Ispezione dei cavi degli ascensori: normative, stato dell'arte, statistiche

di Bruno Vusini, Daniele Rossi e Tommaso Bertani 

PAROLE CHIAVE: Magnetico, corda, monitoraggio, sicurezza 

Questo documento è stato presentato all'Elevcon 2023 a Praga, Repubblica Ceca.

Astratto

I cavi di trazione degli ascensori svolgono un ruolo molto importante per la sicurezza delle persone. Solo in Italia sono circa 900,000 gli ascensori in funzione che effettuano in media più di 1 milione di corse al giorno. Ciò significa che milioni di persone contano sul corretto funzionamento e sulla manutenzione di tutti i componenti di questa particolare (e diciamo intrinsecamente sicura) macchina. Esistono, naturalmente, leggi e norme che devono regolamentare correttamente le operazioni di manutenzione che consentono all'ascensore di funzionare nel modo più corretto e sicuro possibile, e spesso si dà per scontato che i tecnici della manutenzione operino in totale conformità a questi documenti. Le norme internazionali, come la ISO 4344, richiedono l'identificazione di danni molto piccoli che sono davvero difficili da identificare visivamente e, per questo motivo, una vera e propria ispezione visiva delle funi richiede ore per essere completata.

Fortunatamente, la tecnologia sta facendo progressi e, per quanto riguarda l'analisi delle funi, negli ultimi 10 anni sono comparsi sul mercato metodi di ispezione molto più efficienti.

Lo scopo di questo articolo è quello di fornire informazioni di base sul mercato delle ispezioni, sulle leggi e sugli standard, nonché sui risultati ottenuti in un arco temporale di oltre 10 anni, dai quali emergono sia i vantaggi dell'utilizzo di metodi avanzati sia la totale inefficienza di metodi di analisi antiquati. 

1. Le leggi e i regolamenti

Qui la legge è imperativa: “Le funi e i loro attacchi devono essere minuziosamente controllati”. Si tratta del DPR 162/99, che pone l’onere dell’ispezione sul manutentore, sull’amministratore e sul condomino. Cosa significa? Che se si verifica un problema, l’amministratore e i condomini alla fine ne dovranno rispondere, insieme al manutentore. Una cosa importante, però, è che il condominio è sempre responsabile di ciò che accade a causa della scarsa (o inesistente) manutenzione dei beni comuni.

Un'ispezione non riuscita di una fune di sollevamento equivale a una mancanza di manutenzione. Come fa l'affittuario a rendersene conto? Richiedendo il verbale dell'ispezione di qualcosa che, dopotutto, è anche suo.

La legge, naturalmente, non può stabilire come debbano essere effettuati i controlli, né tantomeno i criteri di rigetto. Di questo si occupano i regolamenti, che sono molto esaustivi in ​​questo senso.

Nel settore ascensoristico abbiamo la UNI ISO 4344 (ISO, 2022) e la EN 12385, quest'ultima armonizzata, che definiscono da un lato i criteri di scarto, dall'altro il contenuto del manuale d'uso e manutenzione della fune su cui deve essere sempre presente il riferimento normativo. Il manutentore, ma anche l'amministratore dell'edificio, devono sempre avere un quadro chiaro della situazione, anche perché, al di là delle considerazioni sulla sicurezza, le funi in particolare sono citate più volte nel DPR 162.

Purtroppo, contrariamente a quanto si potrebbe pensare, la norma UNI ISO 4344 è sconosciuta ai più. Capita spesso che i manutentori e gli organismi notificati facciano riferimento a leggi ormai obsolete, come il DPR 1497 del 1962 o altri riferimenti ormai abrogati.

Per questo e altri motivi, l'UNI ha deciso di produrre una specifica tecnica che potesse fare chiarezza una volta per tutte.

