Frantumatori idraulici per estrazione mineraria e cave: adattamento al lavoro pesante

Cosa distingue l’estrazione mineraria e la cava da tutte le altre applicazioni dei frantumatori?

La caratteristica distintiva del lavoro nelle attività estrattive e nelle cave non è la durezza della roccia, bensì il ciclo di lavoro. Un demolitore per cantieri opera in modo intermittente: frantuma per trenta secondi, viene sollevato, ruotato, riposizionato e il ciclo si ripete. Il tempo di inattività tra un impatto e l’altro consente all’olio idraulico di raffreddarsi, alle guarnizioni di rilassarsi leggermente e alla punta dello scalpello di raffreddarsi. Un demolitore per cave, invece, utilizzato per la frantumazione secondaria accanto a una trituratrice a ganasce, opera ininterrottamente per blocchi di due ore con tempi minimi di riposizionamento. La temperatura dell’olio aumenta e rimane elevata. Le guarnizioni funzionano vicino al loro limite termico senza periodi di recupero. Le punte degli scalpelli subiscono cicli di riscaldamento e raffreddamento più rapidi rispetto alle applicazioni edili, poiché la roccia è più dura e il tempo di contatto per ogni posizione è maggiore.

La conseguenza è che un frantumatore specificato esclusivamente in base al peso del portatore e alla durezza della roccia — senza tenere conto del ciclo di lavoro — raggiungerà i propri limiti di servizio molto prima rispetto agli intervalli indicati nelle specifiche pubblicate. Le guarnizioni di qualità edilizia, progettate per durare 1.800–2.200 ore in condizioni di utilizzo normali, possono fornire una durata di soli 900–1.100 ore in un’operazione continua in cava. La vita utile delle scalpelle si riduce in proporzione. La pressione di azoto negli accumulatori subisce una deriva più rapida a causa dei cicli termici. L’operatore che ispeziona l’attrezzatura secondo il programma previsto per l’uso edilizio, ma la impiega in cava, riscontrerà problemi già a metà di ciascun intervallo e si chiederà il motivo.

La durezza della roccia determina la classe energetica necessaria; il ciclo di lavoro determina invece come tale classe energetica debba essere specificata e mantenuta. Entrambi i parametri sono obbligatori. L’errore di approvvigionamento più comune nell’estrazione in cava consiste nel selezionare la classe energetica corretta sulla base della durezza della roccia, per poi acquistare un’unità di tipo edilizio appartenente a tale classe, poiché costa meno di un’unità di tipo minerario con la stessa potenza energetica nominale. Le due unità presentano identici valori nelle schede tecniche, ma differiscono per quanto riguarda i materiali delle guarnizioni, la progettazione dell’accumulatore e lo spessore delle pareti della carcassa. Dopo sei mesi di funzionamento continuo in cava, tale differenza risulta evidente nei registri di manutenzione.

Quattro tipi di roccia — Specifica del frantumatore, utensile, metodo di percussione, nota sul campo

La tabella procede dal tipo di roccia più tenera a quello più duro, abbinando la classe del frantumatore a ciascun tipo di roccia e indicando il metodo di percussione che gli operatori provenienti dal settore edile commettono più frequentemente in errore per ciascuno di essi.

Frantumazione secondaria in prossimità dei frantoi: l'applicazione che consuma più rapidamente le attrezzature

La frantumazione secondaria — ossia la riduzione di massi di dimensioni eccessive che non possono entrare nell’imbocco di un frantumatore a mascelle — è l’applicazione che accelera l’usura del frantumatore più di quasi ogni altro compito in cava. Le cause sono cumulative. Il frantumatore opera con un alto ciclo di lavoro, poiché il materiale di dimensioni eccessive arriva in continuo e il frantumatore non può proseguire finché l’ostruzione non viene rimossa. L’operatore lavora sotto pressione temporale, il che porta ad adottare scorciatoie: mantenere troppo a lungo la posizione su una superficie che non si sta fratturando, aumentare la pressione verso il basso oltre la forza operativa nominale o inclinare il punteruolo rispetto alla verticale per raggiungere un masso posizionato in modo scomodo. Ogni scorciatoia carica la zona di ritenzione e la boccola anteriore in modi che accelerano l’usura da due a tre volte rispetto a un’operazione disciplinata.

L'adattamento che prolunga la vita del frantumatore nella frantumazione secondaria è di tipo posizionale: non avvicinarsi mai a un masso dal punto più alto se il masso è mobile. Un masso di dimensioni eccessive e instabile che si sposta al primo colpo trasmette una forza laterale al gambo della punta. Un singolo evento significativo di carico laterale provoca un'usura dei perni di ritenzione maggiore rispetto a un'intera giornata di frantumazione verticale eseguita con rigore. La procedura corretta prevede di stabilizzare il masso con il caricatore prima di attivare il frantumatore — due secondi per incastrarlo, quindi procedere alla frantumazione. Gli operatori che apprendono questa tecnica fin dall'inizio aumentano gli intervalli di sostituzione della punta e dei perni di ritenzione del 40–50% rispetto agli operatori che trattano ogni masso di dimensioni eccessive come se fosse fissato al suolo.

Per le cave che eseguono in continuo la frantumazione secondaria ad alto volume di produzione, la soluzione a lungo termine più efficiente è un sistema a braccio per frantumatore su basamento montato sopra l’ingresso del frantumatore, anziché un frantumatore montato su escavatore che richiede continui riposizionamenti. Il sistema su basamento opera, per progettazione, al ciclo di lavoro nominale; il suo circuito idraulico è dimensionato per il funzionamento continuo e il braccio posiziona correttamente il frantumatore su ogni masso senza necessità di riposizionare il veicolo di supporto. Il frantumatore montato su escavatore utilizzato per la frantumazione secondaria è una soluzione temporanea che funziona bene con frequenze di sovradimensionamento basse o medie, ma diventa un collo di bottiglia — e un acceleratore dell’usura delle attrezzature — in presenza di elevati tassi di sovradimensionamento.