L’importanza della corrosione nella dinamica della resistenza a fatica delle strutture metalliche. Quali azioni preventive possono essere messe in campo?
 
RUGGINE: UN POTENTE ACCELERATORE CHE RIDUCE LA VITA A FATICA DELLE STRUTTURE
di Enrico Fabbri

L’incidente accaduto a luglio in Ohio (Stati Uniti) ha scioccato per la crudezza delle immagini riprese da uno spettatore occasionale, ma ha anche costituito un importante precedente sul quale riflettere. Di fatto, la ruggine rappresenta una delle insidie più pericolose alla resistenza delle strutture, poiché avanza lenta ma inesorabile. Da oggi questi rischi devono essere presi in considerazione sia in fase progettuale che durante le ispezioni annuali, anche in assenza di una specifica prescrizione del costruttore.

La foto all’estrema sinistra mostra un dettaglio dell’attrazione al centro dell’incidente all’Ohio State Fair (USA), mentre l’altra mostra la rottura di un’attrazione operante in Francia. Due attrazioni molto diverse, di costruttori diversi, ma con in comune il medesimo problema: una rottura causata dalla ruggine.

Un buon costruttore progetta l’attrazione per resistere almeno a 35.000 ore di lavoro, il che corrisponde generalmente a circa 20/25 anni di attività. Le fasi di progettazione e di calcolo tengono conto di molti fattori come le vibrazioni, le forze dinamiche e il vento, ma non tengono mai conto degli effetti della ruggine. Generalmente, la ruggine che appare nella parte esterna delle strutture metalliche è la meno pericolosa: è visibile e quindi l’operatore può eseguire la necessaria manutenzione quando serve. Quella invece potenzialmente più pericolosa è la ruggine che si genera all’interno delle strutture metalliche importanti: quella che avanza in silenzio e continuamente senza che l’operatore se ne accorga.
 
Come si crea questa ruggine? Entrambi i casi qui riportati mostrano con chiarezza che probabilmente l’acqua è entrata da un lato della struttura accumulandosi nella parte più bassa/esterna. In entrambi i casi, l’acqua non aveva modo di uscire all’esterno e quindi ha iniziato la sua opera di corrosione lenta ma inesorabile. Posso dire che è abbastanza difficile per un progettista ipotizzare questo tipo di eventi; l’acqua potrebbe infatti entrare nella struttura metallica sia durante la fase di trasporto dell’attrazione che durante l’installazione o uso dell’attrazione. Ci sono anche dei casi rari dove l’umidità si crea in strutture anche ben isolate a causa di grandi sbalzi di temperatura tra il giorno e la notte.

Ci si può accorgere di quanto sta accadendo? Ebbene, in entrambi i casi qui riportati l’operatore si è accorto del problema solo quando era troppo tardi. L’unica differenza è che nel caso della Francia non ci sono stati danni a persone. Possiamo quindi trarre la conclusione che è abbastanza difficile accorgersi del problema da una semplice analisi visiva. Molti operatori eseguono dei controlli non distruttivi NDT sulle saldature più importanti dell’attrazione, ma anche questa tecnica potrebbe potenzialmente non evidenziare il problema con un sufficiente preavviso. Questo perché la ruggine può fratturare il metallo in posizioni anche distanti dalle saldature. Quindi, possiamo dire che la normale esperienza di un buon operatore spesso non basta ad individuare il problema.

Cosa è possibile fare, allora? Per verificare cosa sta accadendo all’interno di una struttura serve agire come segue:
- analizzare il progetto dell’attrazione per individuare i punti critici;
- analizzare visivamente l’attrazione e l’interno delle strutture con l’aiuto di lampade potenti e, dove necessario, con una piccola telecamera. Intendo una piccola telecamera fissata a un tubo flessibile ed ad un monitor che aiuta a vedere cosa succede all’interno di una struttura (endoscopio);
- se necessario, effettuare un piccolo foro nella struttura. Quest’operazione è molto delicata, la scelta della posizione migliore dove effettuare il foro dovrebbe essere concordata con il costruttore, oppure in alternativa considerata con un ingegnere molto esperto;
- controllare le saldature con controlli non distruttivi;
- controllare lo spessore delle strutture metalliche con l’utilizzo di un’attrezzatura speciale.

