Carrello elevatore

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Rappresentazione fotorealistica (rendering) di un tipico carrello elevatore a forche

Il carrello elevatore (colloquialmente chiamato anche muletto) è un mezzo operativo dotato di ruote (o meno comunemente cingoli) e generalmente alimentato da motore a combustione interna o da motore elettrico, che viene usato per il sollevamento e la movimentazione di merci all'interno dei depositi di logistica o per il carico e scarico di merci dai mezzi di trasporto.

Riguardo alla funzione dei carrelli elevatori, la norma ISO 5053-1 distingue i carrelli elevatori dagli altri tipi di carrelli industriali, che sono definiti "carrelli non sollevatori". Alcuni carrelli elevatori svolgono anche la funzione di carrelli impilatori: in tal caso si parla di "carrello elevatore impilatore".

Storia

Esempio di carrello elevatore manuale, utilizzato a Bradford (Inghilterra) nel 1918.

Nella metà del XIX secolo la rivoluzione industriale aveva portato ad una velocizzazione dei processi industriali, con la conseguente necessità di movimentare i materiali più velocemente. A tale scopo erano utilizzati carrelli a sacchi spostati manualmente, attraverso apposite impugnature. Altre attrezzature di lavoro utilizzate in questo periodo per la movimentazione dei materiali erano paranchi e carrelli industriali manuali su quattro ruote.
Alla fine del XIX secolo risale l'invenzione del carrello elevatore manuale, che permetteva di sollevare i carichi solo da pochi centimetri da terra. Tali carrelli elevatori manuali, a differenza degli altri strumenti precedentemente utilizzati, permetteva sia di sollevare sia di movimentare i carichi, per cui potevano già essere definiti dei "carrelli elevatori", anche se azionati dalla forza umana. Esempi di questi carrelli elevatori manuali erano il modello brevettato da R.M. Van Sickler nel 1867 e il modello brevettato da Samuel C. Derby nel 1887.

La nascita del carrello elevatore spesso viene fatta risalire erroneamente al 1917, quando l'inventore statunitense Eugene Clark realizzò il primo carrello industriale a combustione interna controbilanciato con caricamento frontale, chiamato "Tructractor". Al tempo Eugene Clark era direttore amministrativo della Clark Equipment Company, formatasi nel 1916 dalla fusione della Celfor Tool Company con la Buchanan Electric Steel Company.
Il Tructractor era equipaggiato con motore a benzina a 4 cilindri LeRoi ed era prodotto in due modelli, con capacità di carico di 1,8 e 4,5 tonnellate. Essendo caricato e scaricato manualmente, non era in realtà un "carrello elevatore", bensì un carrello industriale. I primi carrelli elevatori propriamente detti (non manuali) furono invece sviluppati da Yale nel 1923 e dalla Clark Equipment Company nel 1924. Il modello di Yale era un carrello elevatore elettrico dotato di forche e montante, per cui è considerato il primo carrello elevatore elettrico, mentre il modello della Clark era una modifica del trattore Duat precedentemente introdotto dalla stessa azienda ed è considerato il primo carrello elevatore a combustione interna.

Il sistema di sollevamento idraulico era già stato inventato da William T. Harris nel 1913, ma solo nel 1928, con il carrello elevatore "Tructier", la Clark Equipment Company introdusse il sistema idraulico di sollevamento nei carrelli elevatori, sostituendo così il precedente sistema di sollevamento tramite funi e catene.
Fino alla fine degli anni '30 la diffusione dei carrelli elevatori era frenata dal fatto che i pallet del tempo (che erano stati inventati nel 1924) non avevano formati standard, per cui spesso erano troppo piccoli o troppo grandi per essere movimentati con i carrelli elevatori. Tale ostacolo fu superato con il brevetto del 1939 di George G. Raymond, fondatore della Raymond Handling Concepts Corporation.

Un carrello elevatore a forche utilizzato nel 1943, durante la seconda guerra mondiale, con una rudimentale struttura di protezione antiribaltamento (ROPS)

Durante la seconda guerra mondiale si diffuse l'utilizzo dei pallet come sistema di carico e di conseguenza si diffuse l'utilizzo del carrello elevatore. Nello stesso periodo furono prodotti i primi carrelli elevatori controbilanciati, che garantivano una maggiore stabilità dei carrelli elevatori. Nel 1943 la Clark Equipment Company sviluppò inoltre il primo carrello elevatore con pneumatici, pensato per potere svolgere operazioni fuoristrada. Qualche anno dopo, nel 1947, vide la luce anche il primo carrello elevatore diesel.

