La scelta e l’impiego nel lavoro in quota e negli spazi confinati.
Le carrucole sono macchine semplici composte da una puleggia e una fune o cavo metallico. In gergo nautico vengono anche chiamati bozzelli.
Hanno la funzione di deviare la direzione dell’effetto di una forza applicata.
Più carrucole in sequenza creano un paranco che ha la funzione principale di demoltiplicare le forze necessarie compiere un lavoro di sollevamento.
In questo articolo vedremo quali i modelli professionali più utilizzati e come impiegarli nel lavoro in quota e nel soccorso.
Non parleremo delle carrucole da ponteggio: per quelle chiedete al vostro ferramenta di fiducia.
Carrucole semplici e doppie.
Ogni produttore di DPI ha a catalogo almeno una carrucola semplice e una doppia, conformi alla EN 12278:2007, norma che specifica i requisiti e i metodi di prova delle pulegge utilizzate in alpinismo.
Oppure conformi all EN 13157:2004+A1:2009 che norma la produzione di macchine per il sollevamento manuale.
Le carrucole si contraddistinguono principalmente per:
- efficienza
- portata massima
- numero delle pulegge
- compatibilità con funi e cavi metallici;
- presenza o meno di sistemi di blocco o frenata;
4 tipologie di carrucole semplici da impiegare per la deviazione delle funi. Da sinistra a destra: ORBITER di CT, Extra Roll di KONG, un bozzello con cuscinetto cilindrici in torlon di HARKEN INDUSTRIAL, P21 B MINI MACHINED SINGLE DI Rock Exotica
L’efficienza di una carrucola.
In quanto macchina semplice, la carrucola funziona come una leva di primo genere in cui il fulcro è il centro della puleggia mentre i bracci sono costituiti dal raggio di questa.
Se non ci fossero l’attrito al perno e nella rigidità della fune, il vantaggio sarebbe nullo ovvero la carrucola avrebbe un’efficienza del 100%.
Saremo davanti ad una carrucola perfetta, teorica.
Il 100% significa che per sollevare 1 kN impiego esattamente 1 kN di forza mentre un’efficienza dell’80% (il 20% in meno) significa che per sollevare 1 kN devo applicare 1,2 kN (il 20% in più).
L’obiettivo dei produttori è quindi quello di migliorare il più possibile i componenti in modo da perdere meno efficienza possibile.
Impiegando ad esempio materiali autolubrificanti come il teflon il torlon.
Oppure impiegando cuscinetti a sfera (volventi) al posto di quelli radenti (bronzine).
Le migliori carrucole attualmente in commercio hanno efficienze elevatissime che si attestano anche fino al 98%.
Ad influenzare l’efficienza sono anche le dimensioni e il materiale con cui è stata costruita la puleggia.
Entrambi influiscono sull’attrito che si genera con le funi o i cavi metallici, sia sulla puleggia stessa che sugli altri elementi di cui è costituita una carrucola (flange laterali).
Anche il numero di carrucole in sequenza, riduce l’efficienza complessiva del sistema in proporzione alla perdita di efficienza cumulativa di ogni singolo dispositivo.
Si arriverà ad un certo punto in cui il sistema complessivo perde il 100% di efficienza e si blocca: non si possono utilizzare un numero infinito di carrucole.
La portata massima.
Gli elementi di cui è costituita una carrucola hanno una loro resistenza complessiva.
Il produttore dichiara di quanti kN è la portata massima che è data dalla resistenza complessiva demoltiplicata per un determinato fattore di sicurezza.
E’ sempre riportata sul manuale e in genere anche incisa o stampigliata sopra una delle flange.
Il numero delle pulegge e degli attacchi.
Ogni produttore ha diversi modelli a catalogo.
Si passa dalla forma più semplice, ovvero la carrucola a puleggia singola e un’asola di ancoraggio, e si arriva a carrucole con pulegge doppie e con due o più asole di ancoraggio, anche contrapposte.
Le pulegge doppie con asole doppie si impiegano in genere per costruire paranchi di sollevamento.
