Quando un paranco a catena è da rottamare

Continuano le preziose pubblicazioni di Lorenzo Ortolani e Cristiano Giavedoni che ancora una volta ci fanno entrare nel mondo dei paranchi e dei motori. Questa volta il tema che tratta Giavedoni è quello della vita di un motore e cioè quando arriva il tempo per la sua rottamazione.
Ricordo che l'articolo è apparso sulle pagine della rivista BackStage edita da Tecniche Nuove che ringrazio per la disponibilità nell' avermi autorizzato a pubblicare la loro ricerca.
L'articolo originale è comunque visionabile al seguente  Link 

Aspettativa di vita di un paranco a catena

Da redazioneTN -

ott 30, 2015

di Cristiano Giavedoni

Tempo feci una chiacchierata con il titolare di un service – proprietario di diverse centinaia di paranchi elettrici a catena – circa un incidente che gli capitò. Mi disse che durante un’installazione, parte del meccanismo di sollevamento della macchina si ruppe e vi fu il rilascio sia del carico sospeso che parte della macchina di sollevamento stessa.
Fortunatamente non ci furono morti o feriti e quindi la faccenda fu risolta in sede di risarcimento danno fra avvocati e assicurazioni; comunque il fatto in quanto tale preoccupò moltissimo il proprietario del service tanto che iniziò a dubitare della sicurezza di quel determinato tipo di macchinario di sollevamento.

I primi accertamenti tecnici rilevarono che ci fu un errore di assemblaggio di un elemento del meccanismo di sollevamento; ciononostante il noleggiatore si lamentava del fatto che poiché la macchina era “garantita a vita”, tali episodi non sarebbero dovuti succedere mai: in nessuna circostanza.

Alla domanda: “La garanzia a vita – secondo lei – a quale “vita” si riferisce: alla sua o a quella della macchina?” il titolare del service fu colto di sorpresa. Qui mi resi conto che in realtà costui, e forse molti altri, non si erano mai domandati quanto lunga fosse l’aspettativa di vita di un paranco a catena.

Gli apparecchi di sollevamento sono progettati e costruiti per lavorare in piena sicurezza per un determinato tempo, e tale tempo è la funzione delle ipotesi fatte durante la progettazione dell’apparecchio di sollevamento stesso.

Il meccanismo di sollevamento di un paranco elettrico viene dimensionato perché sia affidabile durante tutto l’arco di utilizzo della macchina, perché resista alle sollecitazioni durante la fase di utilizzo, a quelle prevedibili dovute ad un uso presumibilmente scorretto della macchina ed alla fatica relativa ai cicli di carico.

In genere macchine ed accessori di sollevamento devono essere progettati e costruiti per sopportare i sovraccarichi applicati nelle prove statiche e dinamiche senza presentare deformazioni permanenti né disfunzioni manifeste.

Queste prove sono conosciute a molti visto che eseguite anche durante la manutenzione ordinaria della macchina, mentre non molti sanno che i paranchi elettrici a catena sono progettati e costruiti in modo tale da avere un periodo di funzionamento sicuro (safe working period – SWP) riferito ai gruppi di utilizzo specificati nelle tabelle FEM 9.511 e ISO 4301.

Il gruppo di utilizzo di un paranco determina la durata teorica della vita della macchina – il suo periodo di funzionamento sicuro – mentre il calcolo della sua utilizzazione stabilisce – se mi viene passato il termine – la sua età teorica.

Al termine del periodo di funzionamento sicuro, una macchina esaurisce la capacità di funzionare in base ai presupposti applicati durante la fase di progettazione e raggiunge la fine del suo esercizio.

Un famoso adagio Tedesco recitava “Alles hat ein Ende nur die Wurst hat zwei”. Tutto ha una fine, solo le salsicce ne hanno due.

Gruppi di utilizzo: l’aspettativa di vita di un paranco.

Un paranco a catena nuovo di fabbrica riporta nel manuale d’istruzione e nei dati di targa la classe FEM o ISO di appartenenza.

Le classi FEM riguardanti i gruppi dei meccanismi più comunemente noti nell’ambito dell’intrattenimento sono 1Bm, 1Am, 2m.

Cosa significano queste classi FEM e che cosa rappresentano?
Un paranco che ha una classe FEM 1Bm, ha un’utilizzazione teorica calcolata (Dh)di 400 ore con Km₄.
Semplifichiamo:
Teorizzando che il paranco con classe FEM 1Bm sia utilizzato prevalentemente con carico molto alto, vicino o uguale alla sua portata massima, la macchina finirà la sua vita teorica dopo 400 ore di utilizzo.