Negli anni '50 il carrello elevatore si diffuse anche in Italia, dove venne chiamato con il nome "muletto" in quanto svolgeva funzioni che prima erano svolte dai muli. Negli stessi anni si diffusero anche i primi carrelli elevatori cabinati, più sicuri per il guidatore. Al 1988 risale invece il primo carrello elevatore multidirezionale.

Nel corso degli anni i carrelli elevatori si sono evoluti con l'applicazione delle nuove tecnologie, migliorandone le prestazioni, il comfort, l'ergonomia per il conducente e la sicurezza. Le moderne elettroniche di bordo prevedono un display multifunzione, dove vengono visualizzate le informazioni di base (stato di carica, modalità di esercizio, ore di esercizio, data e ora, ecc.) e le informazioni tecniche.

Sono ad esempio di epoca recente l'applicazione di una cabina di protezione per l'abitacolo del conducente (detta struttura di protezione antiribaltamento o ROPS), così come l'abolizione del cambio manuale a favore della trasmissione automatica, l'utilizzazione del servosterzo e le applicazioni dell'elettronica in grado di sovrintendere alle operazioni principali.

Al giorno d'oggi sono attive molte aziende costruttrici di questo tipo di mezzo. Molte sono realtà operanti in ambito locale, mentre sul mercato mondiale anche nel 2010 si è confermato leader il marchio Toyota.

Descrizione e componenti

Le principali parti di un comune carrello elevatore sono:

Parti principali di un carrello elevatore a forche

Accessori di presa e sollevamento

Nella sua versione più comunemente usata, il carrello elevatore è dotato di due bracci anteriori paralleli in metallo (le cosiddette "forche"), che gli consentono la presa e la movimentazione di pallet o altri carichi aventi ingombri e forma compatibili con il sollevamento con forche.

Accessorio di carrello elevatore per la movimentazione di barili

Esistono carrelli elevatori con forche rotabili o telescopiche o con accessori diversi dalle forche, ad esempio per la movimentazione di particolari unità di carico (come bobine, fusti, elettrodomestici, ecc.) oppure accessori che permettono di afferrare il carico, cassoni da svuotare (detti anche "ribaltacassoni"), ecc.
A seconda del tipo, gli accessori possono essere parte integrante del carrello elevatore oppure installati al posto delle forche come "attrezzature intercambiabili" oppure installati infilandoli nelle forche.

Montante e carrello

Nella parte anteriore del mezzo vi è il cosiddetto "montante", dove scorre il carrello al quale sono collegate le forche o altri accessori di presa e sollevamento. Tali elementi sono mossi attraverso un sistema idraulico di sollevamento e sono responsabili del sollevamento, abbassamento e inclinazione del carico.

Nel caso più semplice e meno usato, il montante è costituito da una singola colonna posizionata al centro del carrello elevatore, sul quale si muove il carrello fino ad un'altezza massima pari all'altezza del montante: si parla in tal caso di "monomontante"; nel caso in cui il montante sia costituito non da una singola colonna bensì da un binario di due colonne, si parla di "montante simplex" o "montante singolo".

Più comunemente si utilizzano montanti costituiti da una struttura telescopica composta da due o più coppie colonne (o "binari" o "slitte") inserite una nell'altra ed azionate da martinetti idraulici: a seconda del numero di coppie di colonne si parla di montante duplex (due coppie colonne), triplex (tre coppie di colonne) e quadruplex (4 coppie di colonne).
I montanti duplex si suddividono a loro volta in montante duplex telescopico (o "montante ZT") e montante duplex con sollevamento aggiuntivo (o "montante ZZ"). Usando una terminologia simile, il montante triplex è anche chiamato "montante telescopico triplo con sollevamento aggiuntivo" (o "montante DZ").

