Utilizzando apparecchiature a raggi infrarossi e dispositivi
a ultrasuoni, la Phelps Dodge ha messo a punto un programma di manutenzione che alcuni considerano tra i migliori del mondo.In 120 anni, i metodi di produzione nella miniera Phelps Dodge di Morenci (Arizona) hanno fatto davvero molta strada. A quei tempi, vagoni ferroviari a scartamento ridotto controllati da frenatori trasportavano a valle i carichi di minerale fino alla fonderia della vicina città di Clifton, portando con sé anche i muli che poi venivano messi a trainare i vagoni vuoti fino alla miniera.

   La ferrovia è caduta in disuso alcuni anni fa. C’è invece un sistema di nastri trasportatori che movimenta il minerale in modo più efficiente. Anche le fonderie non servono più: oggi la miniera applica il processo SX/EW, un processo di estrazione per via chimica ed elettrolitica, compatibile con l’ambiente, che permette di estrarre dal minerale rame puro al 99,99%.

   Morenci, la miniera di rame più grande del Nordamerica, si è sviluppata fino a diventare una delle miniere tecnologicamente più avanzate ed ecologicamente più sicure nel mondo.

   Questa evoluzione ha comportato la necessità di un sistema di manutenzione sempre più sofisticato per le migliaia di macchine ed apparecchiature che devono funzionare in modo affidabile per consentire lo svolgimento della produzione 24 ore su 24 in questa miniera a cielo aperto. Ogni giorno si producono qui circa 70.000 tonnellate di minerale, mentre la produzione annua di rame si aggira sulle 360.000 tonnellate.

Manutenzione e affidabilità

Negli ultimi tre anni e mezzo la Phelps Dodge ha implementato un programma di manutenzione incentrata sull’affidabilità, studiato per intervenire là dove la manutenzione di routine raggiunge i suoi limiti, in modo da ridurre i costi e migliorare l’efficienza.

   La manutenzione incentrata sull’affidabilità, o RCM, è in uso da molti anni nell’industria aeronautica e in altri settori, ma per il mondo delle miniere si tratta di una relativa novità.

   Il gruppo RCM di Morenci, con i suoi 18 membri, svolge funzioni di servizio per gli altri dipartimenti coinvolti nell’impegno di manutenzione. Il gruppo si avvale di apparecchiature di monitoraggio e strumenti in grado di identificare guasti potenziali molto tempo prima che si verifichino e di determinare se una parte o una macchina deve essere sostituita oppure riparata. Inoltre si studiano modi per sviluppare continuamente il programma di manutenzione e i dati da esso forniti permettono di migliorare progetti e installazioni futuri.

   Il gruppo RCM è uno dei molti elementi nel quadro di un programma di manutenzione ad ampia base, denominato PD-EMS (Phelps Dodge Equipment Management System), che coinvolge il personale e i dipartimenti di tutta la miniera. Il PD-EMS ha successo a Morenci perché tutte le entità che ne fanno parte lavorano assieme verso l’obiettivo comune di una gestione efficiente delle attrezzature. Per esempio, il programma prevede attività di «manutenzione autonoma», in cui gli operatori svolgono una parte della manutenzione delle loro macchine.

   Altri dipartimenti hanno ruoli essenziali nella pianificazione e organizzazione delle équipe di manutenzione, nell’ordinazione e fornitura di materiali, nella definizione di indicatori della performance che misurano il successo delle operazioni di manutenzione, nella gestione degli appalti e nel far sì che i macchinari sotto garanzia vengano effettivamente riparati o sostituiti nel quadro della garanzia stessa.

Analisi in corso

Gran parte del lavoro di monitoraggio RCM consiste nella raccolta di dati mediante strumenti portatili: apparecchiature a raggi infrarossi per identificare differenze di temperatura, strumenti per la rilevazione delle vibrazioni o per individuare eventuali cricche negli alberi o altri difetti dei materiali. Ma il programma RCM include anche numerosi altri compiti di monitoraggio ed analisi di macchine ed apparecchiature di ogni genere.

   L’équipe RCM analizza per esempio giornalmente decine di campioni di olio provenienti da motori, da scatole di ingranaggi, pompe, trasmissioni e sistemi idraulici nei macchinari di tutta la miniera.

