exploitation a court terme uniquement. Maintenance a planifier. Surveillance renforcee immediate.
Zone D : Danger
Vibrations trop intenses. Risque de casse imminente. Arret machine recommande.
Tableau des seuils ISO 10816-3 (machines industrielles courantes)
La partie 3 de la norme couvre les machines industrielles de puissance nominale superieure a 15 kW, montees sur paliers a roulements. C'est la reference la plus utilisee en maintenance industrielle.
| Classe | Type de machine | Zone A (<...) | Zone B (<...) | Zone C (<...) | Zone D (≥...) |
|---|---|---|---|---|---|
| Classe I | Machines de 15 a 75 kW, sur support rigide | 2,3 mm/s | 4,5 mm/s | 7,1 mm/s | ≥ 7,1 mm/s |
| Classe II | Machines de 75 a 300 kW, sur support rigide | 3,5 mm/s | 7,1 mm/s | 11 mm/s | ≥ 11 mm/s |
| Classe III | Grandes machines > 300 kW, support rigide | 3,5 mm/s | 7,1 mm/s | 18 mm/s | ≥ 18 mm/s |
| Classe IV | Grandes machines > 300 kW, support flexible (antivibratoires) | 3,5 mm/s | 11 mm/s | 28 mm/s | ≥ 28 mm/s |
"ISO 20816 a ete publiee pour remplacer progressivement ISO 10816 avec des valeurs limites mises a jour et des criteres additionnels. Dans la pratique industrielle, ISO 10816 reste la plus utilisee en 2026 car la plupart des logiciels de GMAO et des instruments referencent encore ses valeurs."
Criteres d'alarme en pratique : absolu, relatif et tendance
En pratique industrielle, les programmes de surveillance vibratoire utilisent trois types de criteres complementaires pour declencher une alarme. Les utiliser ensemble permet de minimiser les fausses alarmes et de ne rater aucune degradation.
Seuil absolu
Issu directement des normes ISO ou des recommandations constructeur.
Exemple : alarme si vitesse RMS > 7,1 mm/s (zone C classe II).
Avantage : universel, ne necessite pas d'historique. Limite : ne tient pas compte de l'historique de la machine specifique.
Seuil relatif (baseline)
Defini par rapport a la mesure de reference (baseline) de la machine en bon etat.
Exemple : alarme si la valeur actuelle depasse 2x ou 3x la valeur de reference.
Avantage : adapte a chaque machine. Limite : necessite une mesure de reference etablie sur une machine en bon etat connu.
Tendance (trending)
Alarme declenchee par la vitesse d'evolution du niveau, pas par le niveau lui-meme.
Exemple : alarme si le niveau augmente de plus de 30% en l'espace de deux campagnes successives.
Avantage : detecte tres tot une degradation rapide, meme si les valeurs absolues restent en zone A.
Niveaux d'alarme : alerte et danger
En pratique, on definit deux niveaux d'alarme par machine :
- Alarme 1 (Alert) : la machine reste en service mais une intervention est planifiee a court terme. Augmenter la frequence des mesures. Correspond generalement a la transition zone B/C.
- Alarme 2 (Danger) : la machine doit etre arretee des que possible. Risque de panne imminente ou de casse. Correspond a la zone D ou a un ratio baseline > 4.
Limites du niveau global et necessite de l'analyse spectrale
Le niveau global est un excellent outil de surveillance, mais un mauvais outil de diagnostic. Il indique qu'il y a un probleme, mais pas sa nature ni sa localisation. C'est la limite fondamentale de cette approche.
| Situation | Niveau global | Ce que l'on sait | Ce que l'on ne sait pas |
|---|---|---|---|
| Moteur avec balourd important | 12 mm/s → zone C | Machine en alerte | Cause inconnue sans spectre (balourd ? desalignement ? jeu ?) |
| Roulement avec piqure sur bague | 3 mm/s → zone A ! | Machine "normale" | Le defaut de roulement haute frequence est INVISIBLE sur le niveau global de vitesse |
| Deux defauts se compensant | Variable selon phases | Niveau stable en apparence | Defauts masques par superposition (interferences constructives/destructives) |
Piege classique : niveau global OK, roulement defaillant
Un roulement presentant un defaut de bague interne (BPFI) genere des chocs a haute frequence (plusieurs kHz). Ces chocs ont une energie vibratoire faible en vitesse RMS mais tres visible en acceleration haute frequence et en envelopping. Un programme de surveillance base uniquement sur le niveau global de vitesse ne detecte pas les defauts de roulements naissants. C'est la raison pour laquelle le Module 4 de cette formation est entierement consacre aux techniques de diagnostic des roulements.
"Le niveau global ISO 10816 detecte les gros problemes : balourd important, desalignement severe, resonance. L'analyse spectrale et la technique d'envelopping permettent de detecter les problemes subtils : piqure de roulement, jeu mecanique naissant, desalignement leger. Un bon programme de surveillance utilise les deux."
Vous avez maintenant les bases pour comprendre ce que l'on mesure et comment le mesurer. Le Module 2 va franchir le pas suivant : la Transformee de Fourier (FFT), qui decompose ce signal global en ses composantes frequentielles pour identifier precisement l'origine des vibrations.