Piedi di appoggio per attrezzature agricole: le norme di sicurezza

In questo articolo si descrivono le caratteristiche funzionali e strutturali dei piedi di appoggio per attrezzature agricole e si illustrano le procedure di collaudo statico e dinamico per la certificazione di conformità ai requisiti di sicurezza ed affidabilità prescritti dalla normativa di riferimento ISO 12140 "Agricultural machinery, agricultural trailers and trailed equipment, drawbar jacks"

I telai delle attrezzature agricole sono di norma dotati di un timone frontale, al quale è vincolato un piede d’appoggio estensibile, che oltre alla funzione di sostegno ha anche quella di regolare l’altezza per consentire o facilitare le operazioni di aggancio alla trattrice.

Il collegamento del piede al timone può essere di tipo rigido, in modo tale da mantenere unicamente la posizione verticale, oppure di tipo rotante, con blocco di sicurezza meccanico, che ne permette il posizionamento anche in orizzontale per ridurre l’ingombro dell’attrezzatura durante l’esercizio ed il rischio di impuntamento contro ostacoli al suolo.

La configurazione costruttiva classica dei piedi è composta da uno o più sfili, realizzati impiegando elementi tubolari coassiali tra loro, a sezione tipicamente circolare o quadra. La movimentazione dello sfilo primario è realizzata in modo continuo, mediante azionamenti sia di tipo meccanico, a controllo manuale con manovella piuttosto che servo assistito da motoriduttore elettrico, sia di tipo idraulico. Gli sfili secondari, ove previsti, sono invece regolabili a mano soltanto su alcune posizioni fisse, mediante chiavistello con bloccaggio meccanico di sicurezza.

La base di appoggio del piede è solitamente piana e viene saldata all’estremità dell’ultimo sfilo, oppure collegata tramite una coppia rotoidale che consente un’escursione angolare per adattare il contatto alle asperità del terreno. In alternativa esistono piedi con terminale a ruota.

 

Analisi dei rischi connessi all’esercizio e all’azionamento dei piedi di appoggio

Dai rapporti del U.S. National Institute for Occupational Safety and Health, si legge il dato di 4.000 incidenti dovuti a lavoro agricolo, sui circa due milioni di lavoratori occupati in questo settore negli Stati Uniti nel 2014. L’istituto riporta anche un tasso di mortalità pari a 21.4 su 100.000 lavoratori, riferito all’anno 2016. Le cause principali degli incidenti analizzati possono essere ricondotte ad operazioni di trasporto e movimentazione di carichi, che hanno prodotto investimenti o schiacciamenti. Lo U.K. Health and Safety Executive riporta un tasso di mortalità di 12 su 100.000 lavoratori del settore agricolo nella UE-28, relativo agli anni 2015-16. L’Eurostat presenta una classificazione dei dati relativi agli eventi incidentali, non strettamente limitata al settore agricolo, che conferma tra le fonti di rischio prioritarie il pericolo di schiacciamento dovuto a movimentazione accidentale di macchinari o carichi.

In relazione al pericolo di schiacciamento, l’analisi delle condizioni di impiego dei piedi di appoggio consente di identificare la rilevanza del rischio in ragione sia della vicinanza dell’operatore alle attrezzature, durante le fasi di azionamento e regolazione del piede, sia della probabilità che si verifichino collassi strutturali dovuti a sovraccarichi verticali o trasversali, oppure a cedimenti anche parziali da usura dell’ingranamento vite-madrevite nei piedi meccanici, o da perdita di tenuta nei piedi idraulici.

Le strategie di riduzione del rischio sono principalmente tre. La prima è volta a progettare sistemi di appoggio innovativi automatici controllabili in remoto, in modo tale da ridurre l’esposizione dell’operatore al pericolo. Si osserva, al riguardo, che la crescita del mercato nel settore agricolo e la contestuale esigenza di soluzioni innovative, rappresentano opportunità di sicuro interesse per investire in ricerca e sviluppo in questa direzione. La seconda strategia è volta a garantire la qualità strutturale dei piedi, nei termini della resistenza meccanica rispetto al caricamento verticale e ad eventuali caricamenti trasversali, dovuti a oscillazioni, sbandamenti od urti delle attrezzature. La terza linea di intervento è infine volta a garantire la durabilità dei piedi e l’affidabilità del sistema di azionamento, che deve mantenere le sue caratteristiche di efficacia ed efficienza invariate nel tempo.

