Macchine da piccola perforazione. Evoluzione dello stato dell arte per la protezione degli elementi mobili coinvolti nel processo produttivo

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Evoluzione dello stato dell arte per la protezione degli elementi mobili coinvolti nel processo produttivo Ricerca Edizione 2015 Pubblicazione realizzata da INAIL Dipartimento Innovazioni Tecnologiche
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Evoluzione dello stato dell arte per la protezione degli elementi mobili coinvolti nel processo produttivo Ricerca Edizione 2015 Pubblicazione realizzata da INAIL Dipartimento Innovazioni Tecnologiche e Sicurezza degli Impianti, Prodotti ed Insediamenti Antropici AUTORI Luigi Monica 1, Abdul Ghani Ahmad 2, Sara Anastasi 1, Sabrina Cairoli 3, Roberto Cattaneo 3, Marco D Egidio 4, Francesca Ferrocci 4, Fabio Giordano 1, Fabiola Leuzzi 5, Lorenzo Mastroeni 6, Alessandro Matteucci 7, Fabio Pera 1, Massimo Rizzati 7, Roberto Rocchetti 8, Margherita Sani 1, Michele Tritto 4 COLLABORAZIONI Daniela Gaetana Cogliani 1 1 INAIL - Dipartimento Innovazioni Tecnologiche e Sicurezza degli Impianti, Prodotti ed Insediamenti Antropici 2 Ministero del Lavoro e delle Politiche Sociali 3 ANIMA (Federazione delle associazioni nazionali dell industria meccanica varia ed affine) 4 ANCE (Associazione Nazionale Costruttori Edili) 5 CONFINDUSTRIA 6 Ministero dello Sviluppo Economico 7 Coordinamento Tecnico delle Regioni 8 AIF (Associazione Imprese Fondazioni) PER INFORMAZIONI INAIL - Dipartimento Innovazioni Tecnologiche e Sicurezza degli Impianti, Prodotti ed Insediamenti Antropici via Roberto Ferruzzi, 38/ Roma INAIL ISBN Gli autori hanno la piena responsabilità delle opinioni espresse nelle pubblicazioni, che non vanno intese come posizioni ufficiali dell Inail. La pubblicazione viene distribuita gratuitamente e ne è quindi vietata la vendita nonché la riproduzione con qualsiasi mezzo. È consentita solo la citazione con l indicazione della fonte. Tipolitografia INAIL - Milano, gennaio 2016 Indice Introduzione 5 Le attrezzature di perforazione 13 Lo stato dell arte 16 L attività di sorveglianza del mercato 19 La pratica nell utilizzo 20 L OT24 per il miglioramento delle condizioni di sicurezza 25 Introduzione La nuova serie di norme EN 16228, pubblicata in Gazzetta Ufficiale a febbraio 2015, ha introdotto per le perforatrici significative innovazioni dal punto di vista costruttivo, con riflessi particolarmente rilevanti in particolare sulle perforatrici per diametro non superiore a 350 mm, normalmente di dimensioni relativamente piccole. Detta serie di norme sostituisce la EN 791, specifica per le perforatrici, e la EN 996, dedicata alle apparecchiature per palificazione. La novità più rilevante riguarda, nello specifico, la protezione degli organi di perforazione: le EN 16228, infatti, prescrivono l adozione di misure di protezione, quali ripari fissi o interbloccati, dispositivi sensibili o una loro combinazione, nei casi in cui sia prevedibile l accesso alle parti in movimento coinvolte nella lavorazione. In particolare, per le sopracitate perforatrici per piccolo diametro sono, infatti, previsti interventi nella zona di lavoro dettati dalla necessità di aggiungere o togliere le aste di perforazione o i tubi di rivestimento, in base alla profondità da raggiungere e alla lunghezza unitaria delle aste utilizzate. Secondo la tecnica di perforazione adottata, possono essere necessari anche interventi di altro personale, ad esempio per prelevare campioni, per introdurre e ritirare la sonda di misurazione, per pulire la zona di lavoro e sgomberare i detriti, per sostituire il monitor jet grouting o le aste danneggiate. In tutti questi casi è necessario che l operatore tenga conto delle misure di protezione che il fabbricante (per quanto riguarda la macchina) e il datore di lavoro/dirigente (per quanto riguarda Fig. 1: Protezione dell organo perforatore 5 l ambiente di lavoro) hanno adottato a protezione della zona di lavoro e della modalità degli interventi per poter lavorare in sicurezza con tutte le attrezzature