Il progetto di ricerca SIC_O_MAN (SICurezza degli Operatori durante le attività di MANutenzione), sviluppato nell’ambito di un Bando di ricerca in collaborazione Inail Bric 2018 – ID12 con le Università di Torino, Bologna e Cassino, ha progettato e sperimentato sistemi integrati basati sulle tecnologie robotiche e meccatroniche innovative del piano industria 4.0 per migliorare le condizioni di sicurezza degli operatori nell’uso e manutenzione di macchine e insiemi di macchine.

In particolare, tra le diverse attività proficuamente realizzate, è stato costruito un simulatore di nastro di trasporto avente l’obiettivo di studiare ed evidenziare l’importanza, per la sicurezza degli operatori, della corretta esecuzione delle attività di de-energizzazione meccanica di queste macchine. Il simulatore è utilizzabile, oltre che per attività di studio, per la formazione di operatori e addetti alla manutenzione di linee di produzione che spesso impiegano nastri di notevole lunghezza in cui il rilascio di energia, e quindi il movimento inatteso, risulta più esteso e può determinare infortuni gravi e mortali.  

Il progetto del dimostratore tecnologico di nastro trasportatore è stato sviluppato con l’intento di simulare in un ambiente ristretto di Laboratorio o di Aula Didattica attrezzata, il comportamento di richiamo elastico del nastro, sia in condizioni di normale funzionamento sotto carico e/o a vuoto, che in condizioni di guasto, mettendone in evidenza la pericolosità, anche con motore elettrico non alimentato e tamburo motore bloccato. In ambito industriale, le cause di guasto possono essere molteplici, dalla rottura o taglio longitudinale e conseguente bloccaggio del nastro per interferenza del materiale trasportato con rulli e/o telaio, al bloccaggio dei cuscinetti del tamburo di rinvio principale, alla caduta di oggetti sul nastro e conseguente incastro. In tutti questi casi, l’intervento di manutenzione deve essere effettuato con estrema cautela, poiché anche dopo aver tolto l’alimentazione al motore elettrico, il nastro rimane in tiro, ossia carico di energia elastica, la quale viene restituita al momento del rilascio determinando delle condizioni di grave pericolosità.

IMPIANTI DI TRASPORTO A NASTRO

L’impianto di trasporto a nastro è un sistema di movimentazione di merci, prodotti e materiali di diversa natura, sia sfusi, come minerali, sia carichi singoli, utilizzato ampiamente da decenni per il trasferimento da un punto ad un altro, anche a quote differenti. I trasportatori a nastro sono oggi ampiamente utilizzati in quanto possono assumere configurazioni diverse e quindi possono essere adattati per soddisfare pressoché qualsiasi esigenza. Essi vengono utilizzati nell’industria mineraria, sia essa di superficie o sotterranea, nell’industria siderurgica per il trasporto di minerali, e in pressoché qualsiasi altro settore che richieda la movimentazione di materiali.

I nastri trasportatori sono sistemi di trasporto tipicamente stazionari in quanto nella maggior parte delle applicazioni determinano il trasporto in modo continuo di ingenti quantità di carico, a velocità sostanzialmente costante, relativa alla portata impostata del materiale trasportato.

Il principio di funzionamento di un nastro trasportatore è assimilabile alla trasmissione di potenza tramite cinghia. Nel caso di un nastro trasportatore, però, l’obiettivo è ovviamente quello di trasportare materiale, mentre nella trasmissione a cinghia l’obiettivo è quello di trasmettere il moto da una puleggia motrice ad una condotta. Nel nastro trasportatore il nastro ha una larghezza decisamente maggiore e la sua velocità è nettamente minore.

Affinché si determini la movimentazione del nastro, e quindi del materiale che è disposto su di esso, il nastro deve essere messo opportunamente in tensione in modo da garantire l’aderenza sui tamburi in ogni condizione. Il tensionamento del nastro può essere effettuato attraverso un dispositivo chiamato tenditore. Il pretensionamento del nastro è un’operazione connessa col principio stesso di funzionamento del trasportatore; per i trasportatori che operano in pendenza, esso è collegato alle tensioni generate dalla componente della forza di gravità dei carichi trasportati nella direzione del piano inclinato.

Si evidenzia che, oltre al necessario pretensionamento del nastro, qualora si verificasse un bloccaggio del nastro dovuto, ad esempio, alla caduta o fuoriuscita del materiale trasportato, con successivo inceppamento dello stesso tra nastro e rullo motore o di rinvio (folle), il nastro rimarrebbe fortemente caricato nella direzione longitudinale, anche dopo il fermo del rullo motore.

Risulta quindi evidente che, anche a seguito della disalimentazione elettrica dell’impianto nastro trasportatore, è possibile che il nastro mantenga al suo interno una energia potenziale elastica significativa, in condizioni di assenza di movimento dell’impianto.

Una corretta conoscenza del fenomeno può prevenire incidenti, e l’identificazione precoce della condizione di guasto può permettere di effettuare la manutenzione prima che si verifichino le condizioni di pericolo.

Macrostep del progetto:

La modellazione di un sistema a nastro trasportatore: la descrizione del fenomeno ha previsto lo sviluppo di un modello di simulazione del sistema e quindi di tutti gli elementi costituenti ed è stato sviluppato in ambiente MATLAB & Simulink;

L’identificazione delle condizioni di guasto: l’identificazione del livello di guasto può essere effettuata monitorando grandezze facilmente misurabili, quali corrente motore, carico, posizione del contrappeso se presente;

La realizzazione del dimostratore: il dimostratore è stato sviluppato in modo che fosse possibile illustrare agli operatori, ed in particolare agli addetti alle attività di manutenzione di questi impianti, l’effetto dell’energizzazione residua in caso di guasto di un nastro trasportatore. La simulazione del guasto è determinata dalla presenza di un freno a pattino che è installato nella parte inferiore del banco prova, ossia sotto il piano inclinato.

Il 5 luglio p.v. presso la sede Inail di Piazzale Giulio Pastore, 6 Roma, si è svolto un evento per la divulgazione dei risultati dell’intero progetto di ricerca Inail Bric 2018 – ID12.

Si ringraziano tutte le unità operative intervenute nell’esecuzione del progetto ed in particolare:

Inail –Luciano Di Donato, Alessandra Ferraro, Marco Pirozzi, Laura Tomassini

Alma Mater Studiorum Università di Bologna –  Rocco Vertechy, Vincenzo Parenti Castelli

Università di Cassino e del Lazio Meridionale- Giorgio Figliolini

Politecnico di Torino – Stefano Mauro, Antonio Bertolino, Massimo Sorli