Quanto durano le cerniere industriali?

Le cerniere industriali non hanno una durata di vita universale espressa in anni. La loro vita utile dipende dai cicli operativi, dal carico e dall’allineamento, dall’ambiente, dalla struttura della cerniera, dalla manutenzione e dal limite funzionale della porta nel suo complesso. Una porta di servizio utilizzata sporadicamente e un pannello di accesso a un macchinario aperto durante ogni turno di produzione possono utilizzare lo stesso modello di cerniera e usurarsi a ritmi molto diversi.

Un rapporto sui cicli specifico per un determinato modello può costituire un elemento di prova. Le registrazioni sul campo ne costituiscono un altro. Nessuno dei due diventa un durata di vita delle cerniere industriali previsione fino a quando non saranno definite le condizioni di prova, le condizioni operative effettive e il punto finale accettabile.

Per le cerniere a oscillazione libera presenti su sportelli di apparecchiature, protezioni, pannelli di accesso e involucri, la durata utile viene solitamente valutata in base all’allineamento, al movimento, alla tenuta e alle condizioni strutturali. Le cerniere a coppia, a smorzamento e a controllo di posizione richiedono un’ulteriore misurazione delle prestazioni, poiché possono perdere la capacità di tenuta pur continuando a ruotare.

La durata di vita delle cerniere industriali ha tre punti finali

La frase “quanto dura una cerniera?” è incompleta finché non si definisce il significato di “durare”. Una cerniera può rimanere fisicamente fissata alla porta anche molto tempo dopo aver smesso di sostenerla correttamente. Un’altra cerniera può sviluppare un gioco misurabile mentre la porta continua a funzionare in modo sicuro e regolare. Si tratta di condizioni ingegneristiche diverse.

Per la maggior parte delle porte delle apparecchiature, la durata operativa dovrebbe essere definita prima di avviare la pianificazione degli acquisti o della manutenzione. Il limite potrebbe essere la caduta della porta sul bordo dello scrocco, la forza di apertura ammissibile, il gioco consentito delle cerniere, le condizioni di ritenzione dei perni, l’allineamento delle guarnizioni o un altro requisito specifico del progetto. Senza tale limite, il fatto che la porta “si apra ancora” può nascondere una porta che si sta progressivamente spostando dalla sua posizione.

L’età anagrafica è il punto di partenza più debole

L'età cronologica è facile da calcolare, motivo per cui viene spesso confusa con la durata di vita utile. Non indica quante volte la cerniera si è mossa, quanto fosse ampia la porta, se la porta sia stata sbattuta o se la cerniera abbia trascorso anni in un ambiente interno asciutto o mesi in un ambiente umido contenente cloruro.

Iniziamo con le prove più solide disponibili riguardo alla cerniera e al montaggio effettivi:

1. Un rapporto specifico per ogni modello che identifica il campione, il numero di cerniere, il serramento o la porta, il carico, il movimento, l’ambiente, i punti di ispezione e i criteri di rottura.
2. Un prototipo o un test su porta completa che riproduce l'assemblaggio definitivo e registra le variazioni rispetto a una linea di riferimento iniziale.
3. Cronologia di manutenzione relativa alla stessa cerniera, alla struttura della porta, al metodo di installazione e all'ambiente operativo.
4. Una dichiarazione relativa al ciclo di fornitura la cui base di verifica non è ancora disponibile.

Il quarto punto è un'indicazione, non una previsione. Un semplice numero non è in grado di indicare se una cerniera sia stata sottoposta a cicli di prova senza un carico significativo o se l'intera porta sia rimasta allineata. Prima di utilizzare i dati forniti dal produttore in una stima della durata in campo, è necessario esaminare il carico, il fissaggio, il movimento, l'ambiente, i punti di ispezione e i criteri di guasto descritti nel metodo di prova dei cicli delle cerniere industriali.

Trasformare l'utilizzo delle porte in cicli annuali

Per stimare la durata utile è necessario un conteggio dei cicli operativi. Si inizi dall’evento rilevante per l’apparecchiatura. Nel caso di uno sportello di accesso di routine, un ciclo può corrispondere a un’apertura e una chiusura complete. Se gli operatori effettuano frequentemente movimenti parziali, bloccano lo sportello contro un fermo o invertono la direzione prima che abbia completato la corsa, è opportuno registrare tali comportamenti separatamente, anziché considerare ogni evento come identico.

Una stima manuale può essere sufficiente per un locale che viene aperto raramente. Le apparecchiature utilizzate con maggiore frequenza richiedono prove più concrete: il conteggio degli eventi del controller, il registro degli accessi, i registri di manutenzione, il conteggio degli impulsi dell’interruttore della porta o un breve studio osservazionale condotto su turni rappresentativi. Prestare attenzione ai conteggi duplicati. Un interruttore di sicurezza può cambiare stato più di una volta durante un singolo evento di accesso, mentre un registro di manutenzione può registrare l’ordine di lavoro ma non ogni movimento della porta.

Cosa significano 30.000 cicli all’anno

Si ipotizzi che lo sportello di un'apparecchiatura compia 60 cicli di apertura e chiusura per turno, funzioni per due turni al giorno e sia in funzione 250 giorni all'anno. Questi dati rappresentano un calcolo esemplificativo e non costituiscono né una specifica tecnica dei prodotti HTAN né un dato relativo a un cliente.