di cui dispone. L impatto di questo cambiamento dello stato dell arte ha, quindi, indubbie ripercussioni sia sui fabbricanti che sugli utilizzatori; a livello costruttivo queste modifiche comportano l adozione di opportuni sistemi che garantiscano la protezione dell organo perforatore, come ad esempio il ricorso a vere e proprie gabbie (guards) che racchiudono la testa rotante (fig. 1). L operatività della macchina perforatrice comporta, infatti, che in talune situazioni, o per le caratteristiche dell ambiente di lavoro o per le attività da condurre, non sia possibile mantenere le misure di sicurezza attive (ripari chiusi e/o montati o dispositivi sensibili attivi). Per dare riscontro a queste esigenze le EN introducono delle modalità di utilizzo particolari nelle quali è prevista la disattivazione dei dispositivi di protezione, solo però a seguito dell adozione, da parte dei fabbricanti, di opportune misure di riduzione dei rischi. Appare a questo punto fondamentale individuare almeno alcune di queste situazioni da considerarsi come esemplificative delle circostanze che potrebbero presentarsi, anche per evidenziare come il rispetto dei requisiti di sicurezza della Direttiva Macchine da parte del fabbricante debba accompagnarsi all adozione di procedure di utilizzo sicure per gli operatori, secondo le prescrizioni che gli stessi fabbricanti sono tenuti a indicare nelle istruzioni. È indubbio, pertanto, che l operatore debba prendere confidenza con la nuova realtà di funzionamento della propria macchina e soprattutto acquisire la capacità di discriminare quali sono le condizioni nelle quali il fabbricante ha previsto l esigenza di inibire le misure di sicurezza previste. Il presente documento, pertanto, vuole proporsi come uno strumento di supporto nella definizione delle prassi d utilizzo per le nuove perforatrici, in particolare individuando quali sono le circostanze nelle quali, per garantire l operatività della macchina, è necessario aprire, rimuovere o disabilitare i ripari. Queste misure ad oggi riguardano esclusivamente le macchine immesse sul mercato dopo il 13 febbraio 2015, considerato che il D.lgs. 81/08 e s.m.i. prevede per il datore di lavoro l obbligo di aggiornamento dei requisiti minimi di sicurezza solo a seguito di specifico provvedimento regolamentare; provvedimento che ad oggi l Autorità preposta non ha ritenuto necessario adottare per l adeguamento delle perforatrici. Tuttavia, l Inail, nell ottica di agevolare un miglioramento del livello delle macchine, nel caso in specie delle perforatrici già immesse sul mercato alla data di pubblicazione della serie EN (13 febbraio 2015), ha previsto nell ambito della riduzione del tasso medio di tariffa (modello OT 24), un intervento per la mitigazione dei rischi meccanici, più dettagliatamente descritto in un paragrafo dedicato del presente documento L OT24 per il miglioramento delle condizioni di sicurezza. 6 Le attrezzature di perforazione Le attività di perforazione propriamente dette e quelle classificabili come attività di fondazione o consolidamento del terreno possono essere realizzate con macchine specificatamente destinate a tal fine (drill rig) oppure con attrezzature intercambiabili che conferiscono tale funzione a macchine di base destinate ad altro uso (fig. 2). Fig. 2: Esempi di attrezzature intercambiabili Le attrezzature di perforazione nella loro totalità sono progettate per una o più delle seguenti applicazioni: esecuzione di fori nel terreno e nella roccia per la costruzione, l esplorazione e la realizzazione di pozzi d acqua o indagini del suolo; realizzazione di pali di fondazioni, muri di sostegno, berlinesi, pareti, miglioramento del terreno; realizzazione di diaframmi contigui per trattenere muri e pareti di cut-off; installazione di elementi per il miglioramento del suolo, come il drenaggio o l iniezione; installazione di elementi per il consolidamento del suolo o chiodatura nella roccia. Le suddette attrezzature sono utilizzate nei più svariati settori: nell industria delle costruzioni, nell industria della perforazione di pozzi d