Il documento è la UNI/TS 11807 (UNI, 2021) pubblicata a metà marzo 2021, dopo una fase di gestazione di circa cinque anni, durante la quale si è cercato di capire come pubblicare un documento che potesse essere utilizzato come una vera e propria guida. Descriveremo, a grandi linee, alcuni passaggi interessanti della norma, in particolare la parte in cui viene descritto e standardizzato il metodo magneto-induttivo.

2. Leggi e regolamenti: uno sguardo più da vicino

Come detto, la specifica tecnica introduce la metodologia fin dalle sue basi. Viene poi indicato il significato di termini tecnici quali “testa di misura”, “discontinuità localizzata”, “saturazione magnetica” e molti altri. L’obiettivo è ovviamente quello di spiegare in modo semplice e chiaro ciò che normalmente si trova in una bibliografia scientifica non accessibile a tutti.

Nella tabella 1 vengono definiti i tipi di deterioramento che devono essere valutati nei cavi metallici, come fili rotti, usura, ecc., insieme ai metodi di valutazione.

In questo caso, la soluzione principale resta quella visiva, ma per la prima volta nella storia compare anche quella magneto-induttiva come opzione a disposizione del manutentore.

Dunque, l'ispezione visiva è sempre sufficiente? Qui si può aprire una parentesi molto interessante.

Cominciamo col dire che, nel campo dei test non distruttivi, il metodo visivo è regolato da una norma denominata ISO 9712. Ciò si applica naturalmente ai controlli di qualità e alle ispezioni speciali di parti di vario genere. Il metodo visivo viene utilizzato ogni volta che si vuole evidenziare un difetto visibile, ovvero uno che non richiede particolari tecniche di indagine aggiuntive. Un foro su una piastra è un difetto visibile, così come un taglio su un tubo. Nel mondo della ISO 9712, i tecnici certificati sono sottoposti a speciali esami visivi per garantire che il loro strumento di misura (i loro occhi) sia all'altezza del compito, e sono formati ad hoc per sapere esattamente cosa cercare.

Nel settore delle funi la situazione è diversa. Il metodo visivo non è un tipo di esame regolamentato, svolto in un ambiente a luce controllata, e soprattutto non c'è un resoconto di cosa esattamente il tecnico ha fatto. Qui, il concetto di "visivo" viene modificato perché spesso assume il significato di "ciò che il tecnico vede durante la prova", il che è ben diverso da "ciò che è esterno e quindi visibile".

Il numero massimo di fili rotti ammissibili è ridotto a quattro in certe situazioni. E vedere quattro fili rotti (fili, non trefoli) su una corda è molto complicato.

Se a questo aggiungiamo i tempi molto stretti (Figura 1) da rispettare per motivi economici e la scarsa conoscenza di molti tecnici del settore, capiamo perché molti impianti in esercizio presentano funi che avrebbero dovuto essere sostituite da tempo.

Quindi una fune si rompe con quattro fili rotti? No, i criteri di scarto definiti dalla norma consentono di mantenere un grado di sicurezza sufficiente per cui anche quando raggiungo i livelli massimi consentiti, l'ascensore non crolla. Tuttavia, l'evoluzione delle rotture su una fune non è lineare. Man mano che aumenta il numero di fili rotti, diminuisce il tempo necessario per ottenerne uno nuovo.

Ecco perché i limiti servono proprio a capire quando è il momento di sostituire la corda, affinché la situazione non diventi del tutto incontrollabile nel giro di poco tempo.

Ecco perché il capitolo sull'ispezione visiva nella specifica tecnica è estremamente dettagliato, con indicazioni sulla corretta illuminazione, fotografie di esempi pratici e numerose tabelle per i criteri di scarto. Proprio per quanto riguarda i criteri di scarto e l'abitudine sconsiderata di concentrarsi sulle macro-rotture (per cui la fune viene immediatamente scartata e l'installazione deve essere interrotta), tra i criteri ne abbiamo uno relativo alle cosiddette "rotture di valle" o "fili rotti nel punto di contatto tra i trefoli".

