Tecnologia che ridefinisce il futuro dei metodi di installazione degli ascensori per gli edifici alti

Uno sguardo a come i metodi sono progrediti dalle tecnologie di costruzione tradizionali a quelle innovative 

di Philip Hofer, Urs Püntener e Miguel Castro

Questo documento è stato presentato per la prima volta al 14° Simposio sulle tecnologie degli ascensori e delle scale mobili nel settembre 2023 e pubblicato su Ascensore Scala mobile Biblioteca

parole chiave: Installazione, Ponteggi e senza ponteggi, Ascensore di salita, False Car, BIM, Robot

Astratto

L'installazione di sistemi di guida per ascensori è fondamentale per la qualità di guida percepita in cabina. Questo documento esaminerà i metodi tipici di installazione degli ascensori e il percorso tecnologico dell'installazione degli ascensori nel settore edile. Tradizionalmente, gli ascensori venivano installati da montatori che utilizzavano impalcature per accedere al vano corsa, allineando le guide e regolando la distanza tra di esse. Il processo era spesso piuttosto impegnativo per i team di installazione, poiché la sicurezza era la preoccupazione principale insieme allo sforzo fisico di lavorare in un ambiente difficile. Il processo è poi progredito ulteriormente verso metodi di installazione senza impalcature con piattaforme sospese temporanee, che offrivano standard di sicurezza migliorati secondo le linee guida definite in EN 1808 e GB T 19155. Allo stesso tempo, gli ascensori di salita sono stati sviluppati poiché il settore edile richiedeva che gli ascensori fossero installati e operativi mentre gli edifici progredivano nella fase di costruzione. Oggi, la nuova tecnologia ha consentito ai robot di diventare mobili, lasciando le fabbriche per sistemi di installazione robotica per ascensori nei cantieri edili. Le attività ripetitive e gli ambienti difficili che hanno messo alla prova gli esseri umani possono ora essere eseguiti con l'alta qualità e la precisione dei robot.

1. introduzione

L'installazione e l'allineamento corretti delle guide per formare il percorso di guida dell'ascensore sono fondamentali per raggiungere livelli accettabili di qualità di corsa nel sistema di sollevamento. I metodi di installazione sono in continuo sviluppo per soddisfare le difficili esigenze del mercato odierno. Sicurezza, manodopera, carenza di manodopera e ottimizzazione dei tempi di installazione sono fattori chiave per lo sviluppo di nuove metodologie di installazione del futuro.

In questo articolo verrà brevemente esaminato il modo in cui i metodi di installazione si sono evoluti, dai ponteggi tradizionali alle tecnologie di costruzione innovative per le installazioni di ascensori di oggi e del futuro.

Il settore del trasporto verticale (VT) è una disciplina molto speciale all'interno di un edificio. Mentre la maggior parte delle discipline basa la propria progettazione e i propri modelli su una base piano per piano, la produzione di VT deve inevitabilmente attraversare più di un piano alla volta.

Poiché i progetti di installazione di ascensori sono complicati e richiedono molto tempo, una corretta gestione in loco e processi definiti sono obbligatori per un progetto di successo. Ciò include anche un migliore coordinamento del sito e una logistica dei materiali in loco, poiché lo stoccaggio dei materiali è generalmente impegnativo nei progetti di grandi dimensioni.

2. Metodi di installazione dell'ascensore 

2.1 Impalcatura 

Tradizionalmente, un'impalcatura veniva fornita dall'appaltatore principale per installare il materiale del vano e, in genere, le impalcature erano una preoccupazione per la salute e la sicurezza del personale addetto all'installazione. Erano necessari lavori aggiuntivi per portare le impalcature allo standard previsto per garantire che i dipendenti potessero svolgere le attività di installazione. Le impalcature erano spesso di intralcio all'installazione dei componenti, come le porte di piano, e richiedevano continue modifiche per adattarsi al sistema di sollevamento installato e, spesso, le procedure di sicurezza erano compromesse con persone che lavoravano una sopra l'altra.