I montanti duplex e triplex sono anche distinti in SAL (senza alzata libera) oppure GAL (grande alzata libera); ciò dipende dalla presenza o meno del pistone di sollevamento centrale che permette alle forche di essere sollevate fino alla fine del montante prima che questo aumenti il suo ingombro.[senza fonte] Il tipo di montante più comune è il triplex, in quanto permette di raggiungere altezze considerevoli nonostante con le forche a terra il montante rimanga molto basso. La visibilità è inoltre maggiore su questo tipo di montanti, quando il pistone centrale di sollevamento viene sostituito da due pistoni laterali permettendo così all'operatore di avere una migliore visibilità.

Alimentazione

Esistono sia carrelli elevatori manuali sia carrelli elevatori motorizzati. Nel caso dei carrelli elevatori motorizzati, sono generalmente utilizzati motori a combustione interna (diesel, a benzina, GPL o gas naturale compresso) oppure motori elettrici.

L'utilizzo dei carrelli elevatori con motore a combustione interna è evitato in luoghi chiusi, soprattutto se poco ventilati, a causa dei livelli sonori (rumore) e dei gas esausti associati ad essi.

Locomozione

I carrelli elevatori sono solitamente provvisti di ruote come mezzo di locomozione, che possono essere pneumatici o ruote piene.

Le ruote piene (chiamate anche "gomme superelastiche") sono composte interamente di gomma, senza camera d'aria all'interno. Tale tipo di gomme evita imprevisti quali le forature (ma non l'usura delle ruote), sopporta un carico maggiore e, nel caso di guida all'interno di edifici (quindi non su strada o fuori strada) garantisce al mezzo una migliore stabilità rispetto alle ruote pneumatiche.

Si utilizzano generalmente carrelli elevatori con 3 o 4 ruote: 3 ruote nel caso in cui siano necessarie manovre in spazi ristretti (come all'interno di un magazzino con corsie più strette del solito) e 4 ruote per gli utilizzi più gravosi.

Al contrario di quasi tutti gli altri mezzi di trasporto su ruote, solitamente le ruote posteriori di un carrello elevatore sono sterzanti mentre le ruote anteriori sono fisse.

Posto di guida

Posto di guida di un comune carrello elevatore (Toyota L&F Geneo 25)

A seconda del tipo, i carrelli elevatori possono essere guidati dall'operatore seduto sul carrello elevatore (spesso all'interno di una cabina), in piedi sul carrello, a piedi o ad una estremità del carrello elevatore.

I carrelli elevatori sono provvisti di comandi per la guida (tra cui: volante o joystick per comandare lo sterzo, pedale freno, pedale acceleratore, leva avanti/indietro per procedere in avanti o in retromarcia, leva del cambio e volante) e comandi per l'azionamento delle forche o degli altri eventuali accessori. Nel caso di carrelli elevatori a forche, generalmente sono presenti una leva di sollevamento per alzare e abbassare le forche e una leva per inclinare il montante in avanti o indietro (brandeggio). I carrelli elevatori a forche possono anche essere dotati di funzioni quali lo spostamento laterale delle forche e l'allargamento/stringimento delle forche.

I carrelli moderni sono provvisti di variazione automatica della velocità; di conseguenza il movimento viene comandato in assenza del pedale della frizione. Sui carrelli a motore endotermico, insieme ad acceleratore e freno, è possibile trovare un terzo pedale, posizionato a sinistra del freno, denominato "inching control", che agisce sul freno disinserendo al tempo stesso la trasmissione.

Tipi

I carrelli elevatori possono avere dimensioni e capacità di sollevamento (in termini di peso del carico sollevato ed altezza di sollevamento) assai diverse. Si va dal transpallet manuale o elettrico (che è un carrello elevatore caratterizzato da ingombro molto minore, in quanto timonato e sprovvisto di cabina di guida) a carrelli elevatori molto più ingombranti, ad esempio quelli che consentono l'elevazione di interi container anche di peso e mole considerevole.

In commercio esistono vari tipi di carrelli elevatori. La norma tecnica internazionale ISO 5053-1 Industrial trucks — Vocabulary - Part 1: Types of industrial trucks, adottata in Italia attraverso la norma UNI ISO 5053-1 Carrelli industriali - Vocabolario - Parte 1: Tipi di carrelli industriali, indica i seguenti tipi di carrelli elevatori:

Carrello elevatore controbilanciato

Nei carrelli elevatori controbilanciati il motore del veicolo, indipendentemente dall'alimentazione e dal tipo, è sempre posto sul retro del mezzo, così come l'eventuale batteria, in modo da bilanciare lo spostamento del baricentro verso l'avantreno durante il sollevamento del carico. Nel caso di motori elettrici gran parte del contrappeso necessario viene fornito dalla batteria, mentre in altri casi si provvede all'installazione di opportuna zavorra sul retro del veicolo.