Vi preciso che l’utilizzo di tutte queste attrezzature richiede l’intervento di personale professionale che è stato abilitato dopo aver partecipato a corsi speciali. Vi prego quindi di consultarvi con il vostro ingegnere per tutte queste fasi.
 
Come valutare i risultati? E cosa fare? Queste tecniche consentono di avere uno status aggiornato della solidità del componente. Se lo stato di manutenzione è ottimale allora non ci sono problemi. Se invece l’interno della struttura presenta corrosione, allora è necessario prendere delle precauzioni: se il livello di corrosione è basso, allora si può procedere alla pulizia delle aree interessate, quindi individuare da dove l’acqua è potuta entrare e mettere in atto una soluzione. Se invece il livello di corrosione è alto, allora serve ipotizzare una riparazione o sostituzione. In tutti questi casi prima di agire è necessario contattare il costruttore, raccogliere ed analizzare scrupolosamente tutte le informazioni per procedere poi alla valutazione delle soluzioni migliori.

La riparazione è sempre un’operazione molto complessa. Deve infatti prevedere una serie di rinforzi che devono poter garantire il reintegro della resistenza strutturale rispetto al progetto originale del costruttore. Spesso la riparazione non offre una soluzione ottimale e serve quindi procedere alla sostituzione dell’intero componente ossidato. È chiaro che la sostituzione non può essere eseguita con un componente del tutto identico a quello precedente, si dovrà pertanto installare un componente modificato che tenga conto di nuove soluzioni che evitino i problemi di ruggine individuati nell’originale.

Ma fino a che punto è importante porre attenzione alla ruggine? Nessun tecnico professionale trascura l’importanza della ruggine dato che questa può causare dei problemi enormi. Per darvi un’idea (ma si tratta di un puro esempio), la presenza di ruggine all’interno di un componente strutturale può ridurne la vita del 30%-50%. Questo significa che un’attrazione (o una serie di componenti) progettati inizialmente per resistere almeno 20-25 anni, potrebbero rompersi dopo 13-16 anni, in casi gravi anche dopo 10-12 anni. Capite bene quindi quanto la questione sia importante.
 
Cosa invece è meglio non fare? Ci sono una serie di azioni che è bene evitare, come ad esempio:
- eseguire dei fori nelle strutture metalliche per far uscire l’acqua. È sbagliato perché anche i fori nelle lamiere metalliche possono causare un inizio di rottura del componente stesso (specialmente se sono vicini a saldature). I fori si possono fare ma solo individuando dove farli seguendo criteri ben precisi. Molto meglio quindi affidarsi ad esperti;
- cercare di risolvere il problema in autonomia senza farsi assistere da ingegneri di esperienza né dal costruttore;
- ritenere che non succederà niente perché non è mai successo niente ad altri clienti che hanno la medesima attrazione. Questo ragionamento è sbagliato perché non tutte le attrazioni vengono utilizzate con il medesimo clima ambientale;
- delegare il controllo di queste aree ai propri dipendenti o manager che potrebbero non aver compreso l’assoluta importanza del problema

Cosa stanno facendo i costruttori? Come accennavo all’inizio di questo articolo, i recenti incidenti hanno lasciato il segno. Alcuni costruttori hanno così iniziato a rivedere in modo più critico alcuni componenti delle attrazioni già realizzate, emettendo quindi bollettini di servizio che richiedono verifiche più frequenti in determinati componenti.

 

 

 

Scritto da Enrico Fabbri enrico@fabbrirides.com
Articolo originariamente pubblicato nella rivista Games Industry (Italia)
Data originale: Settembre 2017

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