60 × 2 × 250 = 30.000 cicli all'anno

Aggiungere i cicli di messa a punto e manutenzione qualora non fossero già inclusi. Registrare inoltre eventuali eventi anomali quali aperture brusche, carico del vento, vibrazioni dovute al trasporto, l’utilizzo della porta come appiglio da parte dei tecnici o l’urto della porta contro il fermo. Sebbene possano essere pochi, tali eventi possono causare danni maggiori rispetto a un normale ciclo controllato.

Un rapporto ciclico non è una data di guasto

Supponiamo che un rapporto ipotetico indichi che il gruppo sottoposto a prova abbia completato 100.000 cicli senza superare i criteri di guasto specificati. Dividendo tale risultato per il carico di lavoro annuale indicativo di 30.000 cicli, si ottiene un numero di cicli equivalente pari a 3,3 anni.

Quel calcolo non non Ciò non dimostra che la cerniera si guasterà dopo 3,3 anni. Né dimostra che la garanzia sia di 3,3 anni. È possibile che il rapporto sia stato concluso mentre il campione era ancora funzionante. Il suo valore è più limitato: il campione sottoposto a prova ha dimostrato le prestazioni dichiarate per 100.000 cicli nelle condizioni registrate.

Il rapporto è utile solo come riferimento per la pianificazione:

• Se l'attività sul campo è effettivamente comparabile, il rapporto aiuta a individuare i punti di controllo prima che l'esposizione dimostrata sia esaurita.
• Se le condizioni operative sul campo sono più difficili, tale rapporto risulta ottimistico e occorre disporre di dati raccolti in condizioni reali.
• Se il test si è concluso senza che si verificassero guasti, il risultato è una durata di funzionamento comprovata, non la distribuzione statistica della vita utile del prodotto.
• Se il rapporto non specifica i criteri di non conformità, il totale del ciclo non può indicare se l’allineamento, il gioco, la forza di apertura o la ritenzione siano rimasti accettabili.

Questa distinzione permette di evitare un errore comune nell’ambito degli acquisti: trasformare un contatore di laboratorio in un impegno di calendario, tralasciando tutte le condizioni che conferivano significato a quel contatore.

La gravità dell'infrazione modifica il risultato

Il conteggio dei cicli misura la ripetizione. Non misura automaticamente la gravità. Due ante possono compiere lo stesso numero di movimenti, generando tuttavia pressioni sui cuscinetti, flessioni, urti, contaminazione e corrosione diverse a livello della cerniera.

Non esiste un fattore di ridimensionamento universale valido per queste differenze. Applicare una percentuale di riduzione arbitraria non fa altro che fornire una stima che sembra più precisa. Utilizzate il rapporto di ciclo come riferimento, individuate ogni discrepanza significativa e lasciate che siano le misurazioni sul campo a determinare se l’intervallo di ispezione debba essere ridotto.

L'Assemblea può far invecchiare prematuramente la cerniera

Una cerniera può essere realizzata correttamente e tuttavia presentare segni di usura precoce una volta montata sull’apparecchiatura finale. La porta, il telaio, gli elementi di fissaggio, le saldature, i fermi, il chiavistello, la guarnizione e la cerniera formano un unico sistema meccanico. Se tale sistema costringe il perno a sostenere un carico o a compensare un errore di allineamento non presente nella configurazione di validazione, la stima della durata a livello di componente non è più rappresentativa dell'installazione.

Si considerino due cerniere installate su una porta alta di un'apparecchiatura. Ciascuna cerniera ruota liberamente prima del montaggio. La superficie di montaggio superiore viene leggermente spostata fuori piano durante la saldatura del telaio, mentre la cerniera inferiore rimane a squadra. Entrambi i perni sono sufficientemente resistenti per il peso nominale della porta, ma gli assi di installazione sono incompatibili. La chiusura della porta provoca una torsione elastica delle ante e concentra il contatto in prossimità di un'estremità del perno. Il carico indicato a catalogo non è il problema. Il montaggio consuma il gioco e compromette la stabilità di fissaggio in modo non uniforme.

L'esempio è di natura concettuale e non descrive un progetto di un cliente né un test su un prodotto HTAN.

La larghezza della porta e la distanza tra le cerniere sono importanti per lo stesso motivo. La gravità agisce sul baricentro della porta nel suo complesso, non sul punto indicato nella scheda tecnica della cerniera. La flessione del telaio può spostare l’asse effettivo sotto carico. Un fermo può provocare una brusca reazione quando la porta è completamente aperta. Il chiavistello può riportare temporaneamente in posizione una porta che si è abbassata e nascondere la variazione mentre è chiusa. Queste interazioni devono essere risolte durante la scelta delle cerniere per gli armadi industriali. Ai fini della pianificazione della durata di vita, confrontare l’assemblaggio finale con la porta, il percorso di carico e le condizioni di montaggio rappresentati dalla documentazione di validazione originale.

L'ambiente determina il meccanismo di danno

L'ambiente non si limita ad accelerare lo stesso processo di invecchiamento, ma può anche determinarne uno diverso.

