In questo articolo focalizzeremo l’attenzione su una specifica tipologia di impianti a fune: le funivie. Si tratta di impianti in grado di trasportare il maggior numero di passeggeri in una sola cabina per ogni senso di marcia. Vedremo gli interessanti aspetti ingegneristici che sono alla base della progettazione e dell’analisi statica e dinamica di questi sistemi di trasporto.
Il settore degli impianti a fune ha compiuto passi da gigante nell’ultimo secolo grazie ad una forte evoluzione tecnologica e strutturale. Il primo impianto a fune in Italia è stato realizzato sull’arco alpino e risale al 1935. Si tratta del cosiddetto slittone Graffer del monte Bondone, situato nella parte occidentale del Trentino. Il settore degli impianti a fune ha attraversato una continua evoluzione dal 1935 ad oggi.
Classificazione degli Impianti a Fune
Prima di addentrarci nei dettagli tecnici della realizzazione e progettazione, vediamo come si classificano gli impianti a fune.
Impianti a moto continuo
Negli impianti a moto continuo, la movimentazione dei carichi avviene lungo una via di corsa ad anello chiuso, in maniera continua e sempre nella stessa direzione di marcia.
Caratteristiche delle Funivie
Le funivie sono solitamente costituite da due veicoli che percorrono la linea di corsa in verso opposto su due distinte funi portanti: mentre una cabina sale, partendo dalla stazione di valle, l’altra cabina scende da monte. Entrambe le cabine sono collegate al medesimo cavo trainante che avrà una configurazione ad anello chiuso fra la stazione di valle e di monte.
Componenti e Funzioni delle Funi
Le funi portanti hanno la funzione di sorreggere il peso del veicolo e di costituire la via di corsa sulla quale il veicolo scorre per mezzo di un carrello. Le funi portanti sono funi metalliche chiuse, composte da un’anima spiroidale e da uno o più strati esterni di fili metallici sagomati a Z con lo scopo di rendere la superficie esterna omogenea e compatta, ostacolando l’infiltrazione di umidità e proteggendo i manti interni dalla corrosione.
Le funi portanti hanno pesi considerevoli. Considerando un diametro di 54 mm per una fune portante, il peso a metro lineare della fune sarà di circa 16 kg/m.
Concetti Ingegneristici Rilevanti
Nel seguito dell’articolo selezioneremo tre concetti ingegneristici, relativi agli impianti a fune, più affini al settore delle costruzioni, dunque di maggiore interesse per i professionisti che si occupano di progettazione e calcolo strutturale.
La Funicolare
La “funicolare” rappresenta il profilo ideale che una fune sospesa, con le estremità collegate a due punti fissi, assumerebbe sotto l’azione di un determinato sistema di forze.
- Peso proprio del cavo: si tratta di un carico uniformemente distribuito lungo l’asse del cavo.
- Peso proprio della cabina: si tratta di un carico verticale concentrato e di posizione variabile, man mano che la cabina avanza.
Nell’ipotesi di un cavo portante privo di massa, la funicolare dei carichi avrebbe una configurazione lineare.
Tensionamento e Dilatazione Termica
I cavi portanti e le funi di trazione delle funivie sono soggetti a forti escursioni termiche. Per far fronte a dilatazioni lineari così pronunciate, le stazioni di partenza e di arrivo sono dotate di sistemi di contrappeso o tensionamento che hanno lo scopo di mantenere costante la tensione nei cavi portanti e nelle funi traenti.
Il Fenomeno della Risonanza
Particolare attenzione va posta al fenomeno della risonanza. La risonanza è un fenomeno in cui un sistema vibra con un’ampiezza crescente quando è eccitato con una frequenza prossima alla sua frequenza naturale. È un concetto ben noto nell’analisi sismica delle strutture, in particolare nello studio di un sistema massa-molla-smorzatore.
- Cavi portanti e traenti: il vento o le oscillazioni periodiche (ad esempio, dovute al passaggio delle cabine) possono indurre vibrazioni. Il vento può generare forze dinamiche complesse, quali ad esempio il flutter aerodinamico, lo stesso fenomeno che ha causato il crollo del Ponte di Tacoma nell’anno 1940.
