Sistemi frenanti

Qualsiasi sistema di trasporto, speciale e non, dispone sempre di uno o più sistemi frenanti. La rumorosità di tali dispositivi può avere varie origini, in questo paragrafo verrà trattata l’emissione acustica strettamente legata agli aspetti meccanici dei sistemi di frenatura.

In campo funiviario i sistemi di frenatura si possono suddividere in tre categorie fondamentali:

- frenatura di servizio (foto 3); - frenatura di emergenza (foto 4);

- frenatura sulla via di corsa (foto 5, 6 e 7).

Talvolta la frenatura di servizio e quella di emergenza, pur essendo completamente indipendenti, possono trovarsi in un unico organo, ma il più delle volte essi sono distinti e installati in punti diversi dell’impianto.

I freni, nella maggior parte dei casi sono azionati, ad olio, ma non mancano esempi di sistemi frenanti ad aria, da elettromagneti o completamente meccanici. Chiariamo innanzitutto che i sistemi frenanti in campo funiviario sono sempre ad azione negativa, detti anche ad accumulo di energia. Ciò significa che l’azione frenante è esplicata da molle o da masse dotate di una certa energia potenziale; l’olio, l’aria in pressione o la corrente circolante nelle bobine servono quindi a mantenere il freno aperto.

La rumorosità complessiva dei sistemi frenanti dipende dall’insieme degli organi in grado di fornire l’energia per il mantenimento del freno in condizioni di apertura e dall’attrito tra guarnizioni di usura e disco (oppure fascia) freno. Della rumorosità introdotta dai primi elementi si rimanda ai successivi paragrafi.

La rumorosità prodotta dal contatto degli elementi frenanti con il disco o la fascia freno ha origine dalle forze di attrito che si instaurano tra le parti in movimento reciproco. Tali forze generano delle microdeformazioni elastiche delle parti a contatto che instaurano fenomeni di tipo vibratorio in grado di fare risuonare l’intera struttura. Essendo le forze in gioco notevoli, anche l’emissione acustica raggiunge spesso valori importanti, chiaramente avvertibili sottoforma di acuto stridio. Il problema è accentuato dall’ossido o sporcizia depositati sulle fasce freno e dall’usura delle guarnizioni di attrito. Al fine dunque di ridurre questo tipo di rumorosità è estremamente utile una regolare pulizia delle superfici di contatto dei freni ed una verifica periodica dello stato di usura delle guarnizioni di attrito.

La sporcizia e, soprattutto, la ruggine sul disco sono responsabili di un notevole aumento – momentaneo - del coefficiente di attrito. Ciò comporta sicuramente un aspetto

Foto 3

Foto 4 Foto 5

Foto 7 Foto 6

negativo per tutto il sistema frenante; è ben vero che l’aumento del coefficiente di attrito comporta un incremento dell’azione frenate, però questo fatto allontana il sistema dalle normali condizioni di funzionamento previste in sede di progetto. Frenate troppo violente infatti possono avere conseguenze deleterie per l’impianto e per i passeggeri trasportati.

Oltre alla vibrazione del disco del freno si possono avere vibrazioni delle guarnizioni di attrito (freno che “fischia”). Tale rumorosità è facilmente riconoscibile in quanto è caratterizzata da frequenze elevate, dipendenti dalla minore massa inerziale delle guarnizioni rispetto il disco. Tale rumorosità è riscontrabile perlopiù sul freno di servizio installato sull’albero veloce, all’uscita del motore elettrico. Questo tipo di rumorosità è riscontrabile anche nei sistemi frenanti del campo automobilistico. La causa principale è dovuta a microdeformazioni del disco che favorisce, in determinate condizioni di velocità e temperatura, l’instaurarsi di un sottile strato di aria tra guarnizione di attrito e disco. In queste particolari condizioni la guarnizione di attrito, pur premuta contro il disco, non è perfettamente stabile ed è in grado di vibrare emettendo energia acustica non per l’attrito tra guarnizione e disco ma posteriormente, ovvero dalla zona di contatto tra elemento premente e guarnizione. Per eliminare questa non frequente ma fastidiosa forma di rumorosità è opportuno, oltre a rettificare i dischi, provvedere a lubrificare leggermente le guarnizioni di attrito NON nella zona di contatto con il disco, bensì in quelle aree a contatto con gli elementi prementi.

In ambito ascensoristico sono più diffusi i freni a ceppi (foto 8) rispetto quelli a disco, comunque valgono le stesse consid

erazio ni fatte sopra. Un discorso a parte invece va fatto per i freni detti “paracadute”, ovvero i dispositivi frenanti applicati sulla cabina che intervengono in caso di rottura delle funi o di eccesso di velocità; essi possono essere del tipo ad eccentrico oppure a cuneo (foto 9 e 10), in ogni caso il loro funzionamento è del tipo on/off ovvero non intervengono

in maniera progressiva ma portano al bloccaggio della cabina in spazi estremamente ristretti. Questi organi normalmente non devono essere a contatto delle guide, quindi una loro rumorosità non è giustificata ed è necessario prendere urgentemente dei provvedimenti, i quali consistono essenzialmente in una registrazione di tali dispositivi. L’unico elemento che deve essere a contatto con le guide sono i pattini di scorrimento (vedi par. 3.1.3) i quali sono realizzati in materiali plastici a basso coefficiente di attrito ed opportunamente lubrificati. Se dovessero strisciare sulle guide anche i dispositivi di arresto del sistema “paracadute” si avrebbe, oltre alla rumorosità ed alla precoce usura delle guide stesse, anche un probabile intempestivo intervento del dispositivo paracadute.

Lo stesso discorso vale per i sistemi di frenatura agenti direttamente sulle vie di corsa cui si è fatto cenno all’inizio del paragrafo. Nel caso delle funivie il problema dello

Foto 8

Foto 10 Foto 9

sfregamento del freno sulla portante non è particolarmente sentito in quanto la fune ha sempre un andamento rettilineo ed il gioco tra fune e ceppi è considerevole, soprattutto nel caso di impianti che presentino sostegni di linea e/o cavallotti. Diverso è il caso delle funicolari terrestri dove intervengono i giochi tra le ruote e la rotaie, le tolleranze sullo scartamento cui si possono aggiungere tracciati con deviazioni nel piano orizzontale. In questi casi il gruppo frenante deve presentare giochi adeguati tra ceppi e rotaie ma non eccessivi, pena un ritardo non accettabile nella chiusura del freno e conseguente arresto in spazi troppo lunghi in caso di frenata di emergenza. In questi casi è necessario prevedere un sistema flottante del gruppo pinza. Lo sfregamento delle ganasce sulla rotaia comporta, oltre alla rumorosità descritta, anche un precoce consumo dei ceppi, con conseguente riduzione del potere frenante.