Carrucole multi puleggia. Da sinistra, una UP ROLL di CT Climbing Technology, impiegabile per costruire i paranchi. Tandem di PETZL, carrucola a doppia puleggia in linea, utilizzata specialmente nelle teleferiche. Due pulegge tecniche di Rock Exotica utilizzabili in più configurazioni e fino a 4 punti di attacco.
Compatibilità con funi tessili o cavi metallici.
Bisogna stare bene attenti all’uso che ne vogliamo fare e con quali tipi di fune o cavi metallici sono compatibili.
Tra i fattori di compatibilità vi sono il diametro e il materiale.
Funi di diametri troppo grandi possono non alloggiare correttamente sulla puleggia e sfregare in modo pericolo sulle flange laterali con pesante perdita di efficienza, possibili incastri, strozzature non desiderate, sfilacciamenti o addirittura la rottura.
Quelle compatibili con cavi metallici hanno in genere pulegge con gole più strette e in metallo: controllare sempre e comunque la compatibilità sul manuale.
ROLLCAB è una speciale carrucola di PETZL pensata per le squadre di soccorso di cabinovie, funivie e seggiovie. Sono dimensionate per lavorare e scorrere sopra i cavi degli impianti di risalita. Si noti la ridondanza utilizzata dai soccorritori sul secondo cavo di sicurezza.
Presenza o integrazione in sistemi di blocco o discensori.
Le carrucole possono essere integrate o inserite all’interno di dispositivi bloccanti.
Cioè quei dispositivi che consentono lo scorrimento della fune in una sola direzione mentre la bloccano nell’altra.
Rientrano in genere nella norma tecnica EN 567:2013.
Il blocco della fune avviene grazie alla presenza di una camma dentata che lavora direttamente sulla fune, a volte coadiuvata da una puleggia che ruota anch’essa in una sola direzione.
Il bloccante diventa estremamente utile e necessario quando non si vuole rischiare di perdere il carico nel caso ci sfugga di mano la fune, specie nelle operazioni di soccorso dove il “carico” è umano.
Carrucole con bloccante integrato. Da sinistra PRO TRAXION di PETZL, apribile senza staccarla dal moschettone. UP LOCK di CT Climbing Technology, Rock Exotica e una carrucola Futura Mini Block di KONG con bloccante esterno.
I giochi si fanno seri quando una carrucola è inserita all’interno di un dispositivo frenante discensore.
A differenza dei più comuni discensori a camme frenanti, i discensori da soccorso e lavoro dotati di puleggia interna sono molto più efficienti e più sensibili alle regolazioni.
Quindi utili quando si lavora con carichi importanti o delicati.
Ad esempio un ferito su una barella e un soccorritore appesi insieme.
Sono di questo tipo i discensori da soccorso e lavoro di ultima generazione come il Maestro di PETZL e il CLUTCH di HARKEN INDUSTRIAL (norme di riferimento: EN 341:2011, EN 12841:2007, EN 151151:2012)
A sinistra, un discensore da lavoro e soccorso Maestro di PETZL, aperto. A destra un discensore da lavoro e soccorso CMC CLUTCH prodotto e distribuito da HARKEN INDUSTRIAL
Paranchi a fune.
Più carrucole in sequenza formano un paranco.
Un paranco permette di demoltiplicare le forze da applicare nel sollevamente di un carico o una persona.
Chiunque abbia fatto una scuola di tipo tecnico o scientifico ha sicuramente studiato, almeno una volta, il paranco.
Ripassiamo insieme.
Per avere un paranco, devo avere almeno una carrucola fissa su un ancoraggio stabile (per semplificazione) e una mobile sul carico da sollevare
Uno dei capi della fune deve essere ancorato, l’altro è quello che tiro.
Il principio per il quale si demoltiplicano le forze.
Facciamo un po’ di esempi con carrucole e paranchi teorici, con il 100% di efficienza.
Se per sollevare un carico di 1 metro, tiro 1 metro di fune, il rapporto è 1:1, che corrisponde al pieno carico (applico X kN per tirare su X kN).
