ISPESL
Ribaltamento accidentale dei Trattori agricoli e forestali:
Adeguamento e stato dell’arte in relazione ai sistemi di
ritenzione del conducente e ai telai di sicurezza
Bologna - 19 novembre 2002
UNACOMA
UNA NUOVA SOLUZIONE PER LE
STRUTTURE DI PROTEZIONE
DEI TRATTORI
Ettore Gasparetto
(presenta: Domenico Pessina)
Istituto di Ingegneria Agraria
Università degli Studi - Via Celoria, 2 - 20133 Milano
e-mail: [email protected]
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Adeguamento e stato dell’arte in relazione ai sistemi di
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Bologna - 19 novembre 2002
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Da ormai da più di 40 anni le strutture di protezione vengono montate su quasi
tutti i tipi di trattori, ma gli infortuni dovuti a ribaltamento sono ben lontani
dall’annullarsi.
Dopo una consistente riduzione iniziale, infatti, il loro numero annuale si è
praticamente stabilizzato.
In 45 anni, gli infortuni mortali nel settore agricolo si
sono ridotti da 1150-2000 dalla metà degli anni ‘50, a
circa 130 negli ultimi anni.
anni E’ da considerare però
che nel periodo citato da oltre il 40 % della forza
lavoro, gli addetti in agricoltura si sono ridotti a
meno del 5% attuale, con un decremento pari a 8 ad
1. Nello stesso periodo gli infortuni mortali hanno
registrato una diminuzione di circa 9 ad 1. Il bilancio
è positivo, ma non c’è da stare allegri.
allegri Circa il 20-30
% degli incidenti fatali è dovuto al ribaltamento –
laterale o posteriore – del trattore.
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L’applicazione delle strutture di sicurezza ai trattori incontra peraltro alcuni limiti
di impiego:
impiego
9 non è possibile il lavoro con colture arboree con
branche basse (i frutteti a palmetta e i vigneti a sviluppo solo
verticale non costituiscono la totalità delle coltivazioni del
settore...);
9 l’ingresso negli edifici
aziendali, per questioni di
rimessaggio, riparazione,
ecc., può risultare
difficoltoso,
difficoltoso specie in
presenza di accessi ad
altezza limitata;
9 l’ applicazione di alcune macchine operatrici ai
trattori può rivelarsi quasi impossibile.
impossibile
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Le soluzioni possibili sono di applicazione limitata o parziale:
9 montaggio di telai di protezione abbattibili.
abbattibili La stragrande maggioranza degli
agricoltori mantiene il telaio abbassato in permanenza, annullandone la
protezione (tentativi di adozione - volontaria - di sistemi di movimentazione
idraulica non si sono finora diffusi, sostanzialmente per questioni di costo);
9 modifica degli edifici aziendali,
aziendali per aumentare
l’altezza delle porte, ecc.: gli agricoltori preferiscono
semplicemente smontare la struttura, abbandonandola in qualche remoto angolo aziendale;
9 per la loro piena funzionalità, alcune macchine
operatrici hanno parti che si protendono sulla
struttura di protezione, o che addirittura di saldano
o di imbullonano ad essa; gli agricoltori non sanno
che un telaio o una cabina così modificati non
garantiscono più il livello di sicurezza originale.
originale
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Per garantire una protezione effettiva
anche in queste condizioni limite,
occorrono idee innovative.
innovative
Negli Stati Uniti, presso il NIOSH
(National Institute for Occupational
Safety and Health), si è pensato a un
telaio che possa estendersi
automaticamente da una posizione
abbassata a quella sollevata di
protezione:
protezione
si tratta di un telaio telescopico, posizionabile automaticamente, definito
AutoROPS, mutuando un principio sviluppato recentemente per proteggere i
passeggeri di automobili decappottabili (la prima applicazione sperimentale è
della Mercedes, nel 1995)
L’AutoROPS si alza automaticamente nella sua posizione di protezione prima che
il trattore, in fase di ribaltamento, tocchi il terreno.
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Fermo superiore
della molla
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59.05 cm
Molla
Tubo superiore
Coperchio
Anello di gomma
Pistone
Tubo inferiore
Grilletto
Disco
Fermo inferiore
della molla
Blocco di
rilascio
( a ) estesa
Spina di rilascio
Camera d’aria
( b ) compressa
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E’ importante premettere che lo
stesso NIOSH afferma che l’utilizzo
della cintura di sicurezza migliori in
maniera determinante le possibilità
di sopravvivenza.
All’interno dei due montanti del telaio
sono installati altrettanti cilindri
idraulici a doppio effetto,
effetto
comandabili con una leva dal posto di
guida, per estendere o ritrarre
manualmente la parte superiore del
roll-bar. Peraltro, la parte superiore
mobile dovrebbe essere abbassata
solo quando il lavoro con il telaio
completo in posizione verticale risulti
impossibile (ad es. nei frutteti, vigneti,
ecc.).
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Fermo superiore
della molla
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59.05 cm
Molla
Tubo superiore
Coperchio
Anello di gomma
Pistone
Tubo inferiore
Grilletto
Disco
Fermo inferiore
della molla
Blocco di
rilascio
( a ) estesa
Spina di rilascio
Camera d’aria
( b ) compressa
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La struttura è interamente costruita in
tubolari di acciaio senza saldatura: la
parte mobile si estende per circa 59
cm.
La molla di compressione principale
è in acciaio inox, con modulo di
elasticità di 4,38 N/mm.
