Il contrappeso Humble Lift

Più di quanto sembri

A prima vista, sembra che ci sia poco da dire in relazione all'umile contrappeso di sollevamento. Tuttavia, i recenti fallimenti in Cina, insieme ad alcuni fallimenti storici nel Regno Unito, sono motivo di preoccupazione.

Numerosi supporti per pulegge di deviazione della fune di contrappeso hanno ceduto, principalmente a causa della distorsione e deformazione dei membri orizzontali della sezione superiore del contrappeso, che, oltre a costituire un elemento di sicurezza critico del telaio di supporto del contrappeso, trattengono anche la puleggia di deviazione della fune, l'albero e i cuscinetti. Come conseguenza di tale cedimento, il deviatore si stacca dal contrappeso con conseguenze catastrofiche.   

In un incidente ampiamente pubblicizzato al Tower Bridge di Londra, una puleggia e un cuscinetto del contrappeso, modificati durante un ammodernamento, si sono staccati dal telaio del contrappeso, provocando lesioni ai passeggeri nella successiva caduta della cabina dell'ascensore.

In Cina si sono verificati guasti che includono la disintegrazione dei riempitivi del contrappeso, formati da una miscela di polvere di minerale di ferro e cemento, al punto che il contrappeso diventa instabile e/o i riempitivi possono fuoriuscire con conseguenze catastrofiche.

Tradizionalmente, i contrappesi erano realizzati come unità in ghisa composte da un unico pezzo o da più pezzi (immagine 1) e, in seguito, in telai strutturali in acciaio saldati o imbullonati con pesi di riempimento in ghisa.

I progetti di contrappeso più recenti incorporano telai formati da lamiera stampata che possono presentare particolari problemi in termini di movimentazione durante il riavvolgimento e le riparazioni e nella suscettibilità del telaio leggero a danni e distorsioni. L'immagine 2 mostra un moderno telaio di contrappeso con la sezione superiore distorta a causa di un'imbracatura e un sollevamento non corretti con un'imbracatura avvolta attorno agli elementi del telaio superiore. L'immagine 3 mostra lo stesso contrappeso dopo che gli elementi dell'imbracatura originali danneggiati erano stati sostituiti e dove un ulteriore processo di imbracatura e sollevamento ha causato la deformazione della sezione superiore appena sostituita in una diversa modalità di guasto. Sebbene agli ingegneri in questione non fossero state fornite le istruzioni di imbracatura e sollevamento del produttore o gli ancoraggi di sollevamento specialistici, sebbene stessero subappaltando al produttore dell'ascensore, sembra esserci poca o nessuna scusa per replicare l'errore due volte di seguito. 

Una considerazione dei carichi e delle forze che possono essere applicati a un contrappeso riflette un assemblaggio di componenti più complesso di quanto possa apparire inizialmente. Chiaramente un contrappeso deve essere in grado di resistere alle forze che si generano durante il normale utilizzo, inclusi i carichi imposti dal telaio del contrappeso stesso e dai suoi pesi di riempimento associati, quelli che si generano durante l'ammortizzazione a velocità eccessiva; le forze applicate alla terminazione della fune quando la cabina dell'ascensore accelera e viene sollevata dalle funi di sospensione; le forze che si generano a causa dell'attacco di telai di compensazione e compensazione, insieme alle forze aggiuntive da assorbire e trasferire attraverso la compensazione alla struttura della fossa durante l'inserimento del dispositivo di sicurezza della cabina; e il funzionamento anti-rimbalzo e i carichi aggiuntivi imposti quando il buffer del contrappeso è montato sul contrappeso anziché sul pavimento della fossa (immagine 4). Quando vengono dispiegati i dispositivi di sicurezza del contrappeso, il contrappeso deve essere progettato per resistere in modo sicuro alle forze imposte durante il funzionamento del dispositivo di sicurezza fino al 125% della velocità contrattuale e in modo tale che il contrappeso e i suoi componenti rimangano intatti e sicuri. Il telaio del contrappeso deve essere sufficientemente rigido da garantire che il contrappeso rimanga vincolato entro le sue guide e non si liberi e non entri in collisione con la cabina dell'ascensore. Nelle applicazioni ad alta velocità, l'equilibrio del contrappeso deve essere preso in considerazione e può essere ottenuto tramite la regolazione dell'entità di qualsiasi offset nei pesi di riempimento e/o il posizionamento di questi all'interno del telaio e/o tramite la regolazione fine della posizione dell'ancoraggio della fune di sospensione del contrappeso. 

Tutti questi fattori e potenziali pericoli devono essere presi in considerazione e mitigati nella progettazione del contrappeso, in modo che quest'ultimo sia, in realtà, un complesso assemblaggio di prodotti ingegneristici che richiede una seria considerazione in ogni progettazione.  