La classe 1Am ha un’utilizzazione teorica calcolata di 800 ore con Km₄ mentre la classe 2m raggiunge le 1600 ore con Km₄

Quindi l’aspettativa di vita di un paranco a catena non è una previsione teorica che spetta al proprietario della macchina, ma è un dato stabilito a priori dal fabbricante e corrisponde ad un preciso valore dichiarato.
Dal numero di serie del paranco a catena di cui si parlava qui sopra, il titolare del service verificò che la macchina aveva 17 anni di vita ma ahimè il paranco non aveva né libretto d’uso né registrazione del calcolo dell’utilizzazione teorica D.
E di questo ne parleremo nel prossimo capitolo.

Prima asserzione: La vita di un paranco elettrico a catena, ovvero il suo periodo di funzionamento in piena sicurezza, è stabilito dalla classe FEM o ISO riportata nel manuale d’uso e nei dati di targa.

1Bm = 400 ore

1Am = 800 ore

2m = 1600 ore

Utilizzazione teorica D: come si stabilisce l’età effettiva di un paranco?

La vita media di un cane si aggira fra i 10 e i 14 anni, la vita di un cavallo fra i 25 e i 30 anni, quella di un uomo fra i 75 e i 90 anni.

La vita media di un paranco con classe 1Bm è di 400 ore.
Stabilire l’età di un essere umano – ai fini di comprendere l’aspettativa di vita rimasta – è un impresa abbordabile; a livello teorico è possibile individuare l’età di una persona dai connotati esterni, dalla voce e da altri riferimenti visivi.

Per le macchine la cosa diventa più complicata.

I paranchi che lavorano in ambiente industriale vengono utilizzati giornalmente per brevi cicli di funzionamento, montano catene che raramente superano i 7/9 metri di lunghezza e passano buona parte della loro vita appesi allo stesso punto di sospensione.
Nell’ambito dello spettacolo i paranchi invece sono utilizzati a periodi alterni, in condizioni molto differenti, in applicazioni spesso all’aperto, montano catene che raramente sono inferiori ai 18/20 metri di lunghezza e passano buona parte della loro vita in bauli che vengono trasportati attraverso mezzi su gomma per migliaia di chilometri.

Un paranco nell’ambiente dello spettacolo invecchia da fuori verso dentro, mentre nell’ambito industriale invecchia da dentro verso fuori.
Capita spesso di vedere paranchi industriali – all’apparenza ancora nuovi – con centinaia di ore di lavoro alle spalle e prossimi alla fine del periodo di lavoro in sicurezza, e paranchi utilizzati nello spettacolo che sembrano malandati e molto usurati nonostante abbiano fatto poche ore di effettivo lavoro.

Il paranco del service di cui prima accennavo, fu costruito 17 anni prima che manifestasse il guasto.

Nonostante la macchina avesse eseguito ispezioni e manutenzioni periodiche correttamente riportate, quello che mancava fu la documentazione sull’utilizzazione periodica D e la sua registrazione del modo di utilizzo.

In base alla FEM 9.755 ci sono tre tipologie di registrazione del modo d’utilizzo di una macchina di sollevamento:
a) Registrazione attraverso strumenti.

b) Documentazione e contatori appropriati

c) Documentazione senza contatori appropriati.

La registrazione attraverso strumenti, consiste nel registrare il reale utilizzo del paranco (quanti minuti/ore funziona al giorno) e a quali sollecitazioni è sottoposto (che carico solleva).
In molti casi si registrano anche altri dati, come il voltaggio della corrente erogata, la corrente assorbita, la temperatura del motore e via dicendo.

In questo caso si utilizza un coefficiente f = 1.0

Nella Documentazione con contatori appropriati, la macchina è fornita di un contatore che registra le corse e i tempi di lavoro, ma le sollecitazioni (il carico di volta in volta sollevato) viene solamente documentato rispetto allo spettro di carico da Km₁ a Km₄, (vedi Tabella)
In questo caso si utilizza un coefficiente f = 1.1

Nella Documentazione senza contatori appropriati, L’utilizzatore documenta le condizioni di sollecitazione e le ore di funzionamento rispetto allo spettro di carico da Km₁ a Km₄ senza utilizzare contatori.

In questo caso si utilizza un coefficiente f = 1.2

Come si contano le ore di utilizzo?

Poniamo il caso di un paranco con portata da 1000 kg , velocità di 4m/min e classe FEM 1Bm.
Dati di registrazione dell’utilizzo:

Il paranco solleva 250kg per un periodo di 5 minuti (20m di corsa).

250kg corrispondono al 25% della capacità di portata mentre 5 minuti di corsa corrispondono a 1/12 di ora, quindi a 0.084 di un ora.