acqua, nell industria mineraria ed estrattiva, sia per l uso a livello del suolo che nel sottosuolo, e per la costruzione di gallerie. I differenti impieghi determinano la scelta del metodo di perforazione e del tipo di macchina. Per questa ragione esistono molti modi possibili per classificare le macchine perforatrici in gruppi differenti, per esempio secondo: - l impiego - il metodo di perforazione usato - il metodo di evacuazione del materiale scavato - il tipo di costruzione 7 I metodi usati per la perforazione possono essere fondamentalmente divisi in sistemi a percussione, a roto-percussione e in sistemi a rotazione (fig. 3). Macchina con sistema a percussione Macchina con sistema a rotazione (elica continua) Macchina con sistema a roto-percussione Fig. 3: Metodi per la perforazione La perforazione a percussione è un metodo con il quale il foro viene realizzato frantumando la terra o la roccia sul fondo del foro di perforazione, battendola con l utensile di perforazione ed evacuando il materiale scavato fuori dal foro. La perforazione a rotazione è un metodo in cui l utensile di perforazione sul fondo del foro è rotante e, nello stesso momento, viene applicata una forza di avanzamento per mezzo di un dispositivo di avanzamento o di un appesantitore. La terra o la roccia sul fondo del foro di trivellazione viene frantumata o tagliata per pressione, per sforzo di taglio o di trazione esercitato dai differenti utensili di perforazione. Il materiale scavato viene rimosso saltuariamente o continuamente dal foro. La perforazione a roto-percussione viene realizzata da un pistone che agisce direttamente sull utensile (perforatori a martello di fondo foro) o mediante energia di percussione trasmessa all utensile attraverso un sistema di aste. Il pistone viene azionato o da un fluido idraulico o da aria compressa. Nello stesso momento l utensile di perforazione viene fatto ruotare continuamente oppure ad intermittenza. Il materiale scavato viene continuamente rimosso dal foro di trivellazione mediante un mezzo di lavaggio, aria o altro fluido, fatto giungere all utensile. 8 Può essere utilizzato un rivestimento o un fluido di perforazione per stabilizzare il foro di trivellazione. Durante le operazioni di perforazioni le macchine sono fisse, mentre la loro dislocazione avviene mediante un sistema propulsivo indipendente. Le macchine perforatrici con un sistema propulsivo indipendente possono includere quelle montate su camion, su rimorchi, su trattori, su cingoli, su pattini (tirati da verricelli). Come anticipato sopra, la perforazione può essere realizzata anche ricorrendo ad un attrezzatura intercambiabile, ad esempio accoppiandola ad un escavatore o ad una gru. L attrezzatura intercambiabile è un dispositivo che, dopo la messa in servizio di una macchina o di un trattore, è assemblato alla macchina o al trattore dall operatore stesso al fine di modificarne la funzione o apportare una nuova funzione, nella misura in cui tale attrezzatura non è un utensile. Le attrezzature intercambiabili sono progettate e costruite per essere montate ad una macchina di base; possono essere poste sul mercato dal fabbricante della macchina di base o da altro fabbricante. In entrambi i casi, il fabbricante dell attrezzatura intercambiabile deve effettuare l opportuna procedura di valutazione della conformità, verificando che la combinazione dell attrezzatura e della macchina di base cui questa è destinata ad essere assemblata soddisfi tutti i pertinenti requisiti essenziali di salute e sicurezza di cui all allegato I alla Direttiva Macchine, apporre la marcatura CE sull attrezzatura e redigere la dichiarazione di conformità, eventualmente con esplicito riferimento all accoppiamento previsto. Egli dovrà inoltre fornire le istruzioni a corredo dell attrezzatura, riportanti almeno le indicazioni per: - individuare le macchine con le quali l attrezzatura può essere assemblata in sicurezza, facendo riferimento alle caratteristiche tecniche della macchina oppure, se del caso, a modelli specifici di macchine, - garantire l assemblaggio, l utilizzo e la