Le impalcature avevano in genere un'efficienza di installazione piuttosto bassa, poiché i materiali dovevano essere trasportati ai singoli piani e poi sollevati nel pozzo. Tali metodi non avevano inoltre dichiarazioni di metodo definite o valutazioni dei rischi per definire la sequenza di installazione con gli utensili appropriati forniti. In genere spettava al subappaltatore decidere come installare l'unità in base all'esperienza precedente senza formazione. 

Sebbene gli installatori indossassero un'imbracatura di sicurezza anticaduta collegata a una fune nel pozzo, l'ambiente di lavoro in generale era piuttosto pericoloso e fisicamente impegnativo, con il rischio costante che detriti cadessero nel pozzo.

Inoltre, i costi di noleggio delle impalcature per periodi più lunghi erano elevati per altezze del pozzo fino a 500 m. Inoltre, il carico strutturale sulle impalcature è piuttosto discutibile, con altezze eccessive richieste per installazioni di ascensori in altezza.  

2.2 Metodologia di installazione senza impalcature 

Con l'innalzamento degli standard di sicurezza nell'intero settore degli ascensori, anche gli appaltatori edili spingevano per metodi di installazione più sicuri con un processo chiaramente definito. Un importante appaltatore edile era lieto di avere un metodo di installazione che mitigava i rischi in base a dichiarazioni di metodo sequenziali per l'intero processo di installazione. Ciò consente di distribuire una metodologia di installazione sicura e indipendente su tutte le linee di prodotto. Il metodo ha anche un alto grado di indipendenza rispetto alla prontezza del costruttore, consentendo una maggiore flessibilità per iniziare il lavoro di installazione sul posto di lavoro, non appena i vani possono essere consegnati.

Scaffold-less installation methods (SLIM) were developed and certified to create safe working environments for the installation teams, with the highest safety standards according to EN1808:2015 Safety requirements for suspended access equipment - Design calculations, stability criteria, construction - Examination and tests.^[1] 

Lo SLIM è regolabile per tutte le dimensioni dell'albero e le altezze di corsa. Grazie al materiale pre-ingegnerizzato, può essere riutilizzato numerose volte. La piattaforma sospesa, o falso carrello^[2] come viene chiamato, ha tre ridondanze di sicurezza indipendenti: fune primaria con paranco, fune secondaria con dispositivo anticaduta e dispositivo di sicurezza indipendente a caduta libera che agisce sulle guide. Il dispositivo di sicurezza viene attivato automaticamente con la forza della molla nell'istante in cui non vengono rilevati elementi di sospensione.  

Uno dei principali vantaggi della metodologia è che l'installazione può iniziare mentre l'edificio è ancora in costruzione, con solo fonti di energia temporanee disponibili. Viene applicato il cosiddetto "processo di installazione a fasi", in cui i team di installazione possono lavorare sotto la sicurezza di un ponte di sicurezza, installato temporaneamente nel vano. Con un'installazione a fasi, viene installata una piattaforma del vano insieme a travi di sospensione per le funi di sollevamento per sospendere la falsa cabina. L'intero kit di installazione si solleva con la costruzione dell'edificio. Una volta raggiunta l'altezza finale dell'edificio e consegnate le sale macchine, gli ascensori possono essere completati.  

SLIM offre soluzioni flessibili, sicure e personalizzate per soddisfare le specifiche del progetto, consentendo al cliente di avere gli ascensori pronti per la consegna in una fase precedente o di utilizzarli come ascensori per l'intera fase di costruzione.

Gli SLIM richiedono comunque un kit di installazione della guida (GRIK) da installare come riferimento per piombare l'albero per il posizionamento accurato delle staffe della guida e delle guide. Il GRIK consente di posizionare le guide entro una tolleranza di 0.5 mm per poter ottenere una qualità di guida superiore a 10 m/s².