Km_i e’ lo spettro di carico reale relativo, (pieno carico, mezzo carico, un quarto di carico, un ottavo di carico)

T_i sono le ore di lavoro effettive durante ogni periodo tra le ispezioni.

f e’ il coefficiente dipendente dal modo di registrazione dei dati

S rappresenta l’utilizzazione reale.

La formula da utilizzare e’ S = Km_i * T_i * f (tratta da FEM 9.755)

Nel caso specifico noi avremo:

Km_i = Km₂ = 0.25 (250kg equivalgono al 25% della portata = 0.25 = Km₂)

T_i = 0.084

Tipo di registrazione

Registrazione attraverso strumenti

S = Km_i * T_i * f corrisponde a 0.25 * 0.084 * 1 = 0.021 ore di utilizzo.

Documentazione con contatori appropriati

S  = Km_i * T_i * f corrisponde a 0.25 * 0.084 * 1.1 = 0.023 ore di utilizzo.

Documentazione senza contatori appropriati

S = Km_i * T_i * f corrisponde a 0.25 * 0.084 * 1.2 = 0.025 ore di utilizzo.

Se il paranco facesse due cicli di lavoro come quelli da esempio qui sopra riportato, per due volte a settimana, la macchina utilizzerebbe fra le 4.3 e le 5.2 ore di lavoro annue e l’aspettativa di vita del paranco sarebbe di circa 77 anni.

Se il carico sollevato (Km_i) fosse invece di Km₄ – ovvero pieno carico – per lo stesso numero di cicli di lavoro, per lo stesso numero di giorni all’anno, l’aspettativa di vita (il periodo di funzionamento sicuro) scenderebbe a 19 anni

Seconda asserzione: Per un paranco a catena, il tempo di vita trascorso è il prodotto del carico sollevato moltiplicato per il tempo di sollevamento e declassato dal metodo utilizzato per registrare l’operazione.

La somma di tutte le operazioni di sollevamento ne determina l’età.

Nella vita reale, le cose sono ben diverse

Il service che ebbe l’incidente di cui parlavo, come molti suoi colleghi del resto, non tenne traccia durante gli anni di alcun tempo di sollevamento ne dei relativi carichi sollevati.

Pochi, pochissimi lo fanno.

La FEM 9.755 contempla il caso di registrazione del modo di utilizzo a posteriori e per i periodi di utilizzo senza conoscenza del modo di servizio fornisce una formula di calcolo che tutti possono adottare.

S* = 1,5 * 0,25 * 1 * 250 * numero di anni, dove S* corrisponde all’utilizzazione parziale reale (in ore di utilizzo).

Ricordiamo che il paranco che ebbe la rottura dell’elemento parte del meccanismo di sollevamento aveva 17 anni di vita.

Quindi:

S* = 1,5 * 0,25 * 1 * 250 * 17

S* = 1593 e spiccioli

Se il paranco fosse stato di classe 1Bm – equivalente a 400 ore di utilizzo in piena sicurezza – la macchina teoricamente sarebbe dovuta essere stata ritirata dal mercato da 13 anni.

Credo che sarebbe stato possibile negoziare un periodo presunto di funzionamento pari a 1 ora al giorno per 125 giorni all’anno, ma anche il quel caso il risultato non avrebbe dato esiti migliori:

S* = 1,5 * 0,25 * 1 * 125 * 17

S* = 796 e spiccioli

Ogni paranco elettrico a catena, che opera nel territorio Europeo, sprovvisto di documentazioni relative al tempo ed il carico di utilizzo, ha una vita media stimata non superiore ai 10 anni di vita.

La Direttiva Macchine 2006/42/EC obbliga un costruttore a mantenere il fascicolo tecnico relativo alla macchina – la Dichiarazione di conformità – per un periodo non superiore ai dieci anni dall’ultima data di fabbricazione del relativo modello. (Allegato II, parte C)

Dopo tale periodo di tempo, il fabbricante non solo non è tenuto a fornire al proprietario della macchina copia del manuale di istruzioni e della dichiarazione di conformità, ma è anche esonerato dal fornire spiegazioni circa il progetto costruttivo della macchina.

Al termine del periodo di funzionamento in piena sicurezza un paranco deve subire una revisione straordinaria che nulla ha a che vedere con le normali manutenzioni e revisioni periodiche ordinarie.

Il paranco che ebbe l’incidente, dopo 17 anni di buon servizio, era di classe FEM 1Am.
Dopo 800 ore stimate di utilizzo in piena sicurezza, aveva terminato di essere – indipendentemente dalla volontà del fabbricante – … una macchina sicura.