manutenzione in sicurezza dell attrezzatura intercambiabile. Nel caso di macchine nelle quali la funzione di perforazione è determinata dall applicazione di un attrezzatura intercambiabile, sarà, quindi, necessario verificare che il fabbricante dell attrezzatura abbia specificato nelle istruzioni la macchina con la quale questa può essere montata in modo sicuro, fornendo tutti i dati tecnici necessari ad una corretta identificazione di quest ultima o l indicazione dei modelli specifici. La EN affronta specificatamente le attrezzature intercambiabili, sia quelle da montare su macchine perforatrici per conferire loro funzioni diverse rispetto a quella di perforazione sia quelle che, accoppiate a trattori, macchine movimento terra o gru, aggiungono a questi la funzione di perforazione; alcune precisazioni della norma in questione risultano di non facile interpretazione e, in alcuni passaggi, paiono discostarsi dai dettami della Direttiva Macchine, in particolare laddove sembrerebbero demandare all utilizzatore/allestitore valutazioni e responsabilità proprie del fabbricante dell attrezzatura intercambiabile. 9 In particolare il presente documento si concentrerà sulle perforatrici di piccolo diametro normalmente non superiore a 350 mm ( piccole perforatrici ); si tratta di perforatrici mobili prevalentemente utilizzate per lavori d ingegneria civile e geotecnica e per l industria mineraria ed estrattiva con elementi di lavoro mobili azionati da energia idraulica. Tale scelta dipende dalla maggiore interazione tra la macchina e l operatore che inevitabilmente si realizza in macchine di più piccole dimensioni, alle quali tra l altro si ricorre per lavori in spazi ristretti o comunque difficilmente accessibili, con conseguenti problematiche relative agli ingombri e quindi alle misure di sicurezza da adottare. Ai fini della trattazione che segue, soprattutto nell ottica di valutare l impatto che la nuova normativa risulta avere può essere utile classificare le attività di perforazione, che coinvolgono attrezzature di piccolo e/o medio diametro, come segue: - perforazioni svolte con mast in verticale (perforatrici per attività di geognostica); - perforazioni continue e ravvicinate con mast in verticale (perforatrici per palificazioni continue di piccolo e medio diametro); - perforazioni oblique (pali di piccolo e medio diametro) e perforazioni orizzontali (ancoraggi, chiodature, iniezioni, dreni sub orizzontali, ecc.). Perforazioni con mast in verticale Nelle perforatrici utilizzate per indagini geognostiche solitamente si opera in verticale e si utilizzano attrezzature di piccola e/o media dimensione, allestite con mast ad altezza variabile da circa 1,5 a 3 m (fig. 4). In tali tipologie di perforatrici le gabbie presentano pesi variabili da circa 100 kg a 200 kg. La frequenza di apertura e chiusura dipende dalla necessità di montare e smontare le aste, dalle attività da effettuare con la testa di rotazione (comunemente detta rotary), ad es. cambio marcia, e da altre attività geotecniche che variano con le profondità da investigare. Fig. 4: Perforazioni con mast in verticale 10 Perforazioni continue e ravvicinate con mast in verticale Per palificazioni continue di piccolo e medio diametro (perforazioni ripetute e ravvicinate con mast in verticale), vengono utilizzate perforatrici talora più performanti, con mast più lunghi, ma le gabbie rimangono sempre quelle a protezione delle medesime quote previste dalla normativa di riferimento (fig. 5). Cambia la frequenza di apertura e chiusura poiché in tali attività si opera su profondità medie e con una grande ripetitività dovuta alla tipologia di opera di contenimento da realizzare (palificazioni per muri di contenimento, jet grouting). Fig. 5: Perforazioni continue e ravvicinate con mast in verticale Perforazioni oblique ed orizzontali Nel terzo caso vengono associate, sia per similitudine di attività lavorative sia per caratteristiche di allestimento della perforatrice, le perforazioni oblique ed orizzontali. Tali tipologie di perforazione sono realizzate con diverse inclinazioni del mast, maggiori sono i gradi di inclinazione e maggiore è la zona del mast che deve essere protetta, poiché si espongono maggiormente gli organi rotanti alle quote dove la norma prevede la presenza delle protezioni (fig. 6). 