In generale, i vantaggi per gli installatori sono:  

• Ambiente di lavoro pulito, sicuro e luminoso
• Essere in grado di spostare la falsa auto in posizione all'altezza ottimale per la perforazione
• Area di lavoro stabile su piattaforma invece di ponteggi aperti
• Spazio ottimale per il sollevamento e il posizionamento delle rotaie nel vano

Spesso i clienti si trovano ad affrontare situazioni diverse in cantiere; le soluzioni devono essere ottimizzate e personalizzate in base alle esigenze e all'avanzamento dei lavori.

A. Installazione SLIM, completa.

Per la sospensione della falsa cabina esiste già la sala macchine con soletta in cemento e travi per le macchine.

B. SLIM, installazione scenografica.

L'intera piattaforma del pozzo è installata con un Lean2Beam per i punti di sospensione e con i modelli per l'impianto idraulico del pozzo.

Questa opzione consente un'esecuzione rapida poiché può essere spostata continuamente in base all'avanzamento della costruzione dell'edificio.

2.3 Garanzia della qualità digitale 

Durante il processo di installazione, è importante effettuare controlli di qualità (QC) in ogni punto di fermo per garantire che l'attrezzatura sia installata con la precisione prevista. Una volta installata la cabina e operativo il sistema di sollevamento, è troppo difficile effettuare le regolazioni necessarie e il riallineamento delle rotaie.

• QC1: Allineamento della guida
• QC2: Allineamento porta di piano 
• QC3: Controllo del sistema

Questi controlli vengono eseguiti in modo completamente automatico tramite QC-APP, che consente all'ispettore di qualità di eseguire i tre controlli senza l'uso di carta, utilizzando il proprio telefono cellulare: misurazioni, foto e report verranno caricati su un cloud dove potranno essere analizzati tramite una soluzione Power BI (Business Intelligence), trasparente per tutte le parti interessate.

2.4 Impianti di risalita

Gli ascensori Climb sono fondamentalmente sistemi di ascensori completamente operativi che utilizzano il vano permanente, generalmente situato al centro del nucleo dell'edificio. Hanno una sala macchine temporanea che si muove verso l'alto ("Climbs") nel vano man mano che la costruzione dell'edificio procede.

I principali vantaggi di un impianto di risalita sono:

• Un processo di costruzione più rapido, reso possibile dagli ascensori in grado di viaggiare a velocità maggiori rispetto ai tradizionali ascensori Alimak a cremagliera installati all'esterno dell'edificio.
• Sono auto-arrampicabili tramite punti di sospensione dedicati sul ponte di protezione o di scorrimento e pertanto, se necessario, possono essere indipendenti dalla gru del cantiere.
• Maggiore sicurezza, protezione e comfort, specialmente in condizioni meteorologiche avverse, quando generalmente un Alimak sarebbe fuori servizio. Inoltre, il vantaggio aggiunto di un funzionamento 24 ore su XNUMX senza disturbi acustici è dovuto alla posizione centrale.
• Disponibilità molto più precoce di ascensori permanenti nell'edificio e possibilità di chiudere progressivamente la facciata dell'edificio per consentire al cliente di affittare i piani inferiori dell'edificio mentre proseguono i lavori di costruzione al piano superiore.   
• La metodologia richiede delle tasche nella parete posteriore del vano ascensore per consentire l'inserimento delle travi di supporto retrattili della piattaforma della macchina e per mantenere le travi anteriori saldamente sulla soletta.

Il metodo di installazione generale degli elevatori di salita segue la stessa metodologia di SLIM con una cabina falsa come piattaforma sospesa. Gli installatori possono lavorare in sicurezza dalla piattaforma della cabina falsa, muovendosi su e giù per installare le guide nella sezione sopra l'elevatore di salita. 