Normativa Tecnica in Italia
In Italia la Normativa Tecnica che regola la progettazione e realizzazione degli impianti a fune è il Decreto Ministeriale 172 del 18 giugno 2021. Questo documento integra le norme europee con le norme nazionali vigenti. Tale documento normativo definisce tutti gli aspetti tecnici di questa tipologia di impianti: dal tracciato della fune alla definizione della tensione limite e della freccia nella fune. Definisce il campo di applicazione delle norme per le opere civili funiviarie, inclusi fondazioni e strutture delle stazioni di partenza e arrivo.
La progettazione di impianti a fune rappresenta un settore di nicchia nel campo della progettazione ingegneristica. Anche se nella tua professione ti occupi prevalentemente di progettazione e calcolo di edifici ordinari, spero tu abbia trovato interessante il contenuto di quest’articolo.
Costruzione di una Funivia Semplice: Esempi Pratici e Kit
Sebbene la progettazione di funivie professionali richieda competenze ingegneristiche avanzate, esistono approcci semplificati per la costruzione di sistemi simili a scopo ludico o dimostrativo.
Esempio di Costruzione LEGO
Anche se potrebbe non essere la build esteticamente più piacevole, il genitore Warren Nash ha messo insieme una divertente funivia LEGO con 300 mattoni. Per dimostrare la costruzione, Warren ha fatto in modo che la base fosse il suo prato e il tavolo da giardino fosse la cima da raggiungere.
Costruzione con Corda e Moschettoni (Approccio DIY)
“È qualcosa che ho fatto con mio padre Trevor quando ero bambino e l'ho sviluppato fino a diventare quello che è ora - è molto più grande”, ha detto al giornale locale. “Puoi renderlo grande o piccolo come vuoi e puoi costruirlo intorno agli ostacoli. Puoi farlo muovere a mano o con un motore per renderlo ancora più divertente. Io ne ho fatte diverse da un albero ad un altro, in discesa. E' molto semplice: leghi un capo della corda ad un albero ed una ad uno più basso. Se la pendenza è elevata metti un moschettone a monte con un nodo mezzo barcaiolo con un'altra cima legata a te (e chiaramente moschettone che ti unisce alla corda con un imbrago o un cordino). In caso contrario vai giù solo con il moschettone, senza freno.
Considerazioni sull'Uso di Carrucole e Materiali
Con la carrucola il principio è lo stesso. Per geometria intendole altezze di partenze e/o arrivo, la lunghezza, e via così. Per materiale intendo soprattutto il cordame che hai, l'eventuale cavistica di ferro se prevista, imbraghi, pulegge, bloccanti, carrucole. Materiale che hai, che intendi procurarti o che non hai insomma. Per risultato intendo, scopi ludici? Tener piazzata? Montacarichi? Persone? Capisci che non puoi andare giù solo appeso, ti ammazzeresti, ugualmente nel caso merci. Se manovra chi scende(caso di uso per persone) o manovra chi è alla base o alla partenza (carico merci).
Ho del materiale ma non per uso alpino.....stavo prendendo la carricola per climbing poi le corde le ho nautiche....e ho un'imbragatura ma è per scaf ma sembra efficace.......
Kit per Teleferiche Semplici
Le teleferiche sono molto più facili da montare che la maggior parte delle persone anticipano. Questo pacchetto contiene tutto il necessario per una teleferica - funivia con una lunghezza di 45 metri. Adatto a bambini e adulti e facile da installare. Le nostre teleferiche e slacklines sono di altissima qualità.
Installazione di una Teleferica DIY
Avete bisogno di una pista libera da ostacoli per il vostro teleferica - funivia con punti di ancoraggio fissi a entrambe le estremità. Determinare le posizioni più accessibili per avviare e smontare. Dipende dal terreno, la posizione di smontaggio può essere alla fine o nel punto più basso del cavo. Le piattaforme possono essere richieste dipende dal terreno.
Sicurezza e Posizionamento
Assicurarsi che il corso teleferica - funivia è chiaro di ostacoli, 2m10 sotto e 1m50 m su entrambi i lati. Togliete grandi rocce, tronchi d'albero o rami o altri ostacoli dal percorso della teleferica - funivia. Non utilizzare strutture per parchi giochi, pali di potenza, alberi morti. Si prega di determinare un punto di ancoraggio appropriato.