Si tratta di rotture molto insidiose, estremamente difficili da individuare e caratterizzate dal fatto che una delle estremità del filo rotto non è visibile: si vede solo un filo uscire dalla fune, senza riuscire a identificare l'altra estremità.

Il pericolo di un tale difetto nasce dal fatto che potrebbe essere lo specchio di una situazione interna (quindi non visibile) che ora è compromessa. Quando c'è un filo rotto di questo tipo su una corda, deve essere scartato.

Per questo motivo anche un singolo filo spezzato può assumere un significato molto importante.

In questo contesto si inserisce molto bene il collaudo magneto-induttivo, poiché consente di individuare tutti i difetti, esterni e interni, visibili o meno, e fornisce al manutentore e al proprietario dell'immobile un grafico che dimostra, in primo luogo, che il controllo è stato effettuato e, in secondo luogo, li mette al riparo da eventuali problemi che potrebbero presentarsi in seguito.

Immaginiamo che accada un incidente a causa di una delle corde e la magistratura inizi il suo corso. Gli ultimi minuti saranno richiesti per accertarsi che i controlli siano stati eseguiti correttamente. Immaginiamo che il rapporto del manutentore dica: "Ho trovato alcuni fili rotti".

Quanti? Dove? Perché non è stato sostituito? Se erano inferiori a quelli previsti dalla normativa, perché non è stato scritto? Ricordiamoci sempre quale peso si porta dietro quando si firma un verbale. Si fotografa una situazione esistente e si ammette che l'impianto continua a funzionare, ma questo risultato deve necessariamente essere supportato da prove.

Un grafico, in questa situazione, risolve il problema perché mostra esattamente lo stato di usura della fune e consente di legittimare la propria scelta. Questo vale per il manutentore ma anche per l'amministratore e il condominio. Loro hanno l'obbligo di tutelare la proprietà comune; lo abbiamo già detto.

Infine, i verbali. Il rapporto deve essere completo e dettagliato e deve indicare come è stato eseguito il test e che tipo di difetti sono stati riscontrati. Il rapporto deve essere il risultato dell'ispezione e deve essere il modo in cui il manutentore ne comunica l'esito. Se la fune può essere sottoposta a manutenzione, deve essere indicato cosa è stato riscontrato e perché la sostituzione può essere evitata. Al contrario, se la fune deve essere sostituita, dobbiamo sapere perché.

3. Il metodo magneto-induttivo 

La metodologia denominata MRT (Magnetic Rope Test) è attualmente utilizzata in vari settori, in alcuni dei quali è addirittura obbligatoria.

Utilizza un principio fisico relativamente semplice, basato su misurazioni di campi magnetici dispersi dovuti alla presenza di anomalie sull'oggetto di misura. Diamo quindi un'occhiata ai principi di base del metodo per capirne il funzionamento (Vusini, 2021; Canova et al., 2008; Canova et al., 2009).

Nella Figura 2, osserviamo una semplice configurazione spesso utilizzata per scopi didattici in cui un campo magnetico è forzato da una struttura costituita da magneti permanenti e ferro a grani orientati. Il campo prodotto dai magneti permanenti è racchiuso all'interno della corda, che è costituita da materiale ferromagnetico caratterizzato da una caratteristica magnetica adatta, che è ovviamente non lineare.

Quando la corda non presenta difetti, tutto il flusso magnetico scorre al suo interno senza alcuna dispersione particolare, fatta eccezione per quella dovuta alla presenza dei fili. Quando sono presenti difetti, come fili rotti, una parte del flusso magnetico verrà deviata, come si può vedere nella Figura 2. Questo flusso disperso esce dal filo ed entra nell'aria soprastante, letteralmente "saltando" il difetto.