2.5 Vantaggi dell'utilizzo del Building Information Modeling durante l'installazione

Building Information Modeling (BIM)^[3] è definito come un modo collaborativo di lavorare utilizzando tecnologie digitali che consente a tutte le parti coinvolte in un progetto di costruzione di lavorare in modo più efficiente durante tutto il ciclo di vita del progetto (dalla progettazione concettuale all'operazione). In precedenza, ai clienti venivano fornite famiglie di prodotti pre-creati; ora, ciò può essere fatto tramite modelli BIM completamente coordinati con componenti individuali che formano il sistema di ascensori o scale mobili e contengono tutte le informazioni rilevanti utilizzate durante tutto il ciclo di vita dell'asset. Ciascuno degli ascensori e delle scale mobili forniti è realizzato su misura per ogni singolo progetto. L'unicità di questo approccio garantisce un livello più elevato di integrazione e collaborazione all'interno dei progetti e crea relazioni personali e fiducia nella qualità del lavoro svolto, che è positivamente valutato dai clienti, soprattutto in lavori grandi e complessi.

L'installazione di ascensori da salita non è solo una sfida tecnica, ma anche un esercizio di messa a punto in cui tutte le parti devono lavorare all'unisono. Per assistere in questo processo, il BIM offre la possibilità di mettere in fase temporale i modelli per coordinare l'installazione del materiale, il trasporto del materiale all'interno del cantiere, le operazioni con le gru, i lavori temporanei e, cosa più importante, i salti.

L'uso del BIM consente di sfruttare i dati disponibili negli strumenti tradizionali di gestione dei progetti come i diagrammi di Gantt (fonte dati) e di collegarli a componenti specifici nei modelli BIM. Collegando questi dati, il team del sito otterrà una panoramica visiva del progetto e le attività possono essere assegnate a componenti, gruppi di componenti, ecc. (La granularità dipenderà da ogni scenario specifico e dalle attività da eseguire). Una volta completata la configurazione del modello, il team del sito modificherà la fonte dati quando necessario e la simulazione verrà automaticamente aggiornata per riflettere lo stato di installazione corrente.

3. Metodi di installazione robotica

Mentre entriamo nella nuova era della digitalizzazione nel settore edile, sorge la domanda su come la tecnologia possa supportarci nel dare forma al futuro degli edifici alti intelligenti. Una risposta è stata quella di esaminare quali applicazioni esistono per i robot nel settore edile e, più specificamente, nelle installazioni di ascensori che richiedono attività ripetitive e fisicamente impegnative con un elevato livello di precisione.

Il sistema di installazione robotizzato per ascensori (RISE) combina l'intelligenza artificiale con la tecnologia degli ascensori per rendere le installazioni più sicure ed efficienti, con precisione automatizzata. 

Schindler RISE è costituito da un robot industriale montato su una piattaforma mobile: i requisiti di alimentazione sono 400 V/50 Hz, 30 A, trifase + neutro + terra. La piattaforma viene sollevata tramite verricello lungo il pozzo fino alla successiva posizione di perforazione definita, dove il sistema di controventatura della piattaforma viene rilasciato, bloccandolo in posizione. Il robot ottiene automaticamente i dati di posizionamento dai modelli BIM per identificare la posizione per la perforazione dei fori.

Il braccio robotico seleziona quindi lo scanner per barre d'armatura per scansionare la parete del pozzo, identificando la posizione delle barre d'armatura sotto il calcestruzzo. Con le informazioni sulla posizione delle barre d'armatura, la posizione del foro per le staffe della rotaia può essere confrontata con i dati digitali caricati e regolata di conseguenza per evitare di forare le barre d'armatura.

Quindi il braccio robotico torna alla postazione di utensili dove il trapano a percussione viene selezionato per praticare tutti i fori nella posizione predeterminata. Una volta praticati i fori, i bulloni di ancoraggio vengono impostati e pre-serrati, pronti per l'installazione della staffa.

Una volta eseguiti tutti i fori e posizionati i bulloni di ancoraggio, il team di installazione può installare rapidamente la rotaia e le staffe da una piattaforma di installazione come la cabina dell'ascensore o la cabina secondaria. 

La flotta Schindler RISE è già stata impiegata con successo in quattro continenti, deliziando clienti, costruttori principali,^[4] supervisori e montatori in decine di grandi progetti di Schindler. 