Ancoraggio ad Alberi
Alberi: i tronchi d'albero devono avere un diametro di 30 cm nel punto di attacco, collegarsi solo al tronco centrale.
Parametri di Progettazione per Teleferiche
Prendere in considerazione i seguenti 2 parametri: pendenza del 6% tra i punti di ancoraggio iniziale e finale e con un abbassamento dell'8% quando il carico viene applicato al cavo. Usate questi passi per aiutarvi a configurare la teleferica - funivia e a determinare la corsa e l'altezza dell'ancora di partenza e di arrivo.
Determinazione della Pendenza
Determinare la pendenza della teleferica - funivia, 3% se non si dispone di un freno bungee o brakehawk o si desidera una teleferica più lenta o fino al 6% se si dispone di un freno bungee o di un altro sistema di frenatura installato.
Calcolo delle Altezze di Ancoraggio
Avrete un dislivello tra il punto di ancoraggio iniziale e finale di 1,8 m (6% della lunghezza). Se volete che la puleggia sia appesa a circa 2,1 m dal suolo nel suo punto più basso e tenendo conto di 2,4 m di abbassamento del cavo (8% della lunghezza), il punto di partenza dovrebbe essere a 4,5 metri dal suolo (2.1 + 2,4). Se si detrae il dislivello di 1,8 m tra l'inizio e la fine, si raggiunge un'altezza del punto di ancoraggio più basso di 2,7 m. Questo esempio presuppone che entrambi gli alberi/punti di ancoraggio si trovino su un terreno pianeggiante.
Fissaggio e Tensionamento del Cavo
Utilizzare qualcuni pezzi di legno alle altezze marcate dei punti di ancoraggio per proteggere la corteccia dell'albero contro il taglio del cavo. La figura seguente mostra una configurazione tipica di un pacchetto de teleferica - funivia "Silver" di 45 m.
Realizzazione degli Anelli e Utilizzo dei Morsetti
Prendere i due pezzi corti di 2,5 m di cavo e faccio un anello ad entrambe le estremità. Utilizzare tre morsetti per ogni anello, seguite dalla figura, almeno 35 cm di cavo. Il primo morsetto a 8 cm dalla punta del anello, il successivo a 10 cm ciascuno. La staffa del morsetto si trova sull'estremità libera del cavo retratto. Svitare i dadi dai bulloni.
Utilizzo di un Pacchetto di Tensionamento
In alternativa, utilizzare un pacchetto di tensionamento del cavo per tensionare la teleferica - funivia. La funzione di base del pacchetto di tensionamento è di allungare saldamente il cavo della tirolesa da un ancoraggio all'altro. Il paranco a mano consente di bloccare in posizione in qualsiasi punto, liberando fino a rendere la terminazione del cavo senza dover affrontare il peso morto del cavo appeso. Riduce drasticamente il tempo di installazione per qualsiasi teleferiche ed è essenziale per affrontare grandi distanze.
Fasi di Tensionamento con Paranco a Mano
- Avvolgere l'anello di nylon intorno al vostro ancoraggio (superiore o inferiore, a seconda di quale fine è più accessibile), e mettere le fine per sul retro del paranco a mano. Rende le cose più facili se lo avvolgete una distanza corta sopra dove intendete ancorare il cavo.
- Rilasciare il paranco a mano e tirare fuori la presa del cavo, svolgimento il cavo del paranco a mano cavo vicino al suo massimo. Poi reinserire il meccanismo a cricchetto.
- Se l'estremità opposta del cavo della teleferica è già ancorata, tirare il cavo della teleferica verso il paranco a mano, e fissare la presa di cavo il più possibile lontano sullo cavo. La presa si blocca automaticamente quando il peso del cavo tira indietro.
- Manovrare il paranco a mano fino a quando il cavo si blocca vicino l'altezza desiderata. Poi si mettono gli ultimi centimetri del vostro cavo della teleferica e rendere la terminazione permanente per l'ancoraggio.