La particolarità significativamente
innovativa del sistema è l’inserimento
di piccole cariche esplosive alla base
di ogni montante, che se attivate
forniscono la
forza necessaria a
disinserire le spine di rilascio, che
mantengono
la
struttura
nella
posizione ritratta, permettendo quindi
istantaneamente l’estensione della
parte mobile.
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Fermo superiore
della molla
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59.05 cm
Molla
Tubo superiore
Coperchio
Anello di gomma
Pistone
Tubo inferiore
Grilletto
Disco
Fermo inferiore
della molla
Blocco di
rilascio
( a ) estesa
Spina di rilascio
Camera d’aria
( b ) compressa
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Le cariche esplosive disinseriscono le
spine di rilascio,
rilascio che normalmente
mantengono la struttura nella posizione
ritratta. Le cariche sono accese da una
corrente di 1,2 A, generata per un
tempo di 2 ms. L’esplosione causa
l’espansione di circa 10 cm3 di gas
pirotecnico, che nelle coindizioni
applicate producono una pressione pari
a circa 5,5 bar.
Il tempo totale necessario per
l’estensione della parte mobile è
sempre inferiore a 300 ms (prove
sperimentali hanno fornito valori tra
165 e 205 ms), contro una durata
minima di 750 ms per l’accadimento
di un ribaltamento reale (sono state
compiute allo scopo numerose verifiche
sperimentali).
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Fermo superiore
della molla
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La produzione della corrente che
innesca il processo è controllata tramite
3 accelerometri disposti sui 3 assi,
collegati ad un’opportuna centralina.
(In pratica, è lo stesso principio di
attivazione dell’air-bag).
59.05 cm
Molla
Tubo superiore
Coperchio
Anello di gomma
Pistone
Tubo inferiore
Grilletto
Disco
Fermo inferiore
della molla
Blocco di
rilascio
( a ) estesa
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Spina di rilascio
Camera d’aria
( b ) compressa
Altre due spine per pistone,
pistone fissano gli
elementi superiori della struttura nella
loro posizione, una volta che il telaio ha
raggiunto l’allungamento che assicura
la protezione. Queste spine devono
essere robuste e affidabili, per
assicurare che la struttura possa
resistere ai carichi previsti durante il
ribaltamento.
Per assorbire l’energia causata
dall’estensione del pistone, una volta
liberato dalle spine di rilascio è montato
un apposito anello in gomma.
gomma
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La sperimentazione ha previsto anche una prova
di resistenza della struttura estesa in posizione di
lavoro (secondo la norma SAE corrispondente al
codice 4 dell’OCSE) e ribaltamenti reali del
trattore,
trattore sia laterali (alla velocità di 10,5 km/h) sia
posteriori, analizzati poi con la cinematografia
veloce. Le une e le altre prove hanno portato ad
un risultato positivo, sia per le energie assorbite
che per le deformazioni registrate.
Per una possibile applicazione pratica restano
comunque da risolvere i potenziali problemi
causati dalle condizioni atmosferiche e
ambientali avverse:
avverse pioggia, vento, alte/basse
temperature, polvere, agenti chimici, ecc.
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Occorre considerare anche il fattore umano,
umano cioè il rischio cui è sottoposto
l’operatore che si appoggi o magari addirittura si sieda sulla struttura abbassata.
Quando le due molle si estendono totalmente (per un’altezza di circa 60 cm),
sviluppano una forza complessiva maggiore di 5000 N (500 kgf, secondo le
vecchie unità di misura). Diventa quindi necessario inserire adeguate istruzioni
di sicurezza sul libretto di istruzione ed applicare avvisi di pericolo sulla
struttura.
D’altra parte, però, occorre
considerare che la velocità media di
espansione del telaio,
telaio dalla posizione
contratta a quella estesa, risulta pari a
1,97 m/s, corrispondenti a poco più di
7 km/h.
km/h Anche se i valori della forza
sono considerevoli, alla bassa velocità
di espansione non dovrebbe
corrispondere un rischio elevato.
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L’adozione di un telaio posizionabile
automaticamente comporterebbe i seguenti
vantaggi:
¾ assicurare comunque la protezione del
conducente sui trattori provvisti di roll-bar
anteriore,
anteriore evitando così le conseguenze della
possibile dimenticanza/negligenza di rialzo
del telaio dopo l’impiego in frutteto/vigneto;
¾ eliminare il rischio di rimozione della
struttura,
struttura nel caso di determinate riparazioni
o di ricovero del trattore in fabbricati con
accessi angusti;
¾garantire comunque la massima protezione possibile, considerando che
l’AutoROPS è posizionabile idraulicamente con comando manuale.
manuale Il suo
abbassamento deve comunque essere effettuato solo in caso di reale necessità.
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Si può quindi auspicare che dalla collaborazione tra UNACOMA,
UNACOMA ENAMA (in
qualità di autorità designata italiana per i codici OCSE dei trattori agricoli) e
ISPESL (quale ente ufficiale responsabile della sicurezza sul lavoro) si possa:
 studiare la fattibilità della soluzione statunitense, in relazione alle
caratteristiche dei trattori europei e delle loro condizioni d’uso;
 eseguire,
eseguire sotto la supervisione del NIOSH, una serie di prove sui telai di
protezione posizionabili e estensibili automaticamente e valutare per una serie
di situazioni tipiche lentità della riduzione del rischio per gli operatori;
 in caso di esito significativamente positivo delle due fasi precedenti, proporre
modifiche alle direttive CE, ai codici OCSE e alle norme ISO di prova delle
strutture di protezione per i trattori,
trattori per tener conto della possibilità di utilizzo
di strutture di protezione posizionabili automaticamente.