Ascensori domestici e industriali: una panoramica delle principali tipologie

In Italia sono installati circa 900.000 ascensori, cifra che ci pone al secondo posto nel mondo inferiori solo alla Cina; in questo articolo si vuole offrire una panoramica generale sulle tipologie di ascensori che vengono comunemente installati. Gli ascensori sono suddivisi in tre macrocategorie: quelli globalmente più diffusi e a cui più comunemente viene associato il concetto di ascensore, sono gli ascensori elettrici (Electric lifts, nella definizione ufficiale della normativa europea di riferimento, la EN 81.1). Il presente articolo è stato pubblicato sul numero di dicembre 2013 della Rivista Ingegneri.

 

In questa tipologia di impianti la cabina è sostenuta da funi di acciaio e controbilanciata da un contrappeso: le funi si avvolgono su di una puleggia azionata da un macchinario di sollevamento e il movimento dell’impianto avviene unicamente grazie all’attrito che si viene a creare tra le funi e la puleggia stessa.

 

Generalmente vengono utilizzate funi a formazione Seale da 6 o 8 trefoli con anima tessile e diametri che variano tra gli 8 e gli 11 mm, poiché garantiscono il miglior compromesso tra resistenza e flessibilità; il coefficiente di sicurezza minimo imposto dalle norme, calcolato considerando il carico statico e considerando vari fattori che tengono in considerazione l’usura indotta dalle flessioni sulle pulegge, è pari a 12.

 

Ascensori elettrici

Gli ascensori elettrici coprono una vasta gamma di utilizzi, dall’edificio residenziale al grattacielo, fino ai montacarichi; il vincolo principale sotto l’aspetto dell’integrazione nell’edificio è costituito dal locale che ospita il macchinario e il quadro di manovra, che deve necessariamente essere posizionato nelle immediate adiacenze del vano di corsa; la soluzione più semplice e tradizionale è quella del locale collocato superiormente (ascensori elettrici macchina in alto).

 

Per rendere un’idea delle prestazioni, un impianto elettrico installato in un normale edificio residenziale possiede mediamente una velocità nominale variabile da 0,60 m/s a 1,00 m/s; per la cronaca, il record attuale di velocità è detenuto dagli ascensori del Burj Khalifa con 18 m/s.

Sala macchine ascensori alta velocità (Milano, torre Galfa) – Argani in corrente continua

 

Sempre considerando come riferimento un normale edificio residenziale ed una portata di 450 kg (il minimo previsto dalla norma EN 81.70 per un ascensore accessibile ai disabili), la potenza assorbita dal motore si aggira in media intorno ai 3-4 kW.

 

Il macchinario di sollevamento è generalmente costituito da un motore asincrono trifase che trasmette il moto alla puleggia tramite un gruppo riduttore, comunemente costituito da un accoppiamento corona dentata/vite senza fine.

 

L’alimentazione avviene ormai comunemente tramite regolatore VVVF (inverter o variatore di frequenza).

 

Introdotto a partire dagli anni 90 del secolo scorso, congiuntamente ad una sempre più frequente implementazione dell’elettronica nei sistemi di controllo, questo sistema ha positivamente influito nello sviluppo tecnologico degli ascensori principalmente per due aspetti fondamentali: da una parte consente il completo controllo della velocità di rotazione del motore, garantendo diminuzione dei consumi, un confort di marcia ottimale ed un preciso livellamento al piano; quest’ultimo, in particolare, riveste particolare importanza sotto l’aspetto della sicurezza: è opportuno sottolineare infatti come l’imprecisione di livellamento al piano degli ascensori, che affligge specialmente gli impianti più datati, costituisca un ostacolo all’accesso per le persone affette da disabilità o con difficoltà motorie e sia statisticamente la causa più frequente di incidenti all’utenza.

 

Come secondo aspetto significativo, l’utilizzo ormai consolidato degli inverter ha agevolato l’evoluzione del macchinario gearless, ossia privo di riduttore.

 

I principali vantaggi che ne derivano sono un minore ingombro, minore rumorosità e minori dispersioni di energia, a tutto vantaggio dell’integrazione dell’impianto nell’edificio e del risparmio energetico.

 

Storicamente sugli impianti ad alta velocità venivano impiegate macchine gearless a corrente continua: solo le alte prestazioni fornite erano in grado di compensare i costi nettamente superiori di installazione e manutenzione dei motori in C.C., dovuti anche alla necessità di interporre tra rete di alimentazione e motore un convertitore C.A.-C.C. come un gruppo Ward-Leonard.

 

A partire dalla fine degli anni 90 l’utilizzo consolidato dei regolatori VVVF ha consentito l’adozione del motore trifase sincrono a magneti permanenti senza particolare aggravio dei costi.

 

Sebbene sia un aspetto in gran parte ancora in fase di sviluppo, la naturale reversibilità del macchinario gearless può inoltre consentire l’implementazione di un sistema di recupero energetico qualora venga sfruttato il comportamento del motore come dinamo nelle fasi di movimentazione dell’ascensore con carichi favorevoli (si pensi, ad esempio, ad un impianto che viaggia in salita a vuoto o in discesa a pieno carico).

 

Ascensori oleodinamici

La seconda macrocategoria è costituita dagli impianti oleodinamici (Hydraulic Lifts, rispondono alla norma EN 81.2) nei quali la cabina è movimentata da un pistone idraulico, generalmente collocato lateralmente nel vano di corsa, a cui la cabina è sospesa tramite un sistema di funi collegate in taglia in modo da consentire alla cabina stessa una corsa almeno doppia rispetto all’estensione massima del pistone.