Una cerniera interna pulita può subire alterazioni principalmente a causa dell’usura da scorrimento a livello del perno, del foro, della boccola o delle superfici di spinta. La polvere può aumentare l’abrasione. Il lavaggio può rimuovere o diluire il lubrificante e mantenere umide le fessure. I cloruri possono causare un attacco localizzato anche quando la maggior parte della superficie in acciaio inossidabile appare ancora pulita. La temperatura può modificare la viscosità del lubrificante, il gioco tra il perno e la boccola in polimero, la forza di tenuta o le dimensioni relative di materiali dissimili. Le vibrazioni possono influire sulla tenuta del perno e sui giunti di montaggio anche quando la porta viene aperta raramente.

Ecco perché il nome del materiale da solo non è sufficiente a determinare la durata di servizio di una cerniera industriale. Il termine “acciaio inossidabile” non descrive il perno, il fermo, la boccola, gli elementi di fissaggio, il telaio circostante, le condizioni della superficie o gli agenti chimici a cui è esposta. Anche il programma di manutenzione deve essere adeguato alla struttura della cerniera. L’aggiunta di grasso a un modello progettato per funzionare a secco o l’utilizzo di un rivestimento autolubrificante può aggravare la contaminazione anziché prolungarne la durata.

Registrare l’effettivo grado di esposizione e il punto in cui ha inizio il deterioramento. La corrosione sul bordo di una lamella, un anello di detriti su una superficie di spinta, residui neri lungo la giuntura di un perno e la presenza diffusa di polvere sulle superfici fisse non hanno lo stesso significato. Mantenere lo stato in cui è stato trovato il pezzo abbastanza a lungo da poter identificare la causa prima che la pulizia o la lubrificazione ne eliminino le tracce.

Creare una linea di riferimento per le porte installate

La durata residua non può essere determinata da una fotografia scattata dopo la comparsa di un problema. Il confronto più significativo è quello con lo stato precedente, in condizioni note. Stabilire il valore di riferimento dopo che l’apparecchiatura è stata installata, livellata, fissata, dotata della ferramenta definitiva per le porte e collaudata per l’uso.

Non stabilire limiti di accettabilità dopo aver visionato il risultato. I limiti devono derivare dai requisiti funzionali e di sicurezza dell’apparecchiatura, da un disegno approvato, da un campione convalidato o da una specifica di manutenzione approvata. Qualora non esistano limiti, registrare innanzitutto i dati e ottenere una decisione tecnica prima di convertire un’osservazione in un risultato di “conforme” o “non conforme”.

Assicurarsi che il metodo sia ripetibile

Una lettura della fessura con la porta chiusa non può essere confrontata direttamente con una rilevata mentre la porta è aperta. La forza di apertura misurata sulla maniglia non può essere confrontata con una trazione successiva effettuata vicino al bordo della porta. La temperatura, l’angolo di apertura della porta, il punto di applicazione della mano, la direzione del carico, lo stato del chiavistello e il sistema di riferimento della misurazione devono essere indicati accanto al risultato. In caso contrario, una variazione normale potrebbe sembrare usura, oppure l’usura reale potrebbe passare inosservata a causa di misurazioni incoerenti.

Concentrati sul cambiamento, non sul rumore di fondo

Una misurazione indica lo stato. Una sequenza indica la direzione e la velocità. Questa differenza è alla base della manutenzione basata sullo stato.

Una variazione graduale della fessura della porta, che rimane stabile nel corso di diversi intervalli di ispezione, è diversa da una variazione più piccola che raddoppia tra due controlli recenti. Il secondo andamento merita attenzione perché il tasso è cambiato. I detriti metallici recenti, comparsi dopo un lungo periodo di stabilità, possono fornire informazioni più significative rispetto a un deposito più vecchio e più consistente. Un segno di usura che si sposta solo durante il trasporto indica un carico di lavoro diverso rispetto a uno che si sposta durante ogni turno operativo.

Un registro pratico dovrebbe contenere:

• data, identificativo dell'apparecchiatura, posizione della cerniera, codice della cerniera o revisione del disegno e data di installazione, se nota;
• cicli stimati o contati dall'ultima ispezione;
• configurazione delle porte, accessori e qualsiasi variazione della massa o del baricentro;
• eventi ambientali o operativi che potrebbero aver modificato il servizio;
• le misurazioni effettive, le fotografie e il metodo di misurazione;
• gli interventi di manutenzione effettuati e se la lettura è stata effettuata prima o dopo tali interventi.

ISO 17359:2018 fornisce indicazioni generali per l'implementazione di un programma di monitoraggio delle condizioni delle macchine. Non definisce limiti di allarme specifici per le cerniere, né intervalli di ispezione o criteri di sostituzione. Questi devono comunque essere determinati in base alla funzione dell'attrezzatura, al rischio, alla struttura della cerniera e al tasso di variazione osservato.

Se il cambiamento principale consiste in un abbassamento del bordo di chiusura, utilizzare la diagnosi dell’affossamento della cerniera della porta industriale per distinguere l’usura dalla deflessione del telaio, dal movimento dei dispositivi di fissaggio e dall’allineamento. La misurazione dell’abbassamento della porta è solo un indicatore dello stato fino a quando non siano state individuate l’interfaccia mobile e la causa principale.

Individuare l'interfaccia che sta invecchiando

La sostituzione della cerniera è utile solo quando è proprio la cerniera a non funzionare più correttamente. Prima di intervenire sul gruppo, sostenere la porta seguendo la procedura di sicurezza approvata per l'apparecchiatura e verificare il movimento in corrispondenza di ciascun punto di collegamento.

