Gli escavatori e i convogliatori che operano nelle miniere di lignite a cielo aperto della RWE Power non sono solo gigan- teschi, ma anche intelligenti. E la loro intelligenza rende sempre più efficienti le attività in miniera.

Se pensate di visitarela città di Morschenich, che si trova in Germania nei pressi di Colonia, non aspettate troppo perché è destinata a scomparire tra una ventina d’anni. E se intendete programmare la vostra visita tra circa 15 anni, allora dovrete acquistare una nuova cartina perché l’autostrada A4 che passa di là è destinata anch’essa a non esistere più per quella data.

Questo scenario dell’apparenza catastrofica è, in realtà, frutto di un’attenta pianificazione. Città e autostrada sorgono entrambe sulla concessione mineraria per lignite di Hambach e devono cedere il passo agli enormi escavatori che si stanno già aprendo la strada nella campagna circostante. Ma non sarà una vera e propria scomparsa poiché la società che gestisce la miniera, la RWE Power, si è impegnata a ricostruire la città in un’area limitrofa e a spostare la strada più a sud, creando una zona di laghi, fattorie e boschi.

La società per l’estrazionedi lignite della Renania – originariamente Rheinbraun, consociata dell’impresa di pubblici servizi RWE, e oggi parte della divisione per la produzione di energia, RWE Power AG – ha maturato una vasta esperienza nel campo minerario e del risanamento. Fino a quando la Germania vorrà una fonte di energia nazionale, affidabile ed economica, gli escavatori della RWE continueranno la loro inarrestabile marcia. Le tre miniere di lignite a cielo aperto della RWE Power, di Hambach, Inden e Garzweiler, nella regione della Renania, producono annualmente 100 milioni di tonnellate di lignite destinate ad alimentare le quattro centrali energetiche della RWE. I treni della RWE Power, carichi di carbone fossile, sfilano l’uno dietro l’altro dalle rampe di carico e lungo i 330 chilometri di binari che li conducono alle centrali ove depositano il loro carico. Queste centrali sviluppano una capacità di 10.000 megawatt e forniscono un quarto dell’elettricità impiegata nel Nord Reno-Westfalia, il più popolato tra i Länder tedeschi. La RWE ha concessioni minerarie per altri 40 anni.

Si tratta di ingegneria su vasta scala. A Hambach, la cava attualmente aperta misura circa 7 chilometri per 6. Il filone di carbone si trova a 300 metri di profondità e ha uno spessore di circa 65 metri. Un gigantesco escavatore a ruota di tazze spala 40 milioni di tonnellate di carbone all’anno che, attraverso i convogliatori, arrivano alla stazione di testa. Davanti a questo, sulle terrazze, ci sono altri escavatori dediti a ripulire il carbone dalla terra e dalla sabbia che lo ricoprono. L’eccedenza viene trasportata nella zona retrostante il giacimento a cielo aperto mediante i convogliatori, i cui enormi spandipietrisco provvedono a riempire la parte di cava precedentemente svuotata. Non appena possibile, il terreno viene ricoltivato al fine di stabilizzarlo e di limitare la quantità di polvere.

Ma, come sostiene Bruno van den Heuvel, senior manager del settore collaudi presso l’Engineering Centre della RWE Power a Habbelrath, vicino a Colonia, non si tratta di sola forza bruta. “Le nostre macchine sono sempre più grandi e più potenti, ma sono intelligenti. Negli ultimi 20 anni sono stati introdotti sensori, automazione, controllo elettronico e moderne tecnologie di azionamento, che hanno fatto aumentare l’efficienza e permesso di ridurre i costi”.

L’usura delle attrezzatureè una delle principali sfide per van den Heuvel, il quale sostiene che “in questa attività è in atto una vera guerra contro l’usura”. In prima linea ci sono le tazze degli escavatori provviste di un dente che affonda nel terreno, le quali scavano sabbia o carbone e li trasportano sui convogliatori. Fino alla metà degli anni ’80, le tazze dovevano essere sostituite ogni 250.000 metri cubi scavati; in seguito, con l’avvento di nuove tecniche di saldatura, i denti sono stati muniti di un rivestimento al cromo-carbonio. A metà degli anni ’90, successivi sviluppi hanno portato all’impiego del carburo di tungsteno, estendendo la durata delle tazze a 650.000 metri cubi. “Non
sapevamo come saldare porzioni così ampie e strati così spessi di carburo di tungsteno, ma poi abbiamo imparato a utilizzare la saldatura al plasma, che offre parametri di elevata precisione”, dichiara van den Heuvel. Un tempo occorreva sostituire denti e bordi delle tazze 2.400 volte all’anno, oggi questa cifra si è ridotta a 800.