Una regola pratica nella pratica di progettazione tradizionale prevede che il contrappeso sia configurato per accogliere un ulteriore 5% della massa stimata dell'auto e spazio per non meno del 10% della massa complessiva stimata dell'auto, o almeno due riempitivi aggiuntivi.  

Tutti questi fattori e potenziali pericoli devono essere presi in considerazione e mitigati nella progettazione del contrappeso, in modo che quest'ultimo sia, in realtà, un complesso assemblaggio di prodotti ingegneristici che richiede una seria considerazione in ogni progettazione.  

La questione del rapporto di bilanciamento tra carrozza e contrappeso o della percentuale di sbilanciamento spesso si pone nelle discussioni del settore ed è spesso inutilmente complicata da suggerimenti di un requisito assoluto per uno sbilanciamento del 50%, il che è, ovviamente, errato. Ho riscontrato uno sbilanciamento basso fino al 33% e, finché la relazione di trazione viene mantenuta entro lo Standard, va bene. Sono la progettazione e l'applicazione specifiche dell'ascensore a dettare la percentuale di sbilanciamento e gli Standard non forniscono alcun requisito assoluto a questo riguardo. Spetta al progettista, considerando le caratteristiche specifiche della progettazione e dell'applicazione dell'ascensore, determinarlo. È la capacità di progettazione dell'attrezzatura originale mantenuta che rende così importante che, come parte di qualsiasi modernizzazione, venga stabilito lo sbilanciamento appropriato, piuttosto che una semplice ipotesi del 50%.

L'applicazione del concetto Safe Lift risale agli anni '1920 e prevede la fornitura di un'estensione del contrappeso che viene trattenuta nella fossa dell'ascensore. Quando necessario, l'estensione viene collegata alla parte inferiore del contrappeso per facilitare il trasporto di un carico pesante, in eccesso rispetto al normale SWL della cabina dell'ascensore. Ricordo un progetto che è stato fornito per facilitare il trasporto di un grande trasformatore dal tetto di una fabbrica per riparazione/ristrutturazione. Il trasformatore era il pezzo più pesante dell'impianto nella fabbrica e durante la progettazione e la costruzione originali i progettisti hanno incluso il concetto Safe Lift per facilitare la manutenzione e la riparazione del trasformatore. La capacità di carico di una cabina dell'ascensore potrebbe essere aumentata fino a un terzo tramite l'applicazione Safe Lift. 

L'uso del doppio contrappeso risale alla seconda metà del XIX secolo e i carichi imposti dalla cabina e dal suo contrappeso sono trasportati su un sistema di pulegge sopraelevate che è separato dalla macchina di sollevamento a tamburo e che è collegato separatamente, tramite le sue funi, alla cabina di sollevamento e al suo contrappeso di carico. Questa disposizione riduce i carichi sulla macchina di sollevamento a tamburo e sui cuscinetti della macchina. L'immagine 19 mostra un esempio che risale al 5 e rimane in servizio regolare fino a oggi.

I contrappesi di tipo tirante sono stati ampiamente utilizzati nella prima parte del XX secolo e sono continuati fino alla norma EN 20-81: 1, sebbene limitati a velocità delle auto inferiori a 1998 m/s, fino all'esclusione definitiva del design nella norma EN 1.0-81: 20. Un esempio è mostrato nell'immagine 2014. Mentre il mantenimento dei design tirante nella modernizzazione non è raccomandato, molti design di modernizzazione incorporano modifiche a tali contrappesi che comportano l'aggiunta di telai di fissaggio o simili disposizioni di sicurezza.

Dovremmo anche riconoscere e comprendere che i contrappesi sono componenti di lunga durata che vengono più spesso conservati come parte di una modernizzazione dell'ascensore, tanto che un contrappeso può essere in servizio per 50 anni o più. In effetti, sono a conoscenza di un contrappeso che risale al 1908 e che è in servizio da 116 anni, completo delle sue guide in legno mostrate nell'immagine 6.

Mentre lo sviluppo di telai di contrappesi in metallo stampato leggero e di materiali di riempimento alternativi è spesso giustificato da fattori di sostenibilità e credenziali "verdi", la ridotta durata di vita di questi componenti rispetto ai progetti tradizionali, insieme all'introduzione di maggiori rischi per la sicurezza (ad esempio, un carico maggiore sui telai in metallo stampato durante la modernizzazione, insieme a questioni di durata a fatica), mi porta a mettere in discussione la fattibilità e il valore a lungo termine di tali componenti a costi ridotti (o progettati in base al valore).