I vantaggi di Schindler RISE sono: 

• La salute e la sicurezza del personale non sono compromesse dal lavoro svolto nel pozzo. 
• Notevole riduzione dei tempi di misurazione, foratura e posizionamento dei bulloni di ancoraggio. 
• Elevata precisione e qualità delle attività ripetitive.
• Documentazione automatica con protocollo di installazione.
• Profilo professionale interessante per l'operatore Schindler RISE.

3.1 Schindler RISE – Docomunicazione bidirezionale

I modelli BIM intelligenti possono trasferire le coordinate dei bulloni di ancoraggio a Schindler RISE. Questo processo è concepito per essere fluido e bidirezionale, ovvero il robot rileverà le coordinate dai modelli BIM e, una volta completata l'installazione dei bulloni di ancoraggio, Schindler RISE invierà le informazioni delle coordinate ai modelli BIM per ottenere un livello di accuratezza delle informazioni as-built mai visto prima.

L'accuratezza delle informazioni fornite dal robot è resa possibile grazie alla tecnologia all'avanguardia che il robot incorpora. Oltre all'impostazione del bullone di ancoraggio, il robot incorpora anche un laser che misura le dimensioni dell'albero a ogni altezza della staffa, nonché uno scanner di barre d'armatura in grado di rilevare la posizione delle barre di rinforzo incorporate nel calcestruzzo e riposizionare di conseguenza i bulloni di ancoraggio in caso di collisione. Queste informazioni possono essere inviate ai modelli BIM una volta terminata l'impostazione del bullone di ancoraggio.

4. CONCLUSIONE 

Il settore VT ha fatto molta strada dalle tradizionali installazioni di impalcature con processi di installazione basati sulla valutazione del rischio. I vani ascensore sono ambienti difficili con condizioni umide e bagnate, dove la sicurezza dei dipendenti è la priorità principale con qualsiasi metodo di installazione. Affinché i sistemi di ascensore funzionino in modo ottimale, devono essere installati con un elevato livello di precisione per gli edifici per cui sono stati progettati. 

L'uso dell'ingegneria digitale, delle nuove tecnologie e dell'intelligenza artificiale sta cambiando il processo di installazione degli ascensori. Secondo Oetterli,^[5] la vasta gamma di nuove tecnologie e opportunità potrebbe anche portare a riconsiderare l'intero settore delle costruzioni circa l'integrazione dei fornitori di tecnologia nelle fasi iniziali del processo di progettazione degli edifici, per offrire ai clienti le migliori soluzioni olistiche della categoria.

L'innovazione digitale e le tecnologie all'avanguardia hanno migliorato i processi in tutto il settore, non solo nel modo in cui vengono erogati i processi e i progetti interni, ma anche nel modo in cui architetti, sviluppatori, costruttori e consulenti ricevono informazioni durante l'intero ciclo del progetto.

Il futuro dell'installazione degli ascensori vedrà anche un aumento delle costruzioni prefabbricate e modulari, in cui i componenti preassemblati possono essere assemblati in un sistema di ascensore completo.

I nuovi e futuri sviluppi ingegneristici non solo apporteranno vantaggi ai clienti, ma le tecnologie innovative contribuiranno anche a motivare e sviluppare i dipendenti.

Referenze

[1] EN 1808:2015, Safety requirements for suspended access equipment - Design calculations, stability criteria, construction - Examination and tests. 

[2] Guida all'installazione delle false auto Wurtec. 

[3] “Industria degli ascensori e BIM: un abilitatore di progetto atteso da tempo e solitamente trascurato.” Miguel Castro, 13° Simposio sulle tecnologie degli ascensori e delle scale mobili, Volume 13

[4] “La torre Uptown di Dubai diventa la prima torre super alta al mondo ad adottare la robotica per l’installazione degli ascensori” — BESIX

[5] CTBUH Journal 2019, “Chiedi a un esperto del CTBUH: Thomas Oetterli.”