Van den Heuvel e i 45 membri del suo staff hanno il compito di migliorare l’efficienza e di contenere i costi. Semplicemente variando la composizione della gomma dei nastri dei convogliatori sono riusciti ridurre i costi di manutenzione del 6%. L’adozione di procedure di condition monitoring e l’esecuzione di prove non distruttive ha consentito di procedere alla manutenzione solo quando necessario. Nel settore R&D hanno maturato una vasta esperienza relativamente ai convogliatori, struttura portante dell’intero sistema con i loro 500 km di lunghezza e i 2,8 metri di larghezza, nonché alla tecnologia di perforazione, con cui vengono trattati i livelli della falda freatica.

A parte la perforazione, il team di van den Heuvel ha sempre a che fare con parti in movimento e, si sa, se c’è movimento ci sono anche i cuscinetti che ne sono i protagonisti. Con l’impiego di tecniche di controllo delle vibrazioni e delle temperature, il team identifica i problemi prima che questi possano degenerare. Il personale preposto controlla regolarmente l’eventuale insorgere di anomalie di funzionamento nei convogliatori e ascolta rumori insoliti provenienti dai cuscinetti. In caso di sospetto, i gruppi vengono rimossi per controllarli, ma, come spiega van den Heuvel, non occorre smontarli poiché i tecnici sono in grado di individuare i cuscinetti danneggiati esaminando le frequenze registrate sui rapporti di condition monitoring.

La RWE Power e la SKF hanno collaborato fattivamente a numerosi progetti per migliorare le prestazioni, anche se, come ritiene van den Heuvel, “spesso le cause di cedimento dei cuscinetti sono imputabili a fattori esterni legati all’ambiente in cui essi operano”. Uno dei progetti ha riguardato i 600.000 rulli folli dei convogliatori, per i quali la ricerca ha portato al miglioramento della loro esecuzione interna nonché delle tenute, mantenendo invariati i cuscinetti. Tra i vantaggi apportati da questa soluzione, una diminuzione della rumorosità dei rulli, fattore verso il quale la RWE Power ha sempre prestato la massima attenzione. La SKF si è anche impegnata ad aumentare l’efficienza con l’impiego dell’SKF Magic Roller, sistema per misurare i carichi (vedere riquadro “Dentro al cuscinetto”).

Forse a molti non piacerà vivere vicino a una miniera a cielo aperto della RWE Power, è innegabile, però, che tutti desiderano servirsi dell’energia sicura che essi producono. Con l’avanzare degli escavatori nel territorio, gli operatori cercano di scontentare il minor numero di persone possibile. E, essenziale a questo scopo, nonché nell’intento di mantenere competitiva questa fonte non sovvenzionata di energia, è la manutenzione e il miglioramento dei macchinari.

Dentro al cuscinetto

L’SKF Magic Roller è un sistema intelligente elaborato dalla SKF per conoscere cosa succede all’interno dei cuscinetti, il che consente ai tecnici di creare le condizioni ottimali per il loro funzionamento. Alla RWE Power, la SKF ha installato L’SKF Magic Roller sui due cuscinetti che reggono il tamburo di un convogliatore. Munito di un sensore che misura il carico, L’SKF Magic Roller sostituisce il rullo di tipo standard e trasmette il carico tramite segnali radio a un computer portatile. I dati vengono acquisiti e valutati dalla SKF, la quale ne informa la RWE Power.

La SKF si è altresì avvalsa di calcoli con gli elementi finiti per valutare il beneficio che eventuali modifiche sui cuscinetti e relativi sopporti avrebbero reso in termini di prestazioni. I valori rilevati dall’SKF Magic Roller hanno permesso di definire i parametri del modello informatico e di aumentare la precisione delle previsioni. Bruno van den Heuvel, senior manager del settore collaudi presso l’Engineering Centre della RWE Power ad Habbelrath, in Germania, sostiene che uno degli obiettivi è valutare la possibilità di ridurre le dimensioni dei sopporti, dalla quale dipende la riduzione dei costi di fabbricazione.

Van den Heuvel afferma che lo scopo di queste valutazioni, così come quello del lavoro svolto dal suo team, è conoscere l’efficacia dei sistemi per apportare eventuali migliorie ed esprime l’apprezzamento per la collaborazione con la SKF in questi termini: “La SKF collabora al nostro progresso tecnologico, sebbene questo possa comportare una riduzione negli acquisti di cuscinetti o di varianti costose”.