Ciò dà origine a un effetto rilevabile da apposite sonde posizionate in punti specifici del dispositivo, che dipende dall'aspetto del filo rotto, dalle sue dimensioni e dalla sua disposizione nella fune. Il risultato finale è un grafico di facile lettura che evidenzia la presenza di fili rotti, usura e distorsioni, ovvero ciò che dovrebbe essere identificato durante l'ispezione della fune e che, spesso, un'ispezione visiva non riesce a rilevare.

Il metodo ha però anche un secondo valore, meno “tecnico” ma più “normativo”. È l’unico modo per essere certi che le corde siano state controllate. Sì, perché non dimentichiamo che oggi abbiamo un verbale, spesso minimale, in cui il manutentore scrive una frase, a volte sibillina, sullo stato di usura delle corde.

Parole come “corda OK”, “buona”, “qualche filo rotto” sono purtroppo la norma e, dalle immagini che saranno presentate più avanti, potremmo chiederci: “Ma le hanno davvero controllate? Com’è possibile che queste corde siano ancora al loro posto?”

Ovviamente, l'utente comune, e spesso l'amministratore, non può essere a conoscenza delle condizioni delle corde perché, per loro, sono solo una delle parti tecniche del sistema. Ma non dimentichiamo mai che quando prendiamo l'ascensore, stiamo tutti facendo un atto di fede in coloro che hanno mantenuto il sistema.

Sebbene l'ascensore sia un sistema molto sicuro, la sicurezza dietro cui a volte ci rifugiamo dipende da come è stata effettuata la manutenzione. 

4. Analisi visiva: come è fatta e come dovrebbe essere

In un ascensore, lo sappiamo, c'è una sola fune da controllare. Nei vecchi impianti ne trovi ancora due, ma la media in Italia è di quattro funi. Oggi sono molti gli ascensori senza locale macchina (i cosiddetti machine-room-less o MRL) con sei o più funi. Cerchiamo quindi di capire come deve essere effettuata la verifica delle funi per poter operare a norma.

Il tecnico addetto alla manutenzione deve interrompere l'installazione, avvicinarsi alla prima fune e ispezionarla lungo tutta la sua circonferenza per vedere se ci sono fili rotti in quella sezione. In tal caso, deve annotare la posizione e il numero di fili, contati su una lunghezza di riferimento definita dalla norma.

Si può quindi passare al filo successivo, ripetendo il procedimento. Una volta completata l'ispezione sulla prima sezione, la cabina deve essere spostata per avvicinarsi alla sezione successiva, ripetendo l'operazione.

Non è possibile effettuare l'ispezione con l'ascensore in movimento poiché ciò violerebbe le più elementari norme di sicurezza con il rischio di gravi lesioni. Una volta completata l'ispezione, il numero di anomalie riscontrate nella sezione peggiore dovrebbe essere confrontato con quanto indicato nella norma. Solo allora si potrà decidere se effettuare o meno la sostituzione.

Ma quanto tempo ci vuole per effettuare un'operazione del genere?

Supponendo che il tratto di fune ispezionabile dal manutentore sia lungo mezzo metro e che l'impianto abbia quattro fermate, sono necessari almeno 30 successivi riposizionamenti dell'ascensore. Supponiamo che le funi siano quattro e che il tempo impiegato per il controllo visivo di quel "mezzo metro" sia di almeno 60 s per ogni fune.

Facendo i calcoli opportuni si ottiene un tempo totale (escluse le varie annotazioni dei difetti riscontrati) di 48 min. Se l'impianto avesse otto fermate, il tempo raddoppia (più di un'ora e mezza). Da un documento pubblicato da un'associazione di costruttori di ascensori e aziende di manutenzione si evince che il tempo medio impiegato per ispezionare l'intera sala macchine (funi, inverter, quadro di comando, motore, pulegge) è compreso tra un minimo di 5 min e un massimo di 10 min. Anche considerando l'intervallo temporale più lungo e supponendo che metà del tempo necessario per l'ispezione totale (5 min) venga impiegato sulle funi, è complesso supporre che l'ispezione venga eseguita nel suo complesso.