- Lavorare lentamente il paranco a mano indietro per facilitare la tensione del cavo fuori del pacchetto di trazione e verso l'ancoraggio permanente. Una volta che la tensione è completamente agganciata si può scollegare la presa e smontare l'intero pacchetto.
Regolazione della Teleferica
Questo pacchetto di trazione può essere utilizzato anche per effettuare regolazioni sull'altezza o sulla tensione della teleferica esistente. Basta ripetere i passaggi 1-3, quindi effettuare le regolazioni al punto 4 spostando la terminazione verso l'alto o verso il basso, regolando il tenditore, ecc. Completare con Fase 5.
Avvertenze Importanti
- Non tentare di utilizzare la teleferica utilizzando il pacchetto di trazione come ancoraggio. Questo può danneggiare il cavo e causare gravi lesioni all'utilizzatore.
- NON utilizzare questo pacchetto in modo da mettere troppo di tensione sul cavo e rendere la teleferica insicura per l'uso.
Sistema di Frenata Elastico
Il freno elastico deve essere installato vicino alla fine della vostra teleferica per arrestare la puleggia e rallentare ad un arresto. Monta il blocco di legno con il lato di gomma al lato dove la puleggia si scontra. Il cordone elastico passa quindi dal blocco di legno al punto di ancoraggio dell'elastico sul lato del cavo principale. L'elastico allunga 180%, quindi assicuratevi che il cordone elastico non si allunghi di più durante la frenata.
Installazione del Blocco Freno
Monta il blocco freno in legno (non incluso nei pacchetti standard - venduto separatamente) con la gomma rivolta verso dove la puleggia colpirà. Inserire i bulloni attraverso il blocco e le rondelle. Serrare i dadi. Fissare il cordone elastico con un collegamento rapido. Avvitare i perni ad occhio in un albero vicino, 4m fuori al lato dello Zipline.
Costruzione dei Blocchi Freno
Taglia due blocchi di legno con dimensioni uguali di circa 200x90x45 mm. Ora costruire le due metà insieme intorno al cavo con i tre bulloni/dadi e un golfare/dado lungo il lato del punto di ancoraggio (non fare i fori troppo vicino al bordo). Assicurarsi che il blocco del freno possa muoversi liberamente sul cavo.
Test di Carico e Sicurezza
Appenda una corda sulla puleggia nel mezzo della teleferica ed appenda un peso di prova, uguale al peso del vostro partecipante più pesante. O appendere ad esso con due adulti per ottenere una simulazione di un peso di circa 150kg. Contrassegnare il cavo ad ogni estremità con un pennarello o una penna. Controllare che tutti i bulloni siano fissati.
Limiti di Carico e Verifiche
Non caricare mai la teleferica - funivia con più di 150 kg sulla puleggia. Abbia una persona di prova sedersi sulla teleferica - funivia e cammina a fianco a quella persona mentre tiene una corda fissata alla puleggia. Aumenta la velocità ad ogni tentativo di prova fino a quando si è convinti che la puleggia non estenderà il corda elastica più di 180% e gli utenti non raggiungeranno mai il punto di ancoraggio inferiore della teleferica a piena velocità e sotto il carico massimo di una persona.
Azioni in Caso di Problemi
Non usare la teleferica - funivia se si riscontrano slittamenti, deformazioni, errata configurazione, insufficiente incurvatura del cavo o un'altra condizione potenzialmente pericolosa quando si eseguono le prove sopra rilevate. Serrare nuovamente i morsetti, riconfigurare l'apparecchiatura, aumentare l'abbassamento del cavo, rinforzare i tasselli o cercare ulteriori consigli professionali come appropriato per la situazione prima che ogni partecipante sia ammesso sulla teleferica.
Kit Funivia da 30 Metri
Questo pacchetto contiene tutto il necessario per una teleferica - funivia con una lunghezza di 30 metri. Le nostre teleferiche e slacklines sono di altissima qualità.
Progettazione Avanzata di Funivie
La progettazione di funivie è fondamentale per lo sviluppo delle infrastrutture di trasporto in contesti montani, turistici e urbani. Questo processo richiede competenze tecniche avanzate e la capacità di coordinare vari aspetti, dalla topografia alla sicurezza operativa.