• All'interno della cerniera: il perno si sposta rispetto al foro o alla boccola, il gruppo di spinta subisce una variazione, un fermo si sposta oppure una lama o un snodo si deforma.
• In allegato: l'anta completa si sposta rispetto alla porta o al telaio, una linea di riferimento del dispositivo di fissaggio si rompe, una saldatura si incrina o la superficie di appoggio si assesta.
• Nella struttura portante: la cerniera e la staffa si spostano insieme a causa della flessione del rivestimento della porta, del profilo del telaio, del rinforzo o della piastra di montaggio.
• Altre parti del sistema di chiusura: la guarnizione, il fermo, il limitatore, la soglia, il cavo o il pannello adiacente esercitano una resistenza mentre la cerniera rimane stabile.

Contrassegnare i punti di collegamento prima di allentare i dispositivi di fissaggio. Modificare quindi uno stato dell’assieme alla volta. Sostenendo la porta è possibile eliminare il carico laterale dovuto alla forza di gravità. Rilasciando un fermo è possibile eliminare la forza di trazione. Scollegando un collegamento rimovibile omologato è possibile isolare la resistenza esterna. Ogni modifica dovrebbe rispondere a una domanda; diverse regolazioni simultanee cancellano le tracce.

La parte usurata e la causa principale potrebbero anche essere diverse. La boccola può essere il componente usurato, mentre la causa dell'usura potrebbe essere rappresentata da assi incompatibili, da una porta molto decentrata o dall'ingresso di materiale abrasivo. Sostituendo solo la boccola si ripristina il gioco, ma non si risolve il problema di fondo.

Proseguire, riparare o sostituire

La decisione dovrebbe tenere conto delle condizioni attuali, del tasso di variazione, della funzione e delle conseguenze. L’età, di per sé, va semplicemente riportata nella documentazione, senza costituire il fulcro della decisione.

La lubrificazione non sostituisce automaticamente la sostituzione. Può riportare a condizioni di funzionamento un giunto lubrificato quando sono noti il lubrificante approvato, il metodo di accesso e l'intervallo di manutenzione. Non può riparare una crepa, ripristinare il materiale perduto, fissare un perno che si sta spostando, raddrizzare un'anta deformata né allineare assi di cerniera incompatibili.

La sostituzione non è completa nemmeno quando la nuova cerniera scorre senza intoppi con la porta priva di carico. Reinstallare gli ultimi componenti della porta, ripristinare il carico operativo, far compiere alla porta l’intero ciclo di movimento e verificare le stesse misurazioni funzionali utilizzate in fase iniziale. La decisione relativa alla manutenzione riguarda il sistema installato.

Evitare che il prossimo snodo ripeta lo stesso errore

Conservare la cerniera rimossa fino a quando non sia stata identificata l’interfaccia di innesco. Prendere nota dell’orientamento e della posizione in cui era installata. Fotografare i residui e i segni di riferimento prima della pulizia. Conservare perni, rondelle, boccole, fermi, elementi di fissaggio e cerniere accoppiate associate alla porta corretta. In caso di crepe o deformazioni gravi, non danneggiare la frattura o la superficie di contatto durante la rimozione.

Confronta quindi la soluzione proposta con il requisito originale:

• La porta è stata dotata di una finestra, di un display, di una protezione, di un cavo assemblato, di un isolante o di altri elementi che ne aumentano la massa?
• La frequenza di accesso è cambiata da quando l'apparecchiatura è stata immessa sul mercato?
• L'ancoraggio, il trasporto, la saldatura di riparazione o la sostituzione della guarnizione hanno modificato l'allineamento o la forza di chiusura?
• Il ricambio presenta la stessa struttura in termini di perno, boccola, spinta, sistema di fissaggio, materiale, finitura e lubrificazione, anziché limitarsi a corrispondere ai fori di montaggio?
• Il valore di riferimento verrà registrato nuovamente dopo che la porta completa sarà stata rimessa in servizio?

Una durata di vita breve e ricorrente costituisce una prova significativa. Ciò significa che il team di manutenzione dovrebbe smettere di considerare la cerniera come un componente di consumo isolato e riesaminare le condizioni operative o di assemblaggio che la danneggiano ripetutamente.

Inviate prove concrete, non una stima dell’aspettativa di vita

Un fornitore non può stimare la durata di vita di una cerniera industriale basandosi esclusivamente sul peso della porta e su una fotografia. Per una valutazione utile, fornite il disegno della cerniera o il codice articolo, le dimensioni complete della porta e la massa in movimento, la posizione del baricentro (se disponibile), il numero di cerniere e la loro distanza reciproca, le sezioni della porta e del telaio, il metodo di fissaggio, il campo di funzionamento, i cicli contati o stimati, l’ambiente, la cronologia della manutenzione, le misurazioni di riferimento, le misurazioni attuali e fotografie nitide del primo punto di contatto soggetto a usura.

Qualora fosse necessaria una soluzione sostitutiva, esaminare la gamma di cerniere industriali disponibili solo dopo aver raccolto i dati relativi alle condizioni di esercizio e alle prove di guasto. Una forma familiare o una disposizione dei fori corrispondente non garantiscono una durata equivalente.

