Migliorare la produttività del frantumatore idraulico: consigli per l’uso e l’impostazione dei parametri

La produttività si perde già prima che la punta entri in contatto con il materiale

La maggior parte dei problemi di produttività dei frantumatori idraulici nasce già prima che l’operatore esegua il primo colpo. La portata è impostata al valore massimo perché si ritiene che «più sia meglio». La valvola di sicurezza non è mai stata verificata da quando è stata installata. L’operatore inizia a lavorare nel centro della lastra, poiché è lì che si trova il pezzo più grande. Ciascuna di queste decisioni, prese nella fase di impostazione, determina il limite massimo di prestazioni che il frantumatore può raggiungere per il resto del turno — e ciascuna di esse è errata in un modo specifico, ma correggibile. Il contatto tra scalpello e materiale rappresenta la parte visibile del lavoro. La parte invisibile è invece il circuito idraulico che fornisce potenza al pistone, la pressione verso il basso che trasmette tale potenza alla zona di frattura e la strategia di posizionamento che determina se l’energia viene impiegata per frantumare o viene dissipata sotto forma di calore.

Il risultato controintuitivo, su cui concordano gli operatori esperti e gli specialisti delle attrezzature, è che la portata massima non garantisce la massima produttività. Impostare una portata superiore al punto ottimale di funzionamento del demolitore — generalmente pari all’80–85% della portata massima nominale — aumenta la pressione di ritorno nella tubazione di scarico, rallentando la corsa di ritorno del pistone. Il demolitore opera a una frequenza inferiore, genera più calore e fornisce meno energia efficace per minuto di lavoro rispetto a quanto farebbe con una portata impostata a un livello più basso. L’operatore che osserva il manometro della portata e conclude che «più è meglio» commette un errore logico: una portata d’ingresso maggiore non equivale a una velocità maggiore del pistone, qualora la tubazione di ritorno non sia in grado di gestirla.

Lo stesso principio si applica alla pressione verso il basso. Gli operatori che ritengono che premere più forte faccia penetrare il frantumatore più rapidamente hanno ragione fino a una certa soglia — e torto oltre di essa. Tale soglia corrisponde al punto in cui la corsa del pistone è meccanicamente limitata dalla forza di contatto. Oltre tale punto, un’ulteriore pressione verso il basso non aumenta la profondità di frattura; al contrario, blocca la corsa del pistone e riduce i colpi al minuto (BPM). La regolazione corretta prevede che le cinghie si sollevino leggermente sul lato più vicino, che gli impatti siano regolari e ritmici e che non vi sia alcun rimbalzo. Qualsiasi deviazione da questo schema — il rimbalzo indica una pressione verso il basso insufficiente, mentre un BPM irregolare in assenza di rimbalzo indica una pressione eccessiva — fornisce all’operatore indicazioni precise su cosa regolare.

Quattro leve per la produttività — Regolazione corretta, motivazione del funzionamento, elementi da verificare

La tabella illustra i quattro parametri sotto il diretto controllo dell’operatore durante un turno. La colonna «elementi da verificare» indica il controllo specifico che conferma se la regolazione effettuata sta realmente producendo l’effetto previsto.

Il principio del tagliente in primo luogo e come modifica il tempo di ciclo

Gli operatori esperti nella frantumazione di rocce superano costantemente quelli inesperti, utilizzando lo stesso equipaggiamento e ottenendo lo stesso margine di vantaggio: il tempo di ciclo per ogni singolo pezzo di materiale. La differenza non riguarda la velocità — entrambi gli operatori fanno funzionare la macchina a un numero simile di battiti al minuto (BPM). La differenza risiede nel puntamento. Un operatore inesperto posto di fronte a un masso di 0,8 metri cubi attaccherà il centro, poiché è lì che si trova la superficie più estesa. Un operatore esperto invece cerca il bordo esposto più vicino, una fessura già presente o un punto di giunzione tra due piani di frattura — e posiziona la scalpella in quel punto. L’energia necessaria per innescare una frattura su un bordo è notevolmente inferiore rispetto all’energia richiesta per propagarla a partire dal centro attraverso materiale integro in tutte le direzioni. L’approccio centrato disperde l’energia radialmente verso l’esterno in un anello; l’approccio sul bordo concentra invece l’energia nella singola direzione in cui il materiale è già parzialmente sollecitato.

La regola dei 20 secondi — spostare la posizione se, dopo 20 secondi, non si osserva alcun progresso nella frattura — non è un limite di tempo arbitrario. Essa corrisponde all’intervallo entro il quale l’accumulo di calore nella zona di contatto inizia a indurire la microzona superficiale attraverso un indurimento localizzato per deformazione. Continuare oltre i 20 secondi nella stessa posizione non comporta la rottura della roccia, ma prepara invece la superficie a resistere in modo più efficace alle successive azioni di frattura. Spostandosi di 100–150 mm in una nuova posizione si ripristina la zona di contatto e spesso si ottiene la frattura verso la quale la prima posizione stava già lavorando — poiché l’onda di sollecitazione generata dalla prima posizione si è propagata lateralmente nel materiale e ha pre-caricato una zona adiacente. La prima posizione ha preparato la frattura; la seconda posizione la rilascia. Gli operatori che comprendono questa sequenza riescono a frantumare materiali di grandi dimensioni con un numero minore di colpi complessivi rispetto a chi rimane nella stessa posizione applicando una forza maggiore.

Un parametro raramente menzionato nella formazione degli operatori, ma che influisce direttamente sulla produttività nel trattamento di materiali costituiti da più pezzi, è il posizionamento della macchina portante tra un colpo e l’altro. In un cantiere in cui l’operatore deve frantumare una serie di massi o lastre, il tempo impiegato per spostarsi e riposizionare la macchina portante tra un pezzo e l’altro rappresenta tempo morto. Un operatore che pianifica la sequenza d’intervento — ad esempio frantumando per primo il pezzo che richiede il minor numero di spostamenti, procedendo poi verso l’estremità più lontana di una fila in modo che la macchina portante avanzi invece di muoversi avanti e indietro — riduce il tempo di spostamento per ciclo del 20–30% nei lavori di frantumazione intensiva. Questo risparmio si accumula nell’arco di un turno. In una giornata lavorativa di otto ore dedicata alla frantumazione di materiale secondario accanto a un frantumatore, la differenza tra una sequenza pianificata e una improvvisata si traduce in una quantità misurabile di tonnellate processate in più.