Competenze Multidisciplinari
La progettazione di funivie è infatti un processo complesso che richiede competenze multidisciplinari, dalla meccanica alla topografia, dall’ingegneria civile all’elettronica. Questo processo può essere suddiviso in diverse fasi chiave, ciascuna delle quali richiede attenzione ai dettagli e una profonda comprensione delle normative vigenti, delle condizioni ambientali e delle esigenze specifiche del progetto.
Strumenti e Software Utilizzati
Nel corso di questo processo, vengono utilizzati vari strumenti e software specifici, come software CAD (Computer-Aided Design) per la progettazione, software di simulazione per l’analisi delle prestazioni e sistemi GIS (Geographic Information Systems) per l’analisi del terreno.
Normative e Conformità
Come accennato all’inizio di questo articolo, in Italia, la progettazione di funivie deve rispettare una serie di normative tecniche e di sicurezza, tra cui il Decreto Ministeriale 172 del 18 giugno 2021, che regola la progettazione, costruzione ed esercizio degli impianti a fune.
Vantaggi della Progettazione Avanzata
Una progettazione avanzata delle funivie non solo garantisce la sicurezza e la conformità alle normative, ma offre anche vantaggi economici e ambientali. Utilizzando software di simulazione e strumenti di progettazione assistita, è possibile ottimizzare le performance energetiche degli impianti, ridurre i costi di manutenzione e migliorare l’integrazione con il paesaggio circostante.
Fasi Chiave nella Progettazione di una Funivia
La progettazione di una funivia segue un processo articolato in diverse fasi chiave. Si parte dallo studio di fattibilità preliminare, che include l’analisi del sito, la valutazione ambientale e la definizione dei requisiti tecnici del progetto. Una volta definito il concetto, si procede con la progettazione dettagliata, che comprende l’ingegneria meccanica, civile ed elettronica dell’impianto. Questa fase è seguita dall’analisi della sicurezza, volta a identificare e mitigare eventuali rischi operativi.
Normative Italiane ed Europee
In Italia, la progettazione e la costruzione degli impianti a fune devono rispettare rigide normative, tra cui il Decreto Ministeriale 172 del 18 giugno 2021. Le norme italiane si allineano inoltre alle direttive europee per garantire omogeneità negli standard di sicurezza e manutenzione.
Vantaggi di una Progettazione Accurata
Un’accurata progettazione degli impianti a fune porta numerosi vantaggi. In primo luogo, consente di ottimizzare le prestazioni energetiche, adottando tecnologie che riducono il consumo e migliorano l’efficienza operativa. Un altro aspetto cruciale è l’integrazione con l’ambiente.
Riproposizionamento degli Impianti di Risalita
Sì, il riposizionamento di un impianto di risalita è una pratica sempre più diffusa, soprattutto per migliorare l’accessibilità o sfruttare meglio la conformazione del terreno. Si tratta di un’operazione complessa che richiede una progettazione accurata, una valutazione tecnica dettagliata e il rispetto delle normative locali.
Strumenti di Progettazione Necessari
La progettazione di una funivia richiede strumenti avanzati per garantire precisione e affidabilità. Un altro strumento cruciale è il GIS (Geographic Information System), che aiuta a valutare la topografia e a ottimizzare il layout dell’impianto.
Giocattoli Educativi: Funivie Kraul
Kit Funivia due cabine da costruire Kraul. Gioca - sperimenta - scopri ecco il motto di questa azienda che produce giochi dall’inizio del novecento. Ispirato dal suo lavoro come insegnante Waldorf presso la Rudolf Steiner School di Monaco e da numerose esperienze nella natura con i suoi figli, sono state create funivie e ruote idrauliche che, per quanto senza tempo, sono ancora oggi una parte importante della gamma di prodotti Kraul.
Mara Kraul ha gettato le basi per l’azienda di giocattoli di oggi già negli anni ’20. Nel 1989, il figlio Christoph è diventato un co-partner prima di assumere definitivamente la gestione nel 1993. In qualità di meteorologo e fisico, ha progettato principalmente i kit sperimentali che oggi sono una parte importante della gamma di prodotti.