Domande frequenti sulla durata delle cerniere industriali

Le cerniere industriali non hanno una durata di vita universale espressa in anni. La loro vita utile dipende dai cicli operativi, dal carico e dall’allineamento, dall’ambiente, dalla struttura della cerniera, dalla manutenzione e dal limite funzionale della porta nel suo complesso. Una porta di servizio utilizzata sporadicamente e un pannello di accesso a un macchinario aperto durante ogni turno di produzione possono utilizzare lo stesso modello di cerniera e usurarsi a ritmi molto diversi.

Un rapporto sui cicli specifico per un determinato modello può costituire un elemento di prova. Le registrazioni sul campo ne costituiscono un altro. Nessuno dei due diventa un durata di vita delle cerniere industriali previsione fino a quando non saranno definite le condizioni di prova, le condizioni operative effettive e il punto finale accettabile.

Per le cerniere a oscillazione libera presenti su sportelli di apparecchiature, protezioni, pannelli di accesso e involucri, la durata utile viene solitamente valutata in base all’allineamento, al movimento, alla tenuta e alle condizioni strutturali. Le cerniere a coppia, a smorzamento e a controllo di posizione richiedono un’ulteriore misurazione delle prestazioni, poiché possono perdere la capacità di tenuta pur continuando a ruotare.

La durata di vita delle cerniere industriali ha tre punti finali

La frase “quanto dura una cerniera?” è incompleta finché non si definisce il significato di “durare”. Una cerniera può rimanere fisicamente fissata alla porta anche molto tempo dopo aver smesso di sostenerla correttamente. Un’altra cerniera può sviluppare un gioco misurabile mentre la porta continua a funzionare in modo sicuro e regolare. Si tratta di condizioni ingegneristiche diverse.

Per la maggior parte delle porte delle apparecchiature, la durata operativa dovrebbe essere definita prima di avviare la pianificazione degli acquisti o della manutenzione. Il limite potrebbe essere la caduta della porta sul bordo dello scrocco, la forza di apertura ammissibile, il gioco consentito delle cerniere, le condizioni di ritenzione dei perni, l’allineamento delle guarnizioni o un altro requisito specifico del progetto. Senza tale limite, il fatto che la porta “si apra ancora” può nascondere una porta che si sta progressivamente spostando dalla sua posizione.

L’età anagrafica è il punto di partenza più debole

L'età cronologica è facile da calcolare, motivo per cui viene spesso confusa con la durata di vita utile. Non indica quante volte la cerniera si è mossa, quanto fosse ampia la porta, se la porta sia stata sbattuta o se la cerniera abbia trascorso anni in un ambiente interno asciutto o mesi in un ambiente umido contenente cloruro.

Iniziamo con le prove più solide disponibili riguardo alla cerniera e al montaggio effettivi:

1. Un rapporto specifico per ogni modello che identifica il campione, il numero di cerniere, il serramento o la porta, il carico, il movimento, l’ambiente, i punti di ispezione e i criteri di rottura.
2. Un prototipo o un test su porta completa che riproduce l'assemblaggio definitivo e registra le variazioni rispetto a una linea di riferimento iniziale.
3. Cronologia di manutenzione relativa alla stessa cerniera, alla struttura della porta, al metodo di installazione e all'ambiente operativo.
4. Una dichiarazione relativa al ciclo di fornitura la cui base di verifica non è ancora disponibile.

Il quarto punto è un'indicazione, non una previsione. Un semplice numero non è in grado di indicare se una cerniera sia stata sottoposta a cicli di prova senza un carico significativo o se l'intera porta sia rimasta allineata. Prima di utilizzare i dati forniti dal produttore in una stima della durata in campo, è necessario esaminare il carico, il fissaggio, il movimento, l'ambiente, i punti di ispezione e i criteri di guasto descritti nel metodo di prova dei cicli delle cerniere industriali.

Trasformare l'utilizzo delle porte in cicli annuali

Per stimare la durata utile è necessario un conteggio dei cicli operativi. Si inizi dall’evento rilevante per l’apparecchiatura. Nel caso di uno sportello di accesso di routine, un ciclo può corrispondere a un’apertura e una chiusura complete. Se gli operatori effettuano frequentemente movimenti parziali, bloccano lo sportello contro un fermo o invertono la direzione prima che abbia completato la corsa, è opportuno registrare tali comportamenti separatamente, anziché considerare ogni evento come identico.

Una stima manuale può essere sufficiente per un locale che viene aperto raramente. Le apparecchiature utilizzate con maggiore frequenza richiedono prove più concrete: il conteggio degli eventi del controller, il registro degli accessi, i registri di manutenzione, il conteggio degli impulsi dell’interruttore della porta o un breve studio osservazionale condotto su turni rappresentativi. Prestare attenzione ai conteggi duplicati. Un interruttore di sicurezza può cambiare stato più di una volta durante un singolo evento di accesso, mentre un registro di manutenzione può registrare l’ordine di lavoro ma non ogni movimento della porta.

Cosa significano 30.000 cicli all’anno

Si ipotizzi che lo sportello di un'apparecchiatura compia 60 cicli di apertura e chiusura per turno, funzioni per due turni al giorno e sia in funzione 250 giorni all'anno. Questi dati rappresentano un calcolo esemplificativo e non costituiscono né una specifica tecnica dei prodotti HTAN né un dato relativo a un cliente.