Vano di corsa ascensore oleodinamico

 

L’impianto oleodinamico ha avuto larga diffusione a partire dagli anni 70 del secolo scorso, quando ha cominciato a manifestarsi l’esigenza di installare ascensori in edifici esistenti che ne erano privi: il maggiore vantaggio consiste infatti nell’estrema flessibilità di installazione, poiché il locale che ospita la centralina oleodinamica può essere collocato in qualunque punto dell’edificio indipendentemente dalla posizione del vano di corsa.

 

L’ascensore viene movimentato in salita da un motore asincrono trifase che aziona una pompa volumetrica immersa nel fluido utilizzato, generalmente olio, convogliando il medesimo nel pistone; la discesa avviene per gravità a velocità controllata in ogni condizione di carico, grazie ad un gruppo valvole che regola il deflusso del fluido; lo smaltimento dell’olio esausto rimane uno dei problemi principali, sono stati sperimentati fluidi eco-compatibili ma senza risultati significativi.

 

Gli impianti oleodinamici sono particolarmente adatti alla realizzazione di montacarichi di grande portata, il numero di piani serviti è necessariamente limitato (di rado vengono superate le 7/8 fermate), mentre le velocità nominali si attestano intorno a 0,62 m/s; sono tecnicamente possibili velocità fino ad 1 m/s ma vengono raramente raggiunte per ottimizzare il rapporto costi/benefici.

 

Per una questione di contenimento dei costi di installazione e di sfruttamento ottimale degli spazi nel vano di corsa gli impianti oleodinamici non sono generalmente dotati di contrappeso (che nel caso specifico assume la denominazione di massa di bilanciamento).

 

Se da una parte, quindi, il consumo energetico in discesa può considerarsi trascurabile, di contro a causa della mancanza di contrappeso la potenza assorbita in salita è notevolmente superiore rispetto al corrispettivo elettrico; di fatto, la potenza di targa di una centralina oleodinamica si attesta mediamente intorno ai 9-10 kW per un impianto standard installato in edificio residenziale e avente 450 kg di portata massima.

 

Se da un lato la potenza impegnata si riflette sui costi fissi della fornitura elettrica, non è tuttavia un dato sufficientemente indicativo per determinare il consumo energetico complessivo di un elevatore, sebbene gli impianti oleodinamici siano penalizzati economicamente dalle società distributrici di energia elettrica anche a causa delle elevate correnti di spunto; per limitare quest’ultimo  inconveniente sono oggi impiegati avviatori elettronici (soft starter), che consentono di contenere le correnti di avviamento sotto il valore di due volte la corrente nominale in qualunque condizione di lavoro.

 

L’argomento è sufficientemente complesso da meritare un approfondimento a parte ma, a titolo di esempio, si consideri in ogni caso il fatto che secondo le statistiche il 95% degli ascensori trascorre circa il 98% della giornata in stand-by: la valutazione del consumo complessivo, quindi, deve necessariamente considerare molti altri fattori che concorrono al consumo di energia anche mentre l’impianto è fermo, quali le componenti elettroniche che rimangono alimentate, le segnalazioni luminose e l’illuminazione di cabina.

 

MachineRoomLess o MRL

L’evoluzione tecnologica degli impianti oleodinamici si sta dirigendo proprio nella direzione della riduzione dei consumi e dello sviluppo di sistemi di recupero dell’energia, anche per contrastare la diretta concorrenza della terza macro categoria, i MachineRoomLess o MRL, ascensori privi di locale macchinario.

 

Gli MRL vengono regolamentati dall’emendamento A2 alle norme europee EN 81, pubblicate in versione aggiornata nel 2005: a partire dall’entrata in vigore, nel 1999, della Direttiva Ascensori 95/16 CE, è stato possibile superare le restrizioni imposte dalle vecchie normative nazionali, che richiedevano inderogabilmente la presenza di un locale macchinario, lasciando ampio spazio all’innovazione ed allo sviluppo di nuove soluzioni tecniche.

 

Il principale vantaggio è ovviamente l’estrema flessibilità di installazione: nel caso degli MRL elettrici l’argano è installato direttamente all’interno del vano di corsa mentre gli organi di controllo possono venire inseriti nei pressi di una delle porte di piano (preferibilmente quella dell’ultimo) o collocati anch’essi all’interno del vano lasciando accessibili dall’esterno i comandi necessari per la manutenzione, la diagnostica ed il soccorso a persone eventualmente intrappolate.

 

Nel caso degli MRL oleodinamici, sebbene sia possibile installare tutte le componenti all’interno del vano che ospita la cabina, la soluzione più comunemente adottata per agevolare le operazioni di manutenzione consiste nel disporre il quadro di manovra e la centralina oleodinamica all’interno di un armadio metallico che può venire a sua volta collocato agevolmente in qualunque punto dell’edificio.Mentre la componentistica utilizzata per gli oleodinamici sostanzialmente non varia rispetto agli impianti dotati di locale macchinario, gli MRL elettrici possono adottare sia macchinari di tipo tradizionale che gearless, che per le doti di compattezza si prestano in modo particolare a questo tipo di applicazione.

 

La ricerca nel campo degli ascensori rimane in costante evoluzione, sia nel campo dei materiali che in quello della normativa tecnica; mentre nel campo delle associazioni di settore è forte l’esigenza di un aggiornamento sulla sicurezza dei vecchi impianti (più di un terzo dei 900.000 circa ascensori installati in Italia supera i 40 anni di età), l’anno 2014 dovrebbe vedere la pubblicazione di una nuova normativa di riferimento che andrà a sostituire le norme EN 81.1 e 81.2, aggiornate per l’ultima volta nel 2009 e ormai giunte al terzo emendamento.

 

Articolo dell’ing. Mariano Maiocchi, vicedirettore tecnico di SEUCER s.r.l. pubblicato sul numero 6/2013 della Rivista Ingegneri.


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