I lavori stradali sulle condutture fognarie, i cantieri su strada per settimane e il traffico conseguente sono un ricordo del passato. È molto meglio eseguire ispezioni e ristrutturazioni delle tubature sotto terra.
Oggi i robot specializzati nelle condotte sono in grado di effettuare molte operazioni dall’interno del tubo. Questi robot svolgono un ruolo sempre più importante nella manutenzione delle infrastrutture urbane. Ci sono più di 500.000 milioni di chilometri di condotte fognarie da manutenere, idealmente senza creare disagi alla vita che si svolge solo pochi metri più sopra.
Robot al posto di escavatori
In passato, solo per localizzare il danno si dovevano portare alla luce lunghe sezioni di condotte sotterranee. Oggi i robot per sistemi fognari effettuano la valutazione senza alcun tipo di intervento edilizio. «Esistono vari tipi di robot per sistemi fognari», spiega Regina Kilb, che ha analizzato per FAULHABER questo segmento di mercato in espansione. «I dispositivi per i tubi con diametri piccoli, generalmente per i raccordi domestici più corti, sono attaccati a un fascio di cavi. Per farli muovere quest’ultimo viene fatto rotolare o srotolare. La dotazione prevede soltanto una telecamera rotante per l’analisi dei danni. Per le tubature di grandi dimensioni, d’altra parte, si possono utilizzare macchine installate su dei carrelli dotate di teste di lavoro multifunzione. Tali robot sono disponibili già da tempo per tubi orizzontali e, più recentemente, anche per tubi verticali.»
Il tipo di robot più usato è progettato per muoversi in orizzontale lungo condotte fognarie rettilinee aventi una pendenza minima. I robot semoventi sono formati da un telaio – di norma un carrello piatto dotato di almeno due assi – e una testa di lavoro con telecamera integrata. Un’altra variante di robot è in grado di muoversi anche lungo condotte che presentano curve. Infine, esiste persino un tipo di robot che riesce a spostarsi in tubi verticali grazie alla capacità di ruote e cingoli di fare presa contro la parete interna del tubo. Una sospensione mobile nel telaio consente di centrare il dispositivo nel tubo; il sistema di molle compensa le irregolarità e le piccole variazioni di sezione, garantendo la necessaria trazione.
Questi e altri tipi di robot per sistemi fognari sono utilizzati, oltre che nelle fognature, anche nei sistemi di tubazioni industriali, ad esempio nell’industria chimica, petrolchimica e nel settore oil & gas. «I requisiti previsti per i motori del telaio sono molto elevati», evidenzia Regina Kilb. «Devono trascinare il peso dei cavi che li alimentano e trasmettere le immagini della telecamera. A tale scopo, i motori devono erogare una potenza molto elevata nonostante le dimensioni minime.»
Lavori all’interno delle condotte
I robot per sistemi fognari possono essere equipaggiati con teste di lavoro estremamente versatili per interventi di riparazione automatizzati. Riescono a eliminare ostacoli, incrostazioni e depositi o effettuare operazioni di rettifica e fresatura per rimuovere eventuali disallineamenti dovuti a sporgenze nei manicotti. Inoltre, sono in grado di riparare piccoli fori nella parete del tubo con il sigillante in dotazione a bordo o applicare un tappo per sigillare il tubo. Nei robot per tubi a sezione maggiore, la testa di lavoro è collocata all’estremità di un braccio mobile.
In un robot per sistemi fognari di questo tipo vengono svolti fino a quattro diversi compiti di azionamento: movimentazione di ruote o cingoli, spostamento della telecamera, azionamento degli strumenti e spostamento del braccio mobile che li posiziona. Alcuni modelli prevedono un quinto azionamento, usato per regolare lo zoom della telecamera.
La stessa telecamera deve essere orientata e ruotata in modo che possa fornire sempre l’angolo di visualizzazione desiderato. Il supporto della telecamera non può richiedere molto spazio ed è per questo che qui si necessita di motori compatti ma comunque precisissimi. Tra le opzioni possibili troviamo i motoriduttori piatti e compattissimi (solamente 12 mm) della serie 1512 … SR oppure i modelli più grandi della serie 2619 … SR. L’ampia gamma di prodotti FAULHABER comprende anche motori passo-passo o azionamenti brushless con diametri di 3 mm nonché i relativi riduttori. «In rapporto alle loro dimensioni, questi azionamenti raggiungono la massima efficienza e densità di energia disponibile», sottolinea Regina Kilb.
Trazione di cavi pesanti
Il design dell’azionamento ruote varia: è possibile muovere con un motore separato l’intero carrello, ciascun asse o ciascuna singola ruota. Il motore o i motori, oltre a dover spostare il telaio e gli accessori fino al punto di utilizzo, devono trascinare non solo il cavo elettrico ma anche pesanti linee pneumatiche o idrauliche.
Con un range che arriva fino a 2000 metri, il risultato è un cavo da trascinare di peso considerevole. «Per questo, l’azionamento deve produrre una coppia molto elevata», spiega l’ingegnere di processo. «Allo stesso tempo, il movimento è continuamente impedito da un ostacolo. Il sovraccarico alla massima velocità avviene regolarmente. Solo motori e riduttori estremamente robusti sono in grado di resistere a queste condizioni. Per questo tipo di impiego, consigliamo la serie con commutazione grafite 3257 … CR con riduttori 32/3R o l’alimentatore brushless della serie 2264 … BP4.
Il motore può essere equipaggiato con perni radiali per fissare le sospensioni e assorbire le forze generate durante il sovraccarico».
Il motore del braccio robotizzato richiede meno forza dell’azionamento radiale e dispone di più spazio rispetto alla versione con telecamera. I requisiti previsti per questo propulsore non sono così elevati come quelli relativi agli altri azionamenti del robot per sistemi fognari. «Per questo compito, abbiamo a disposizione una gamma molto ampia di motori standard», aggiunge Regina Kilb. «Fra di essi vi è la soluzione ottimale per ogni variante».
Un tubo dentro l’altro
Oggi le condotte fognarie danneggiate spesso non vengono sostituite, bensì rivestite internamente con della plastica. A tale scopo, si spinge un tubo in plastica nella condotta con la pressione dell'aria o dell'acqua. Per indurire la plastica morbida, il tubo viene successivamente irradiato con luce UV. Per questo compito esistono appositi robot dotati di lampade ad alta potenza che si spostano lungo le condotte. Una volta eseguita l’operazione, i robot multifunzione con testa di lavoro intervengono per tagliare i rami laterali della condotta. Questo perché il tubo in plastica all’inizio sigilla tutte le entrate e le uscite della condotta. Queste applicazioni richiedono la fresatura di aperture, una dopo l'altra, nella plastica dura, che spesso richiede diverse ore. In questi casi, la durata utile e l’affidabilità dei motori sono decisive per consentire l’esecuzione ininterrotta dei lavori.
Potenza compatta
Gli azionamenti degli strumenti devono, per definizione, fornire la potenza massima in modo costante, nonostante le dimensioni compatte: lo spazio disponibile nella testa multifunzione è infatti sempre limitato. Al contempo, per assicurare una presa potente e una fresatura prolungata sono necessari motori in grado di erogare un’elevata forza e di funzionare a lungo senza problemi.
«Il motore 2057 … BHS, ad esempio, è stato sviluppato per queste teste di fresatura e raggiunge velocità superiori a 30.000 giri/min», conclude Regina Kilb.
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