Quindi non è demoltiplicato: un sistema a carrucola in questo senso non è ancora un paranco ma un bilanciamento.
Se per far fare lo stesso metro, tiro 2 metri di fune, impiego la metà dello sforzo ma il dppio del tempo.
In questo caso si parla di paranco 1:2 (paranco in seconda).
Mettiamo che il massimo carico che posso tirare a mano sia 20 kg, con un paranco 2:1 posso sollevare fino a 40 kg.
Aggiungendo carrucole al sistema, si ottengono più “giri di corda”: la lunghezza della fune aumenta e di conseguenza aumentano i rapporti:
- 1:3 = tiro per 3 metri per sollevare di un metro, demoltiplico la forza di 3 cioè con 20 kg di sforzo sollevo 60 kg… e ho bisogno di 3 metri di corda (paranco in terza)
- 1:4 = tiro per 4 metri per sollevare di un metro… ecc. ecc. (paranco in quarta)
E così via…
Quando un’estremità della fune è fissata al carico mobile, aggiungendo una coppia di carrucole, i rapporti sono sempre dispari: 1:3 – 1:5 – 1:7 – ecc. ecc.
Di contro, quando un’estremità della fune è fissata alla struttura stabile, i rapporti sono sempre pari.
Schemi grafici sul principio di funzionamento e la demoltiplicazione delle forze in un paranco a fune
Paranchi auto-costruiti o preconfezionati.
Nei programmi di formazione e addestramento avanzati di rope access (vedi IRATA o SPRAT) si insegna agli operatori a costruire sistemi di paranchi complessi impiegando ogni sorta di carrucola, semplici o doppie, combinate con connettori, bloccanti, discensori e back-up di sicurezza.
Sono tecniche impiegate per movimentare carichi o persone (anche feriti) da e per posizioni di difficile accesso, verticalmente e orizzontalmente (teleferiche):
Nel costruire questi sistemi complessi, diventa imperativo saper valutare tutte le perdite di efficienza, il peso complessivo del sistema e la forza necessaria a compiere un determinato lavoro.
Per lavori più semplici (non meno importanti) molti produttori hanno a catalogo paranchi precostruiti e ottimizzati in ogni loro componente.
Questi, con le carrucole in parallelo, sono chiamati anche taglie.
Pensati anche per essere intuitivi, leggeri e per non impigliarsi durante le manovre; magari aggiungendo una calza a protezione del volute della fune dentro il sistema di carrucole.
Come ad esempio il LIFTY di CT Climbing Technology o il JAG di PETZL.
Paranchi o taglie (il nome del paranco quando è costituito da carrucole in parallelo. A sinistra due paranchi della gamma di CT, UP TO GO e LIFTY. Il primo specifico per soccorso in quota, munito di bloccante. Il secondo più grande, per soccorso e sollevamento, anch’esso munito di bloccante. Al centro il JAG di PETZL: la calza (presente anche su CT “UP TO GO”, serve a non far annodare le volute delle funi quando riposto nella sacca. A destra, la gamma di paranchi di KONG: Mini Hoist, miniaturizzato per il soccorso, Maxi Hoist per soccorso e sollevamento di carichi più pesanti, Taglia 11, una taglia con rapporto 1:11, per il sollevamento di carichi importanti.
Possibili impieghi di carrucole e paranchi in cantiere o in procedure di soccorso e recupero spazi confinati.
Con i nostri specialisti, abbiamo stilato una serie di esempi in cui è capitato di utilizzare carrucole e paranchi per risolvere situazioni che con altri sistemi meccanici diventavano poco ergonomici.
Usare la carrucola come un carrello su una teleferica o strallo.
Tensionando funi da un punto all’altro, posso utilizzare le carrucole per movimentare in orizzontale o in obliquo materiali e/o persone.
Ad esempio, si può usare la carrucola su uno strallo obliquo per allontanare il ferito da un traliccio o da una parete non verticale mentre lo si cala con un discensore.