Carrelli elevatori a trazione elettrica

Con il tempo si è assistito al progressivo decadimento dei carrelli con motori elettrici a corrente continua (DC), in quanto le polveri create dal consumo delle spazzole, che periodicamente dovevano essere sostituite, tendevano ad intaccare le parti interne del motore. Vengono progressivamente sostituiti dall'apparizione, sui carrelli elevatori di ultima generazione, di motori elettrici trifase con rotore a gabbia di scoiattolo, che sono privi di spazzole, ma richiedono l'uso di un inverter per ottenere l'alimentazione in corrente alternata. L'azionamento dei motori (trazione e pompa) in corrente alternata, unitamente ai sistemi di frenata rigenerativa, favoriscono il rendimento in termini energetici; il che si traduce in una maggiore autonomia per ogni ricarica della batteria. Lo sviluppo tecnologico della parte elettronica (con i sistemi CAN-BUS) e l'abolizione di componenti come contattori e spazzole, consente di ridurre costi e interventi di manutenzione, oltre a incrementare comfort di guida e affidabilità complessiva della macchina.

Il carrello elevatore alimentato a batterie ha inoltre il vantaggio di poter essere usato in ambienti chiusi perché non emette gas di scarico. Per contro, la zona di ricarica dello stesso deve essere provvista di adeguati impianti di ventilazione a causa della possibile emissione di miscela gassosa esplosiva. Tale miscela di gas idrogeno e ossigeno può svilupparsi durante la fase di carica delle batterie piombo-acido non sigillate (che sono le più diffuse nei carrelli elevatori). Questo tipo di batterie ha però alcune problematiche dovute alla manutenzione continua che esse necessitano. L'acqua distillata che diluisce l'acido all'interno degli elementi va rabboccata ogni due o tre cicli di carica, con dovute accortezze da parte dell'operatore che esegue il rabbocco. Inoltre non è consigliato effettuare ricariche "intermedie" se la batteria non è tra il 40% ed il 20% di carica residua. È sconsigliato inoltre interrompere la fase di ricarica se questa non ha terminato il 100% del ciclo di carica che dura in media dalle 8 alle 12 ore.

Nonostante sia ancora oggi il tipo di batteria più diffusa, essendo, tra tutte, quella con i costi più bassi, sempre più costruttori stanno allestendo i propri carrelli con batterie al gel o al litio. In particolare quella agli ioni di litio (Li-Ion) che permette svariati vantaggi tra cui un risparmio a lungo termine sul consumo medio di energia per la ricarica che dura dalle 2 alle 3 ore per il ciclo completo. Consente inoltre la possibilità di effettuare ricariche "al bisogno" e non necessita di alcun tipo di manutenzione essendo i cristalli di litio sigillati ermeticamente all'interno delle celle. Per questo motivo le batterie al litio non producono emissioni gassose. Unico problema: il costo. Al momento, a parità di caratteristiche, le batteria al litio costano oltre il triplo rispetto a quelle al piombo-acido ed il doppio rispetto a quelle al gel.

Sicurezza

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Simbolo di pericolo associato a zone con passaggio di carrelli elevatori a forche e altri veicoli industriali, definito dalla norma internazionale ISO 7010.

L'utilizzo dei carrelli elevatori presenta dei rischi per la sicurezza delle persone, possibilmente mortali, che sono riconducibili principalmente allo stesso carrello elevatore (ad esempio: presenza di struttura di protezione antiribaltamento, regolarità delle manutenzioni, ecc.), dal particolare ambiente di lavoro dove opera il carrello elevatore e dal comportamento del guidatore.
Alcuni degli scenari più comunemente associati agli incidenti che coinvolgono i guidatori dei carrelli elevatori e le persone nelle vicinanze sono l'investimento di pedoni (ad esempio all'interno di magazzini o esercizi commerciali al dettaglio) e la caduta dei carrelli elevatori dalle zone di carico e scarico merci o nello spazio tra una piattaforma di carico e un mezzo di trasporto o rimorchio non fissato.