In realtà, quanto sopra descritto non viene normalmente eseguito. Il controllo classico che il manutentore esegue è il cosiddetto controllo “legno” (Figura 3).

In pratica, un pezzo di legno viene posizionato su tutte le funi e l'ascensore viene mosso a velocità nominale. Quando il manutentore avverte una vibrazione del legno, presume che sia dovuta alla presenza di fili rotti sulla fune.

A parte il fatto che fa un po' sorridere vedere l'uso di una simile tecnica in un contesto di applicazione di normative specifiche nell'anno 2022, è anche evidente che il legname sarebbe al limite della sensibilità alla presenza di "qualcosa" nel punto di contatto con la corda. Ma chiunque abbia studiato un minimo di geometria sa che una linea retta ha un solo punto di contatto con una circonferenza. Qui, ci sarebbero 360 gradi da ispezionare.

Infine, è interessante aggiungere che non esiste alcuna legge o regolamento che obblighi all’uso di questo pezzo di legno (e sarei sorpreso se fosse il contrario). Si tratta di una “tecnica” ormai entrata a far parte della routine quotidiana di molti operatori del settore, che non è né regolamentata né descritta.

5. Analisi statistica 2012-2022

Negli ultimi 10 anni di attività, la prova magneto-induttiva è stata applicata a circa 70,000 impianti di sollevamento su tutto il territorio nazionale. Questo numero è sufficientemente elevato, anche se ottenuto su base decennale, e consente di avere a disposizione una quantità di dati sicuramente rappresentativa del parco impianti complessivo, costituendone circa il 10%. 

Analizzando i dati è possibile osservare lo stato delle funi, ma anche un'interessante serie di informazioni riguardanti l'età delle funi installate, i loro diametri, l'altezza media delle installazioni e, non ultimo, i risultati degli esami visivi effettuati durante le ispezioni precedenti. Questi dati, opportunamente incrociati, ci forniscono una panoramica del parco nazionale delle funi e anche della veridicità dei riscontri tradizionali.

Premetto che tutti gli ascensori erano in funzione e, quindi, nessuno di essi si trovava in condizioni di pericolo sulla base degli esami visivi effettuati nei sei mesi precedenti.

L'esito rilevato (e analizzato da un tecnico esperto) dal metodo magneto-induttivo fornisce un discriminatore a tre livelli: nuove corde, corde da tenere sotto osservazione e corde da sostituire. Nella Figura 4, nuove corde e corde da tenere in osservazione sono state unite.

Questa suddivisione consente di vedere immediatamente in che stato si trovano le funi e di agire di conseguenza. Attraverso una visualizzazione del grafico, è anche possibile vedere dove le funi sono danneggiate e quali delle funi presentano problemi. Nel corso dell'analisi, come spiegato in precedenza, viene anche registrato il risultato che il tecnico della manutenzione ha inserito nell'apposito registro in sala macchine. Questo risultato è stato il risultato dell'analisi visiva precedentemente effettuata. Sul totale di oltre 70,000 sistemi osservati, è interessante vedere quali terminologie vengono utilizzate per indicare la presenza (o l'assenza) di difetti (Tabella 1).

NR	40166
Indossando	9417
Fili rotti	4455
Buone	4045
Logoro	2631
Discreto	2540
Normale utilizzo	1255
Ossido	1063
ND	776
Buono stato	723
Fili rotti esterni	650
Ok	583
Buoni cavi metallici	546
Non,D	461
Disco	408
Nessun filo rotto	340
Indossare in stato normale	320
Positivo	315
consumato	256
NN	236

La Tabella 1 mostra più di 1,300 diverse tipologie di outcome. Qui sono riportati quelli più frequenti, tra cui spicca un NR (Not Detected) su circa 40,000 installazioni. Ben oltre il 50% delle installazioni analizzate non ha avuto un outcome correlato allo stato di conservazione delle funi (o almeno non ci è stato segnalato). Ci sono anche outcome di difficile comprensione, come Disco, Ossido, Filo Rotto (quanti e dove?). 

