Gli ascensori

GLI ASCENSORI

Elemento fondamentale in una città con un così evidente sviluppo verso l'alto sono gli ascensori. Per definizione un elevatore è un apparecchio a motore che collega piani definiti mediante una cabina, che si sposta lungo guide rigide, destinata al trasporto di persone e/o cose e munita di comandi situati alla portata dell'operatore.

STORIA

L'uso di montacarichi per sollevare oggetti per brevi tratti è antichissimo. Uno dei primi progetti si deve ad Archimede, genio siciliano del 250 a.c.. Questi primi macchinari erano tutti ovviamente azionati dalla forza umana e col passare dei secoli si cercarono nuove soluzioni per superare i limiti imposti da questo sistema.

L'impulso decisivo per lo sviluppo degli elevatori si ebbe a metà 800 da parte dell'industria mineraria, che portò gli inventori a studiare come applicare un motore a vapore a questi sistemi di sollevamento. Fondamentale fu, nel 1853, il brevetto dell'americano Elisha Otis del primo congegno paracadute , destinato ad impedire la caduta della cabina in caso di guasti o rottura dei cavi (il progetto del suo ascensore sicuro è molto simile a quello usato oggi). Nel marzo del 1857 l'ascensore di Otis venne installato a Broadway ma già da 4 anni arano stati predisposti i primi vani ascensore in alcuni edifici.

Un'altra rivoluzione si ebbe nel 1880, quando il tedesco Werner von Siemens realizzò il primo ascensore elettrico. L'invenzione venne presentata all'esposizione universale di Parigi del 1889.

Altre tappe fondamentali nell'evoluzione degli ascensori furono la creazione del meccanismo di apertura automatica delle porte nel 1874 e più tardi, nel 1924, l'abolizione dell'operatore in cabina. Il primo ascensore residenziale risale al 1929 ad opera di Clarence Conrad Crispen, che pochi anni dopo ideò la prima scala mobile.

TECNOLOGIA

La distinzione principale negli ascensori consiste nel suddividere i sistemi oleodinamici da quelli a fune. I primi sono sistemi più potenti ma che possono raggiungere altezze limitate, mentre gli ascensori a fune, sui quali ci concentreremo, riescono a raggiungere quote maggiori sacrificando la potenza di carico.

Un ascensore elettrico a fune è composto dai seguenti elementi:

          Macchinario di sollevamento o argano (2)

          Motore di livellamento: viene usato nell'ultimo tratto di corsa dell'ascensore, per livellare il pavimento interno col piano di sbarco.

          Cabina passeggeri

          Contrappeso: che viene  usato per bilanciare il peso della cabina in modo da limitare la potenza necessaria per sollevarla. Pesa circa quanto la cabina carica al 40 %. (4)

          Funi di trazione (3)

          Guide di scorrimento (5)

          Quadro elettrico di manovra (1)

          Dispositivi di sicurezza (vedere approfondimento)

Il funzionamento di questi meccanismi è rimasto pressoché invariato negli anni. In sostanza l'argano avvolge il cavo a cui è collegata la cabina in modo da farla fermare al piano selezionato dal quadro di controllo. Solitamente nella parte inferiore e superiore del vano ascensore vengono costruiti due locali con misure standard detti extracorsa. Questi vani sono realizzati sia per alloggiare i dispositivi di sicurezza (vano inferiore), sia per installare il motore ed il sistema di controllo (vano superiore).

I moderni ascensori sono dotati di computer che hanno il compito di regolare la corsa della cabina. Questo sistema deve rilevare:

          Dove vogliono andare i passeggeri: rilevato grazie ad un collegamento con il pannello di controllo della cabina

          La posizione del piano da raggiungere: già presente nella memoria del computer

          La posizione della cabina: individuata tramite dei sensori che "contano" i fori nella guida principale.

Una volta rilevati questi parametri, il computer può gestire la corsa,  rallentando gradualmente fino a giungere al piano desiderato.

Per risparmiare energia, il sistema elettronico cerca di limitare i cambi di direzione della cabina, esaurendo tutte le chiamate verso l'alto prima di iniziare a scendere. Un sensore di carico individua inoltre quando l'ascensore è pieno, in modo che il sistema non effettui ulteriori fermate intermedie.

SISTEMI DI SICUREZZA

Da sempre i sistemi si sicurezza hanno assunto un ruolo chiave nella progettazione degli ascensori, tanto che proprio l'invenzione di uno di questi dispositivi ha dato l'impulso decisivo per lo sviluppo degli impianti di sollevamento. I primi sistemi di sicurezza ai quale ci si trova davanti entrando in un ascensore sono i pulsanti di fermata ai vari piani ed quello di arresto di emergenza della corsa. I primi sono usati regolarmente, mentre il secondo viene premuto solo nel caso di guasti lievi.

Un altro dispositivo essenziale per la sicurezza del sistema sono le porte a chiusura automatica. Queste sono progettate per impedire l'apertura durante la corsa e per riaprirsi nel caso rilevino un ostacolo durante la chiusura.

Il sistema di sicurezza più importante, e forse quello a cui meno si pensa, sono le funi dell'ascensore. Ogni fune è costituita da più cavi d'acciaio intrecciati e può sostenere da sola il peso della cabina e del contrappeso. Ogni ascensore è dotato di più cavi e quindi, anche in caso di rottura di uno di questi, gli altri riuscirebbero comunque a reggere l'ascensore.

Nell'imprevedibile caso in cui si rompano tutte le corde, ogni elevatore è dotato di uno specifico impianto frenante (detto paracadute) che si aziona quando la cabina si muove troppo velocemente (circa il 115% della velocità normale) e che serra delle morse attorno alle guide.

Oltre a questo sistema, sono previsti dei freni elettromagnetici, che si serrano automaticamente in caso di perdita di tensione.

L'ultimo sistema di sicurezza è un complesso di ammortizzatori idraulici posto nell'extracorsa inferiore.

VELOCITA'

I sistemi di sollevamento si distinguono a seconda della velocità che raggiungono (commisurata al numero di piani dell'edificio). Fondamentalmente i sistemi più lenti viaggiano a velocità inferiori a 0.4 m/s, i sistemi normali tra 0.4 ed 1 m/s e gli impianti velocissimi a velocità superiori ai 3 m/s.

L'ascensore più veloce del mondo è ovviamente montato nell'edificio più alto del pianeta. Installato nel Taipei 101 dalla Toshiba viaggia a quasi 16.9 m/s (61 km/h). Questo sistema porta all'estremo la tecnologia degli ascensori e sono quindi state adottate soluzioni innovativi come sistemi di controllo che resistano ai 1000 °C di temperatura delle guide ed una cabina pressurizzata per ridurre gli effetti dell'accelerazione.

Il sistema di sollevamento è costituito da due motori magnetici sincronizzati con un sistema di attenuazione delle vibrazioni. Nella cabina è stato realizzato un sistema di pressurizzazione per compensare la differenza di pressione tra l'ultimo piano ( a 388 che si raggiunge in 38 secondi) ed il primo (al quale si ritorna in 48 secondi). Innovativi sono anche i sistemi di sicurezza sia per l'incredibile altezza dell'edificio (508 m), sia perché è stato realizzato in un'area spesso soggetta a terremoti ed a violenti tifoni, che possono causare violente vibrazioni del sistema.

E' un sistema eccezionale creato dopo anni di studi e ricerche, ma questo record è destinato a durare poco visto che oramai si tende a realizzare edifici sempre più alti che necessitano quindi di sistemi sempre più veloci.