O anche per allontanarsi mentre ci si cala con dispositivo di autoevacuazione.
Una volta abbiamo usato una carrucola doppia per creare una mini teleferica a cui appendere una barella per farla uscire da un essiccatore (vedi articolo).
Infatti, la barella e il ferito non potevano essere trascinati sul fondo perché vi erano della lame.
Foto che mostra le carrucole a doppia puleggia in serie: le più utilizzate per queste funzioni perché scaricano il peso su due pulegge e mantengono una direzione stabile anche con fune non perfettamente tesa.
Sollevare carichi in quota, dove non posso o non conviene utilizzare una gru.
Si possono utilizzare paranchi a fune, che sono leggerissimi e facilmente trasportabili in una sacca o uno zaino, per sollevare piccoli carichi fino sopra postazioni di difficile accesso.
Purché ci sia un punto a cui ancorarsi.
Ad esempio, per sollevare attrezzi e materiali sopra silos o piattaforme di lavoro posti all’interno di un capannone.
Oppure per sollevare gli strumenti e le sonde per la misurazione e campionamento fumi su quelle postazioni di prelievo di difficile accesso, magari munite di scale con gabbia (vedi articolo sulle linee guida ARPA).
Carrucola come punto di rinvio di un cavo di recupero e soccorso in spazio confinato.
Capita molto spesso, soprattutto nel settore agricolo o chimico-farmaceutico, di avere passi d’uomo di silos o reattori chimici situati in posizioni scomode.
Tali da non avere posto per piazzare un tripode oppure non avere spazio sufficiente contiguo per manovrare un argano
Allora si può piazzare l’argano in una posizione più lontana e comoda per poi rinviare, con una carrucola, il cavo dell’argano di soccorso sulla verticale del passo d’uomo.
Immaginiamoci anche un percorso orizzontale e tortuoso (varie curve a gomito): se devo prevedere il trascinamento di una barella, potrei avere bisogno delle carrucole per permettere alla fune di fare le curve senza sfregare su spigoli vivi o taglienti.
Sistema di rinvio fune azionata da winch Lokhead. Le carrucole predisposte creano gli ideali punti di rinvio in maniera tale che la fune torni perpendicolare al punto di accesso e/o estrazione (lavoro eseguito da Richard E. L. Dallaghan, specialista IN-SAFETY per Arezzo e Romagna.
Usare un paranco a fune al posto di un paranco a manovella.
Molte situazioni di lavoro in ambiente confinato o sospetto di inquinamento prevedono percorsi impervi per raggiungere il punto di accesso.
O almeno scomodi.
Un argano a cavo metallico, di almeno 20 metri, è molto pesante e scomodo da portare mano.
Ad esempio se lo devo piazzare sopra il tombino di una cameretta in mezzo alla campagna o in altre situazioni non raggiungibili con un mezzo.
Un paranco a fune, invece, pesa poco e sta in uno zaino.
Se predispongo il passo d’uomo di un punto di ancoraggio permanente, quando dovrò andarci a lavorare, mi muoverò con poco peso e agevolmente.
Arrivato sul punto, non devo fare altro che tirare fuori il paranco dallo zaino e attaccarlo all’ancoraggio.
Kit di soccorso in quota.
In ogni kit di soccorso per lavoro in quota ci dovrebbe essere almeno un paranchino di sollevamento, una discensore, un paio di connettori, una fettuccia di ancoraggio e sufficiente fune per calare il ferito a terra.
Ma anche un carrucola per deviare o la fune di soccorso.
Immagine tratta dall’ultimo meeting di Biella dove Corrado Mosca, specialista iIN-SAFETY, e Danilo Girelli di HARKEN INDUSTRIAL, spiegano come comporre un kit di soccorso con funi, paranco e discensore CLUTCH
Queste le basi di impiego e utilizzo di carrucole e paranchi in fune per sollevamento e soccorso.
In un altro articolo vedremo, come sollevare materiali e attrezzature utilizzando i winch a fune tessile.