Vediamo ora, per ciascuna delle principali ipotesi fornite dal manutentore, qual era l'effettivo stato di conservazione delle funi di trazione (Figura 5).

Il grafico in Figura 5 è molto interessante. Mostra che più del 10% delle funi per cui non era disponibile l'esito, circa 4,500 ascensori, necessitavano di sostituzione. Questo numero è impressionante considerando che 4,500 ascensori spostano un numero molto elevato di persone. Nel caso di risultati corrispondenti agli esiti "Usura", "Fili rotti", "Ossido", la percentuale si avvicina o supera il 20%. Quasi il 15% di sostituzione avviene per l'esito "Normale usura e rottura". Notiamo che, anche nel caso in cui le funi siano definite "Buone", c'è un margine di errore di oltre il 5%, che corrisponde a quasi 300 installazioni.

Il numero totale di installazioni non standard è di circa 11,000 ascensori, un numero enorme. Queste installazioni erano in servizio al momento dell'ispezione.

Dai dati in nostro possesso è possibile osservare anche la distribuzione in base all’età delle funi. L’Italia è un Paese in cui il parco impianti è piuttosto vetusto, e ciò è confermato dal grafico sottostante (Figura 6).

Dai risultati strumentali si può vedere che, in termini percentuali, la discrepanza per le corde più vecchie è maggiore, come si può facilmente intuire. Una corda più vecchia avrebbe dovuto lavorare di più e quindi il numero di cicli dovrebbe essere più alto. Naturalmente, questo non è detto a priori, ma è statisticamente corretto supporre che ciò sia vero.

Contrariamente a quanto sopra, i risultati forniti dai manutentori non mostrano un andamento simile alla Figura 7, ma un numero di installazioni definite come “Da sostituire” che è completamente slegato dall’età delle funi stesse. Questo numero è, peraltro, estremamente limitato e non credibile.

 Dai dati sopra riportati emerge una tendenza a “non dare un risultato” per (apparentemente) ridurre la responsabilità. L’uso di una metodologia oggettiva e documentabile, d’altro canto, riesce a fornire un quadro più accurato della realtà.

Un altro dato interessante è il numero di funi presenti sugli impianti (Figura 8). Qui si può notare che la maggior parte degli impianti ha ancora meno di quattro funi, il che conferma ulteriormente la vecchiaia dei nostri impianti.

6. conclusioni

In questo articolo sono state mostrate alcune prove di grandi problemi nell'analisi visiva standard sulle funi degli ascensori con una nuova tecnologia che aumenta la conoscenza delle condizioni. Questa tecnologia è stata accettata dalle principali normative in tutto il mondo, ma è ancora utilizzata solo in alcuni casi speciali. I veri vantaggi sono mostrati con specifico riferimento alla ripetibilità e alla certezza dei risultati.

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Referenze

[1] Vusini, B. (2021). Manutenzione dei cavi degli ascensori. ANACAM MAGAZINE, 12.

[2] Canova, A., Vusini, B. (2008). Analisi magnetica di rilevatori per prove non distruttive su corde ferromagnetiche, COMPEL, 27(4), 867-878. 

[3] Canova, A., Ficili, F., Gruosso, G., Vusini, B. (2009). Dispositivo per il monitoraggio di sistemi multicavo. Brevetto WO2009IB50656 20090218, 18/02/2009.

[4] ISO (2022). ISO 4344:2022 - Funi in acciaio per ascensori — Requisiti minimi. 01/12/2022.

[5] UNI (2021). UNI TS 11807 - Ascensori, piattaforme elevatrici e montacarichi - Sistemi di sospensione e compensazione dell'impianto e sistemi di attuazione del paracadute a mezzo di funi di materiale ferromagnetico non rivestito. Requisiti per la verifica e criteri di scarto, 18/03/2021-