11 In questo caso sia per tipologia di attrezzatura sia per le motivazioni sopra citate, si allestiscono gabbie di lunghezza adeguata con pesi complessivi di circa 500/600 kg e con lunghezze che variano tra i 3 m e i 5,5 m. Fig. 6: Perforazioni oblique ed orizzontali 12 Lo stato dell arte Lo stato dell arte per questa tipologia di macchine è stato rappresentato prima dalla EN 791:1995, pubblicata in Gazzetta ufficiale ad agosto 1996, e successivamente dalle norme di cui alla serie delle EN 16228, pubblicate in Gazzetta ufficiale a febbraio Le EN hanno introdotto, come già anticipato, significative novità rispetto alle indicazioni costruttive individuate nella precedente normativa, soprattutto per quanto riguarda la protezione degli organi rotanti. La EN 791 prevedeva prescrizioni generali circa le protezioni delle parti in movimento delle macchine perforatrici, indicando in modo del tutto generico la necessità di evitare o minimizzare il contatto con gli organi rotanti da parte dell operatore. Per quanto riguarda l organo perforatore la EN 791 riteneva sufficiente, per macchine equipaggiate con un sistema meccanico di movimentazione del tubo o dell asta di perforazione (fig. 7), un solo dispositivo sensibile sul lato libero del tubo o dell asta di perforazione che restasse attivo fino al riarmo manuale, senza avviare automaticamente la macchina, e garantisse l arresto. Laddove per ragioni tecniche non fosse risultata possibile l adozione di tale dispositivo sensibile, la norma prevedeva l affissione di un cartello vietato l accesso per individuare la zona pericolosa nella quale non entrare durante le lavorazioni. Nelle macchine perforatrici con una guida di avanzamento, la norma prevedeva che, qualora vi fosse pericolo che il personale potesse rimanere impigliato e ferito dall elemento rotante, venisse adottato un dispositivo sensibile supplementare (ad es. su entrambi i lati in assenza del caricatore) nelle immediate vicinanze del sistema di aste del perforatore rotante, accessibili al personale (fig. 8). I dispositivi sensibili dovevano essere installati ed equipaggiati in modo che fossero automaticamente azionati in situazione di emergenza dal corpo, o da parti del corpo, senza alcun ritardo o difficoltà. Gli attuatori del dispositivo sensibile dovevano essere chiaramente marcati. Fig. 7: Perforatrice dotata di caricatore aste Fig. 8: Dispositivo sensibile supplementare 13 La constatazione degli infortuni occorsi a livello europeo e prevalentemente a causa di contatto con l organo rotante ha portato alla necessità di un intervento di modifica sostanziale dell impianto normativo specifico per la tipologia di macchina, approdato alla realizzazione di un intera serie di norme, la EN 16228, che si articola in sette parti: UNI EN : Attrezzature per perforazioni e fondazioni - Sicurezza - Parte 1: Prescrizioni generali; UNI EN : Attrezzature per perforazioni e fondazioni - Sicurezza - Parte 2: Perforatrici mobili per lavori di ingegneria civile e geotecnica e per l industria mineraria ed estrattiva; UNI EN : Attrezzature per perforazioni e fondazioni - Sicurezza - Parte 3: Attrezzature per perforazione orizzontale direzionata (HDD); UNI EN : Attrezzature per perforazioni e fondazioni - Sicurezza - Parte 4: Attrezzature per fondazioni; UNI EN : Attrezzature per perforazioni e fondazioni - Sicurezza - Parte 5: Attrezzature per diaframmi; UNI EN : Attrezzature per perforazioni e fondazioni - Sicurezza - Parte 6: Attrezzature per jetting, cementazione e iniezione; UNI EN : Attrezzature per perforazioni e fondazioni - Sicurezza - Parte 7: Attrezzature ausiliarie intercambiabili. La parte prima della serie definisce i requisiti generali mentre viene demandata alle parti specifiche la trattazione degli aspetti intrinseci alle particolari attrezzature. Le EN introducono
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