Costruzioni subacquee e in galleria: guida alle applicazioni speciali dei frantumatori idraulici

Due estremi diversi — un principio condiviso

La costruzione subacquea e di gallerie si trovano a estremità opposte dello spettro ambientale: una immersa, una confinata sotto terra, una interessata dall'ingresso dell'acqua, l'altra dall'accumulo di polveri e gas. Quello che hanno in comune è che entrambi eliminano le condizioni ambientali in cui il interruttore è stato progettato per funzionare. Un rompicapo è progettato assumendo che il foro della testa anteriore sia circondato da aria, che il scalpello possa raffreddarsi tra le posizioni, che l'olio che perde dalla tenuta della polvere scenda fuori dalla macchina piuttosto che dentro di essa e che l'atmosfera intorno all'attrezzatura sia tras Sia l'ambiente subacqueo che quello dei tunnel invalidano almeno due di queste ipotesi contemporaneamente. Per questo motivo, entrambi richiedono specifiche di attrezzature e procedure operative modificate, non solo una formazione diversa degli operatori.

La modifica specifica dipende da quali ipotesi vengono violate. Nel lavoro subacqueo si inverte il gradiente di pressione attraverso le guarnizioni: in profondità, la pressione ambientale spinge verso l’interno contro guarnizioni progettate per contenere la pressione dell’olio che spinge verso l’esterno. Maggiore è la profondità dell’operazione, più significativa risulta tale inversione. Un demolitore standard per uso in superficie, immerso a 25 metri senza compensazione della pressione, assorbirà acqua attraverso il foro anteriore della testa ad ogni corsa di ritorno, contaminando l’olio già durante un singolo turno di lavoro. Un demolitore con compensazione della pressione bilancia la pressione interna ed esterna, eliminando così il differenziale responsabile dell’ingresso dell’acqua. Questo principio è ben noto nell’ambito dell’idraulica offshore; tuttavia, viene applicato in modo meno coerente ai demolitori per l’edilizia, motivo per cui i guasti subacquei sono così comuni nei cantieri in cui il team degli approvvigionamenti ha specificato un’unità standard «con porti stagni» ritenendo tale caratteristica sufficiente.

Gli ambienti di galleria presentano un insieme diverso di problemi, cumulativi piuttosto che immediati. La polvere di roccia si accumula sulle superfici orizzontali del corpo dello scalpello, penetra attraverso sigilli antipolvere imperfetti e migra nella zona dei cuscinetti, dove si mescola alla pasta per scalpelli formando una sospensione abrasiva. Le vibrazioni generate dalla frantumazione in uno spazio confinato si trasmettono al rivestimento della galleria e al terreno circostante, senza il percorso di dissipazione dell’energia offerto dalla frantumazione all’aperto. In gallerie scavate in rocce dure ricche di silice, la silice cristallina aerodispersa raggiunge concentrazioni che rappresentano sia un rischio per la salute dei lavoratori sia, in alcune formazioni geologiche, un rischio di esplosione della polvere a determinate concentrazioni. Nessuno di questi problemi può essere risolto semplicemente operando con maggiore attenzione l’equipaggiamento standard: essi richiedono invece l’impiego dell’attrezzatura adeguata e di un ciclo operativo definito.

Quattro condizioni particolari — Specifica richiesta, motivazione fisica e nota operativa critica

La tabella copre quattro scenari: interventi subacquei superficiali e a media profondità, scavo primario in galleria e ripristino del rivestimento di galleria — ciascuno dei quali impone requisiti specifici.

Il ciclo di manutenzione condiviso da entrambi gli ambienti

Nonostante le loro differenze, le operazioni sott’acqua e in galleria riducono entrambe gli intervalli di manutenzione nella stessa direzione. I meccanismi sono diversi — infiltrazione d’acqua nel primo caso, accumulo di polvere nel secondo — ma lo stato finale è identico: olio contaminato, usura accelerata dei boccoletti e riduzione della durata delle guarnizioni. La conseguenza pratica è che entrambi gli ambienti richiedono un protocollo di ispezione post-lavoro che non è necessario nelle operazioni in superficie. Dopo un’operazione sott’acqua, il foro della testa anteriore deve essere sciacquato, la guarnizione antipolvere ispezionata per individuare segni di infiltrazione d’acqua (colorazione blu della pasta per scalpelli, aspetto lattescente dell’olio proveniente dal tappo di scarico) e lo scalpello deve essere rilubrificato con una pasta resistente all’acqua prima della successiva sessione. Dopo la perforazione in galleria, il corpo del demolitore deve essere pulito con un panno, la guarnizione antipolvere ispezionata per verificare la penetrazione di polvere di silicio e la pasta per scalpelli deve essere sostituita completamente — e non semplicemente integrata — per impedire che la sospensione abrasiva continui ad agire tra un turno e l’altro.

L'analisi dell'olio è più utile in questi due ambienti rispetto a qualsiasi altra applicazione per frantumatori. Nella costruzione in superficie, la contaminazione dell'olio avviene gradualmente e la soglia di allerta è chiaramente definita. Nell'operazione sott'acqua e in galleria, invece, eventi di contaminazione — ad esempio una guarnizione che ha permesso un singolo ingresso di acqua o una guarnizione antipolvere già marginalmente efficace al momento dell'ingresso del frantumatore nella galleria — generano firme di contaminazione entro 20–30 ore, mentre in condizioni di lavoro in superficie tali firme non comparirebbero prima di 200–300 ore. L'invio di un campione d'olio per l'analisi del conteggio delle particelle e del contenuto d'acqua dopo le prime 50 ore di funzionamento in uno qualsiasi di questi due ambienti, e successivamente ogni 100 ore, costituisce il primo indicatore affidabile dello sviluppo di un problema alle guarnizioni o ai bronzini — più precoce di qualsiasi sintomo visibile e molto più precoce del degrado delle prestazioni che segnala l'avvio effettivo del guasto del componente.

Una decisione operativa che distingue i team esperti in entrambi gli ambienti: non si deve mai tentare un intervento sott’acqua o in galleria con uno scalpello la cui tenuta è già compromessa. Una tenuta precaria che perde olio a una velocità di due gocce al minuto in un cantiere in superficie perderà olio a una velocità di dieci gocce al minuto sott’acqua e assorbirà una sospensione carica di silice in un tunnel già nel corso di un singolo turno. La riparazione prima della messa in opera richiede un giorno. Un guasto durante l’esecuzione dei lavori in galleria o sott’acqua comporta il ritardo dell’intero cronoprogramma del progetto.