60 × 2 × 250 = 30.000 cicli all'anno

Aggiungere i cicli di messa a punto e manutenzione qualora non fossero già inclusi. Registrare inoltre eventuali eventi anomali quali aperture brusche, carico del vento, vibrazioni dovute al trasporto, l’utilizzo della porta come appiglio da parte dei tecnici o l’urto della porta contro il fermo. Sebbene possano essere pochi, tali eventi possono causare danni maggiori rispetto a un normale ciclo controllato.

Un rapporto ciclico non è una data di guasto

Supponiamo che un rapporto ipotetico indichi che il gruppo sottoposto a prova abbia completato 100.000 cicli senza superare i criteri di guasto specificati. Dividendo tale risultato per il carico di lavoro annuale indicativo di 30.000 cicli, si ottiene un numero di cicli equivalente pari a 3,3 anni.

Quel calcolo non non Ciò non dimostra che la cerniera si guasterà dopo 3,3 anni. Né dimostra che la garanzia sia di 3,3 anni. È possibile che il rapporto sia stato concluso mentre il campione era ancora funzionante. Il suo valore è più limitato: il campione sottoposto a prova ha dimostrato le prestazioni dichiarate per 100.000 cicli nelle condizioni registrate.

Il rapporto è utile solo come riferimento per la pianificazione:

• Se l'attività sul campo è effettivamente comparabile, il rapporto aiuta a individuare i punti di controllo prima che l'esposizione dimostrata sia esaurita.
• Se le condizioni operative sul campo sono più difficili, tale rapporto risulta ottimistico e occorre disporre di dati raccolti in condizioni reali.
• Se il test si è concluso senza che si verificassero guasti, il risultato è una durata di funzionamento comprovata, non la distribuzione statistica della vita utile del prodotto.
• Se il rapporto non specifica i criteri di non conformità, il totale del ciclo non può indicare se l’allineamento, il gioco, la forza di apertura o la ritenzione siano rimasti accettabili.

Questa distinzione permette di evitare un errore comune nell’ambito degli acquisti: trasformare un contatore di laboratorio in un impegno di calendario, tralasciando tutte le condizioni che conferivano significato a quel contatore.

La gravità dell'infrazione modifica il risultato

Il conteggio dei cicli misura la ripetizione. Non misura automaticamente la gravità. Due ante possono compiere lo stesso numero di movimenti, generando tuttavia pressioni sui cuscinetti, flessioni, urti, contaminazione e corrosione diverse a livello della cerniera.

Non esiste un fattore di ridimensionamento universale valido per queste differenze. Applicare una percentuale di riduzione arbitraria non fa altro che fornire una stima che sembra più precisa. Utilizzate il rapporto di ciclo come riferimento, individuate ogni discrepanza significativa e lasciate che siano le misurazioni sul campo a determinare se l’intervallo di ispezione debba essere ridotto.

L'Assemblea può far invecchiare prematuramente la cerniera

Una cerniera può essere realizzata correttamente e tuttavia presentare segni di usura precoce una volta montata sull’apparecchiatura finale. La porta, il telaio, gli elementi di fissaggio, le saldature, i fermi, il chiavistello, la guarnizione e la cerniera formano un unico sistema meccanico. Se tale sistema costringe il perno a sostenere un carico o a compensare un errore di allineamento non presente nella configurazione di validazione, la stima della durata a livello di componente non è più rappresentativa dell'installazione.

Si considerino due cerniere installate su una porta alta di un'apparecchiatura. Ciascuna cerniera ruota liberamente prima del montaggio. La superficie di montaggio superiore viene leggermente spostata fuori piano durante la saldatura del telaio, mentre la cerniera inferiore rimane a squadra. Entrambi i perni sono sufficientemente resistenti per il peso nominale della porta, ma gli assi di installazione sono incompatibili. La chiusura della porta provoca una torsione elastica delle ante e concentra il contatto in prossimità di un'estremità del perno. Il carico indicato a catalogo non è il problema. Il montaggio consuma il gioco e compromette la stabilità di fissaggio in modo non uniforme.

L'esempio è di natura concettuale e non descrive un progetto di un cliente né un test su un prodotto HTAN.

La larghezza della porta e la distanza tra le cerniere sono importanti per lo stesso motivo. La gravità agisce sul baricentro della porta nel suo complesso, non sul punto indicato nella scheda tecnica della cerniera. La flessione del telaio può spostare l’asse effettivo sotto carico. Un fermo può provocare una brusca reazione quando la porta è completamente aperta. Il chiavistello può riportare temporaneamente in posizione una porta che si è abbassata e nascondere la variazione mentre è chiusa. Queste interazioni devono essere risolte durante la scelta delle cerniere per gli armadi industriali. Ai fini della pianificazione della durata di vita, confrontare l’assemblaggio finale con la porta, il percorso di carico e le condizioni di montaggio rappresentati dalla documentazione di validazione originale.

L'ambiente determina il meccanismo di danno

L'ambiente non si limita ad accelerare lo stesso processo di invecchiamento, ma può anche determinarne uno diverso.