Nel periodo tra il 1980 e il 1994 negli Stati Uniti si contarono 1.021 morti per incidenti associati ai carrelli elevatori. I tipi di tali incidenti mortali sono stati identificati nel ribaltamento del carrello elevatore, l'investimento di persone, lo schiacciamento di persone e la caduta del carrello elevatore.

Per ridurre i pericoli per il conducente, il posto di guida dei carrelli elevatori è solitamente protetto con un telaio metallico da carichi eventualmente in caduta dall'alto (struttura di protezione dalla caduta di oggetti dall'alto - FOPS e FOGS) e dai pericoli causati da un eventuale ribaltamento del mezzo (struttura di protezione antiribaltamento - ROPS e TOPS). Per gli usi all'esterno l'abitacolo è spesso chiuso con vetri per proteggere l'operatore dagli agenti atmosferici.
Per ragioni di sicurezza sono solitamente inoltre montati sul tetto indicatori lampeggianti di colore arancione, nonché avvisatori acustici che segnalano l'inserimento della retromarcia del mezzo.

Luci, lampeggiante e sistema di rilevamento dei pedoni installati sul tettucio dell'abitacolo di un carrello elevatore

Alcuni carrelli elevatori sono inoltre equipaggiati di sistemi di rilevamento dei pedoni, che sfruttano apposite telecamere e/o sensori.

Per ridurre il rischio di elevate concentrazioni di monossido di carbonio (CO), formazione di nebbie esplosive e il rischio rumore, nel caso di ambienti di lavoro al chiuso (ad esempio magazzini all'interno di capannoi), si utilizzano carrelli elevatori con motore elettrico, che comunque mantengono rischi residui di incendio ed esplosione (ad esempio per rilascio di idrogeno durante la carica delle batterie), oltre al rischio di contatto con sostanze acide nel caso siano alimentati da accumulatori al piombo, per cui la carica delle batterie viene svolta in apposite aree ventilate e dotate di misure di protezione antincendio, kit antisversamento e, ove siano presenti anche rischi chimici, lavaocchi di emergenza e doccia di emergenza.

Targhetta identificativa con grafico della capacità di carico di un muletto

Per evitare il rischio di sovraccarico del carrello elevatore e in generale l'utilizzo fuori dai suoi limiti operativi, su ogni carrello elevatore sono apposte delle targhette in cui sono indicati tali limiti operativi, spesso in forma di tabelle o grafici. Sulle targhette identificative sono inoltre mostrate informazioni per identificare il carrello elevatore (ad esempio: modello e numero seriale), ai marchi di conformità stabiliti dalle norme (ad esempio: marcatura CE, marcatura UKCA, marcatura UL, ecc.) e altre eventuali informazioni richieste dalle leggi o dalle norme tecniche applicabili.
Le informazioni riportate sulla targhetta del carrello elevatore possono includere ad esempio le seguenti caratteristiche del montante:[senza fonte]

Ai carrelli elevatori è associato anche il rischio di vibrazioni al corpo intero, che può determinare lombalgie e traumi del rachide. Oltre a tale rischio, la guida dei carrelli elevatori è associata ad altri rischi di tipo ergonomico, tra cui l'assunzione prolungata o ripetuta di posizioni scomode, come ad esempio tenere il capo girato durante la guida del muletto.

Normativa e standard

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I carrelli elevatori sono oggetto delle seguenti norme tecniche internazionali ISO:

Targhetta identificativa di un carrello elevatore con l'apposizione del marchio "CE"

Nell'Unione europea i carrelli elevatori per essere messi in commercio devono essere provvisti di marcatura CE.
Le norme tecniche europee CEN/CENELEC sui carrelli elevatori sono elaborati dal comitato tecnico CEN/TC 150 - Industrial Trucks - Safety, che si occupa non solo della sicurezza dei carrelli elevatori, ma anche di altri tipi di carrelli industriali semoventi o manuali.

Negli Stati Uniti la principale norma sui carrelli elevatori è 29 CFR 1910.178 Powered industrial trucks del Code of Federal Regulations.

Note

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