 

Normativa di riferimento

La definizione dei requisiti di funzionalità, sicurezza ed affidabilità dei piedi, e la prescrizione delle relative procedure di verifica e collaudo, sono il risultato di un lavoro tecnico internazionale che ha prodotto la norma ISO 12140, in vigore dal 1998 ed aggiornata alla seconda edizione nel 2013.

La norma è applicabile ai piedi di appoggio telescopici ad azionamento meccanico o idraulico, impiegati con funzione di supporto e di sollevamento in attrezzature e macchine agricole e ne garantisce la qualità totale, stabilendo in modo dettagliato e rigoroso tutte le procedure di prova sperimentali atte alla verifica dei requisiti di conformità. A titolo di esempio, si descrivono a seguire le specifiche di massima delle prove più significative.

 

Prova di carico statico verticale

Il piede viene montato alla macchina di prova in condizione di massima estensione. Si applica il carico verticale, incrementandolo gradualmente fino a provocare il collasso strutturale.

Lo scopo della prova consiste nel misurare la resistenza meccanica per determinare la portata verticale statica del piede entro un fattore di sicurezza del 200%. 

 

Prova di carico statico laterale

Il piede viene montato in condizione di massima estensione. Viene scelta una direzione di caricamento, incrementando il carico laterale fino a provocare il cedimento strutturale per inflessione. La prova viene ripetuta cambiando la direzione di caricamento al fine di identificare l’orientamento critico caratterizzato dalla minima resistenza. La portata laterale statica del piede viene determinata con un fattore di sicurezza del 200% rispetto alla resistenza meccanica misurata sperimentalmente.

 

Prova di affidabilità dinamica

Il piede viene sottoposto ad un carico verticale costante nel tempo, di intensità pari alla portata verticale dinamica che il Costruttore intende qualificare. Il manovellismo viene azionato automaticamente, in modo tale da effettuare un ciclo dinamico completo, caratterizzato dall’estensione al 65% della corsa utile e successiva retrazione al punto di partenza.

Lo sforzo alla manovella viene misurato continuamente, per verificare che si mantenga entro il limite fissato dalla normativa. L’esecuzione del ciclo dinamico viene ripetuta in modo tale da raggiungere l’obiettivo di durata, fissato in una vita di servizio pari a 250 cicli, al fine di potere certificare la portata verticale dinamica del piede.

Questo tipo di test risulta essere particolarmente severo e proprio per questo motivo consente di selezionare facilmente i piedi conformi ai requisiti di robustezza ed affidabilità a norma ISO 12140.

 

Prove su applicazioni specifiche

Si progettano afferraggi che riproducono la geometria del punto di attacco specifico, si regola l’estensione del piede al valore previsto e si applica un carico statico verticale pari al 200% del carico di esercizio. Si qualifica la robustezza dell’applicazione anche in concomitanza di carichi trasversali, e si conclude il test con una validazione funzionale, verificando che il piede sia in grado di superare una prova di affidabilità dinamica della durata di 10 cicli.

L’efficacia di queste prove ai fini della certificazione della sicurezza è sottolineata dal lavoro di revisione della normativa, attualmente in corso d’opera, che divide la ISO 12140 in una prima parte relativa alle prove di qualifica del progetto del piede, ed in una seconda parte, di interesse più specifico per i costruttori delle macchine ed attrezzature agricole, dedicata alle prove di qualifica delle applicazioni.

 

Conclusioni

La norma ISO 12140:2013 specifica i requisiti funzionali, di sicurezza ed affidabilità ed i relativi criteri di validazione sperimentale, che consentono di certificare la qualità totale dei piedi di appoggio, attraverso prove di resistenza strutturale statica e di funzionalità a lunga durata.

La certificazione di conformità è principalmente orientata al prodotto: il piede di appoggio, ma può essere estesa anche alle applicazioni specifiche, qualificando le reali condizioni di montaggio e di esercizio caratteristiche di ogni singola attrezzatura agricola.