Una cerniera interna pulita può subire alterazioni principalmente a causa dell’usura da scorrimento a livello del perno, del foro, della boccola o delle superfici di spinta. La polvere può aumentare l’abrasione. Il lavaggio può rimuovere o diluire il lubrificante e mantenere umide le fessure. I cloruri possono causare un attacco localizzato anche quando la maggior parte della superficie in acciaio inossidabile appare ancora pulita. La temperatura può modificare la viscosità del lubrificante, il gioco tra il perno e la boccola in polimero, la forza di tenuta o le dimensioni relative di materiali dissimili. Le vibrazioni possono influire sulla tenuta del perno e sui giunti di montaggio anche quando la porta viene aperta raramente.

Ecco perché il nome del materiale da solo non è sufficiente a determinare la durata di servizio di una cerniera industriale. Il termine “acciaio inossidabile” non descrive il perno, il fermo, la boccola, gli elementi di fissaggio, il telaio circostante, le condizioni della superficie o gli agenti chimici a cui è esposta. Anche il programma di manutenzione deve essere adeguato alla struttura della cerniera. L’aggiunta di grasso a un modello progettato per funzionare a secco o l’utilizzo di un rivestimento autolubrificante può aggravare la contaminazione anziché prolungarne la durata.

Registrare l’effettivo grado di esposizione e il punto in cui ha inizio il deterioramento. La corrosione sul bordo di una lamella, un anello di detriti su una superficie di spinta, residui neri lungo la giuntura di un perno e la presenza diffusa di polvere sulle superfici fisse non hanno lo stesso significato. Mantenere lo stato in cui è stato trovato il pezzo abbastanza a lungo da poter identificare la causa prima che la pulizia o la lubrificazione ne eliminino le tracce.

Creare una linea di riferimento per le porte installate

La durata residua non può essere determinata da una fotografia scattata dopo la comparsa di un problema. Il confronto più significativo è quello con lo stato precedente, in condizioni note. Stabilire il valore di riferimento dopo che l’apparecchiatura è stata installata, livellata, fissata, dotata della ferramenta definitiva per le porte e collaudata per l’uso.

Non stabilire limiti di accettabilità dopo aver visionato il risultato. I limiti devono derivare dai requisiti funzionali e di sicurezza dell’apparecchiatura, da un disegno approvato, da un campione convalidato o da una specifica di manutenzione approvata. Qualora non esistano limiti, registrare innanzitutto i dati e ottenere una decisione tecnica prima di convertire un’osservazione in un risultato di “conforme” o “non conforme”.

Assicurarsi che il metodo sia ripetibile

Una lettura della fessura con la porta chiusa non può essere confrontata direttamente con una rilevata mentre la porta è aperta. La forza di apertura misurata sulla maniglia non può essere confrontata con una trazione successiva effettuata vicino al bordo della porta. La temperatura, l’angolo di apertura della porta, il punto di applicazione della mano, la direzione del carico, lo stato del chiavistello e il sistema di riferimento della misurazione devono essere indicati accanto al risultato. In caso contrario, una variazione normale potrebbe sembrare usura, oppure l’usura reale potrebbe passare inosservata a causa di misurazioni incoerenti.

Concentrati sul cambiamento, non sul rumore di fondo

Una misurazione indica lo stato. Una sequenza indica la direzione e la velocità. Questa differenza è alla base della manutenzione basata sullo stato.

Una variazione graduale della fessura della porta, che rimane stabile nel corso di diversi intervalli di ispezione, è diversa da una variazione più piccola che raddoppia tra due controlli recenti. Il secondo andamento merita attenzione perché il tasso è cambiato. I detriti metallici recenti, comparsi dopo un lungo periodo di stabilità, possono fornire informazioni più significative rispetto a un deposito più vecchio e più consistente. Un segno di usura che si sposta solo durante il trasporto indica un carico di lavoro diverso rispetto a uno che si sposta durante ogni turno operativo.

Un registro pratico dovrebbe contenere:

• data, identificativo dell'apparecchiatura, posizione della cerniera, codice della cerniera o revisione del disegno e data di installazione, se nota;
• cicli stimati o contati dall'ultima ispezione;
• configurazione delle porte, accessori e qualsiasi variazione della massa o del baricentro;
• eventi ambientali o operativi che potrebbero aver modificato il servizio;
• le misurazioni effettive, le fotografie e il metodo di misurazione;
• gli interventi di manutenzione effettuati e se la lettura è stata effettuata prima o dopo tali interventi.

ISO 17359:2018 fornisce indicazioni generali per l'implementazione di un programma di monitoraggio delle condizioni delle macchine. Non definisce limiti di allarme specifici per le cerniere, né intervalli di ispezione o criteri di sostituzione. Questi devono comunque essere determinati in base alla funzione dell'attrezzatura, al rischio, alla struttura della cerniera e al tasso di variazione osservato.

Se il cambiamento principale consiste in un abbassamento del bordo di chiusura, utilizzare la diagnosi dell’affossamento della cerniera della porta industriale per distinguere l’usura dalla deflessione del telaio, dal movimento dei dispositivi di fissaggio e dall’allineamento. La misurazione dell’abbassamento della porta è solo un indicatore dello stato fino a quando non siano state individuate l’interfaccia mobile e la causa principale.

Individuare l'interfaccia che sta invecchiando

La sostituzione della cerniera è utile solo quando è proprio la cerniera a non funzionare più correttamente. Prima di intervenire sul gruppo, sostenere la porta seguendo la procedura di sicurezza approvata per l'apparecchiatura e verificare il movimento in corrispondenza di ciascun punto di collegamento.