   I tecnici RCM utilizzano uno spettrometro che analizza l’olio per individuare variazioni chimiche. Altre caratteristiche che vengono analizzate in questi campioni sono il contenuto di particelle estranee, il livello di pulizia e la viscosità. Se necessario, i tecnici possono osservare l’olio al microscopio per verificare se sono presenti particelle metalliche dovute all’usura dei cuscinetti o al deterioramento degli ingranaggi.

   Uno dei principali obiettivi della campionatura dell’olio e di altri aspetti del programma RCM è fornire in anticipo abbondanti informazioni agli addetti alla manutenzione perché possano riparare o sostituire i macchinari prima che si verifichino guasti.

   Oltre a ridurre i tempi di inattività imprevisti, l’identificazione tempestiva dei problemi potenziali riduce l’eventualità che un componente, guastandosi, danneggi altre macchine in modo grave. Un cuscinetto guasto potrebbe per esempio rovinare un albero, mentre un ingranaggio difettoso può distruggere una trasmissione.

Gerarchia della manutenzione

Gli addetti alla pianificazione della manutenzione classificano ogni singola macchina esistente in miniera in base a quattro categorie: critica, essenziale, non essenziale
e «run to failure» (cioè che si può usare finché non si guasta).

   Un componente o macchina è classificato come critico se la sua rottura potrebbe causare il danno o la messa fuori uso dell’impianto o compromettere direttamente la sicurezza del personale o dell’ambiente; essenziale è una macchina che è indispensabile per la produzione ma non è critica. Per esempio, un tratto del sistema trasportatore è classificato come essenziale perché è necessario a mantenere i depositi intermedi riforniti di minerale. Se il nastro trasportatore non viene rimesso in esercizio, finirà per causare l’arresto della produzione della miniera.

   In fondo alla gerarchia sono le macchine classificate come «run to failure»; per esempio i piccoli motori elettrici vengono fatti funzionare finché non si guastano
perché il costo della loro sostituzione e di eventuali tempi di inattività è inferiore al costo di manutenzione e monitoraggio.

   Sebbene gran parte del lavoro dei tecnici RCM abbia per oggetto milioni di parti meccaniche presenti in miniera, i metodi di monitoraggio possono anche essere utilizzati per scoprire problemi o inefficienze che non includono parti mobili.

   Un esempio è il reparto idrometallurgico della miniera, che comprende gli stadi finali del processo di estrazione che produce rame senza fusione. Una soluzione acida detta «raffinate» viene fatta percolare attraverso letti di minerali grandi come campi di calcio.

   La soluzione discioglie il rame contenuto nel minerale e sgocciola in una vasca di raccolta da dove viene pompata in sistemi miscelatori-decantatori. Qui dà luogo a una soluzione ricca di rame detta elettrolito, per poi raggiungere una delle tre batterie di serbatoi.

   In questa fase del processo, che funziona un po’ come una gigantesca batteria, fogli di lamiera inossidabile detti «blanks», del peso di circa 7 kg, vengono immersi nella soluzione ad alto contenuto di rame che viene poi attraversata da una corrente elettrica continua. In questo modo gli ioni di rame aderiscono ai fogli di lamiera su ciascuno dei quali, nel giro di una settimana, si depositano 90 kg di rame puro al 99,99%.

Punti caldi

Il costante passaggio di corrente elettrica nei serbatoi provoca una corrosione che può accumularsi ed interferire con la corrente stessa, creando punti caldi che ostacolano il processo galvanico e quindi rallentano la produzione di rame.

   Dato che questi punti caldi non sono visibili a occhio nudo, il gruppo RCM ha addestrato alcuni degli addetti a questo processo nell’uso di apparecchiature a raggi infrarossi che ne permettono l’individuazione.

   Il monitoraggio all’infrarosso ha molte altre applicazioni, tra cui la ricerca di punti freddi nelle tubazioni: tratti in cui il flusso è ridotto, forse a causa di un intasamento o di una pompa difettosa.

   Nel settembre 1999 la Phelps Dodge annunciò che avrebbe adottato il processo SX/EW per l’intera produzione di Morenci; in questa occasione, Morenci fu definita «una miniera d’eccezione a livello internazionale».

   L’impegno nella RCM e gli altri elementi del programma di manutenzione si evolvono costantemente per adattarsi agli sviluppi tecnologici e si prevede che produrranno benefici ancora maggiori in futuro, permettendo alla miniera di Morenci di continuare a impegnarsi nella manutenzione di un sistema di gestione delle attrezzature al massimo livello internazionale.

Bob Howard
  
giornalista, California, USA