• All'interno della cerniera: il perno si sposta rispetto al foro o alla boccola, il gruppo di spinta subisce una variazione, un fermo si sposta oppure una lama o un snodo si deforma.
• In allegato: l'anta completa si sposta rispetto alla porta o al telaio, una linea di riferimento del dispositivo di fissaggio si rompe, una saldatura si incrina o la superficie di appoggio si assesta.
• Nella struttura portante: la cerniera e la staffa si spostano insieme a causa della flessione del rivestimento della porta, del profilo del telaio, del rinforzo o della piastra di montaggio.
• Altre parti del sistema di chiusura: la guarnizione, il fermo, il limitatore, la soglia, il cavo o il pannello adiacente esercitano una resistenza mentre la cerniera rimane stabile.

Contrassegnare i punti di collegamento prima di allentare i dispositivi di fissaggio. Modificare quindi uno stato dell’assieme alla volta. Sostenendo la porta è possibile eliminare il carico laterale dovuto alla forza di gravità. Rilasciando un fermo è possibile eliminare la forza di trazione. Scollegando un collegamento rimovibile omologato è possibile isolare la resistenza esterna. Ogni modifica dovrebbe rispondere a una domanda; diverse regolazioni simultanee cancellano le tracce.

La parte usurata e la causa principale potrebbero anche essere diverse. La boccola può essere il componente usurato, mentre la causa dell'usura potrebbe essere rappresentata da assi incompatibili, da una porta molto decentrata o dall'ingresso di materiale abrasivo. Sostituendo solo la boccola si ripristina il gioco, ma non si risolve il problema di fondo.

Proseguire, riparare o sostituire

La decisione dovrebbe tenere conto delle condizioni attuali, del tasso di variazione, della funzione e delle conseguenze. L’età, di per sé, va semplicemente riportata nella documentazione, senza costituire il fulcro della decisione.

La lubrificazione non sostituisce automaticamente la sostituzione. Può riportare a condizioni di funzionamento un giunto lubrificato quando sono noti il lubrificante approvato, il metodo di accesso e l'intervallo di manutenzione. Non può riparare una crepa, ripristinare il materiale perduto, fissare un perno che si sta spostando, raddrizzare un'anta deformata né allineare assi di cerniera incompatibili.

La sostituzione non è completa nemmeno quando la nuova cerniera scorre senza intoppi con la porta priva di carico. Reinstallare gli ultimi componenti della porta, ripristinare il carico operativo, far compiere alla porta l’intero ciclo di movimento e verificare le stesse misurazioni funzionali utilizzate in fase iniziale. La decisione relativa alla manutenzione riguarda il sistema installato.

Evitare che il prossimo snodo ripeta lo stesso errore

Conservare la cerniera rimossa fino a quando non sia stata identificata l’interfaccia di innesco. Prendere nota dell’orientamento e della posizione in cui era installata. Fotografare i residui e i segni di riferimento prima della pulizia. Conservare perni, rondelle, boccole, fermi, elementi di fissaggio e cerniere accoppiate associate alla porta corretta. In caso di crepe o deformazioni gravi, non danneggiare la frattura o la superficie di contatto durante la rimozione.

Confronta quindi la soluzione proposta con il requisito originale:

• La porta è stata dotata di una finestra, di un display, di una protezione, di un cavo assemblato, di un isolante o di altri elementi che ne aumentano la massa?
• La frequenza di accesso è cambiata da quando l'apparecchiatura è stata immessa sul mercato?
• L'ancoraggio, il trasporto, la saldatura di riparazione o la sostituzione della guarnizione hanno modificato l'allineamento o la forza di chiusura?
• Il ricambio presenta la stessa struttura in termini di perno, boccola, spinta, sistema di fissaggio, materiale, finitura e lubrificazione, anziché limitarsi a corrispondere ai fori di montaggio?
• Il valore di riferimento verrà registrato nuovamente dopo che la porta completa sarà stata rimessa in servizio?

Una durata di vita breve e ricorrente costituisce una prova significativa. Ciò significa che il team di manutenzione dovrebbe smettere di considerare la cerniera come un componente di consumo isolato e riesaminare le condizioni operative o di assemblaggio che la danneggiano ripetutamente.

Inviate prove concrete, non una stima dell’aspettativa di vita

Un fornitore non può stimare la durata di vita di una cerniera industriale basandosi esclusivamente sul peso della porta e su una fotografia. Per una valutazione utile, fornite il disegno della cerniera o il codice articolo, le dimensioni complete della porta e la massa in movimento, la posizione del baricentro (se disponibile), il numero di cerniere e la loro distanza reciproca, le sezioni della porta e del telaio, il metodo di fissaggio, il campo di funzionamento, i cicli contati o stimati, l’ambiente, la cronologia della manutenzione, le misurazioni di riferimento, le misurazioni attuali e fotografie nitide del primo punto di contatto soggetto a usura.

Qualora fosse necessaria una soluzione sostitutiva, esaminare la gamma di cerniere industriali disponibili solo dopo aver raccolto i dati relativi alle condizioni di esercizio e alle prove di guasto. Una forma familiare o una disposizione dei fori corrispondente non garantiscono una durata equivalente.

Domande frequenti sulla durata delle cerniere industriali