août 2014

La qualité prévaut sur la taille

La productivité ne contribue pas toujours au développement. Les fabricants d'équipement améliorent leurs pelles hydrauliques et électriques à câbles en développant des mécanismes de stockage de l'énergie, en perfectionnant leurs capacités de surveillance à distance et en renforçant leur fiabilité.

Par Eavan Moore

Les objectifs de production minière étant à la hausse et la taille des camions à benne étant de plus en plus imposante, les manufacturiers fabriquent de plus grosses excavatrices. En pratique, on recommande de trois à cinq passes par cycle de chargement pour une productivité optimale; c’est ce qui a mené au développement des plus grosses pelles hydrauliques et électriques à câble actuellement offertes sur le marché.

Mais la productivité par elle-même n’est pas nécessairement la première préoccupation des utilisateurs et des fabricants de pelles mécaniques. « Aujourd’hui, les fabricants d’équipement d’origine de ce secteur de l’industrie mettent vraiment l’accent sur le coût par tonne plutôt que simplement sur l’optimisation de la productivité », a déclaré James Roush, gestionnaire de Caterpillar chargé de la stratégie et du lancement de nouveaux produits dans le secteur des pelles électriques à câble et des pelles à benne traînante.

Caterpillar

À la fin de 2013, Caterpillar, après en avoir fait l’annonce, a abandonné son plan de construire la pelle hydraulique ayant la plus grande capacité dans le secteur minier. La 6120B H FS aurait été capable de déplacer 363 tonnes de matériel – la capacité du camion CAT 797F – en aussi peu que trois passes. Mais le ralentissement de l’industrie minière qui a immédiatement suivi cette annonce à l’exposition MINExpo 2012 a eu raison du budget de ce programme.

Caterpillar a plutôt investi dans ses modèles existants. Selon le porte-parole de Caterpillar, le développement le plus exaltant est un mécanisme de stockage d’énergie qui allégera la charge sur les pelles électriques à câble 7495 et 7495 HF. L’énergie créée pendant la décélération du mouvement giratoire et l’abaissement du godet est stockée dans des supercondensateurs et est ensuite utilisée pour fournir l’énergie aux activités qui exigent un surcroît de puissance. Les pelles électriques ont encore besoin de génératrices, mais uniquement pour quatre mégawatts, comparativement à huit mégawatts ou plus pour les modèles actuels.

Caterpillar nomme cette approche « système de gestion de la demande énergétique ». « Étant la solution la plus efficace sur le marché en matière de système électrique autonome, les pelles à câble Caterpillar munies de la technologie de gestion de la demande énergétique offrent de nouvelles possibilités pour l’ouverture de nouveaux sites et aideront les exploitations de pelles à câble, où qu’elles soient, à devenir plus productives et plus rentables », a déclaré Ruth Haws, directrice commerciale du secteur des pelles électriques à câble et des pelles à benne traînante chez Caterpillar. Elle a ajouté que de nouvelles améliorations, axées sur le coût par tonne, sur la disponibilité et la durabilité, seront intégrées aux versions des prochains modèles et seront offertes pour mettre à niveau les machines existantes.

Hitachi

Brian Mace, directeur de la commercialisation des produits chez Hitachi, souligne que le programme des excavatrices Hitachi s’appuie sur l’utilisation des technologies les plus récentes et sur une fiabilité améliorée. Il y a six ou sept ans, lorsque Hitachi a lancé ses modèles actuels d’excavatrices, l’entreprise s’est concentrée sur l’amélioration des capacités de surveillance à distance. Un système entièrement hydraulique est devenu un système « électrique sur hydraulique », comprenant un nouveau jeu de commandes pour l’opérateur. « Nous avons pris toutes les anciennes jauges de type analogique et nous avons tout transformé en un système de surveillance numérique au service de l’opérateur », a expliqué M. Mace. « Ainsi, tout est sur un seul écran, de manière à simplifier les opérations et à voir comment se comporte la machine. »

M. Mace voit cette amélioration comme une transition vers une plus grande autonomie. Les commandes actuelles permettent aux opérateurs de faire du dépannage directement de la cabine, et à mesure que cette technologie deviendra plus répandue, il considère que la voie sera ouverte vers l’exploitation à distance. Hitachi a déjà un programme de transport autonome, avec des camions en période d’essai à la mine de Meandu en Australie. « Je dirais que pour la suite, dans cinq ans ou plus, nous pourrions voir cette technologie adaptée aux pelles mécaniques », prédit M. Mace. « Pour les pelles, je dirais que ce sera d’abord l’exploitation à distance avant l’autonomie. »

M. Mace considère que les préoccupations concernant la sécurité pourraient aussi amener pour l’avenir des modifications de conception : « Nous voyons chez les opérateurs une préoccupation grandissante concernant l’exposition au bruit et aux vibrations. Cela aura forcément une incidence sur la conception si des modifications majeures sont faites à ce qui est actuellement offert. »

Entretemps, les nouvelles conceptions de Hitachi apporteront des améliorations à la surveillance et au diagnostic dans la cabine. Mais surtout, ces modifications auront pour effet de mettre à niveau les moteurs diesel des machines pour les marchés américains, canadiens et européens. La gamme actuelle est conforme aux normes de niveau 2 de l’EPA (Environmental Protection Agency) des États-Unis; à compter de 2015, tous les nouveaux modèles devront atteindre, à peu de chose près, les normes de niveau 4. La date de publication reste à déterminer.

Komatsu

Alexander Hochgürtel, adjoint au marketing chez Komatsu Mining Germany, convient que la surveillance à distance deviendra de plus en plus pertinente. Il considère que Komatsu a déjà établi son expertise dans ce type de technologie : depuis dix ans environ, Komatsu offre un dispositif de surveillance, KomtraxPlus, donnant aux clients accès aux données de la machine et aux indicateurs clés de rendement, effectuant des autodiagnostics, et pouvant transmettre des données par satellite vers le Web.

Dans les dernières modifications mineures que Komatsu a apportées à ses excavatrices hydrauliques, l’entretien de base a joué un rôle plus important. « Komatsu a procédé à des enquêtes considérables concernant le passage des tuyaux flexibles sur ses flèches et ses bras articulés », a expliqué Alexander Hochgürtel. Dans l’ancienne configuration, les tuyaux flexibles de fluide hydraulique étaient repliés au haut des flèches et des bras articulés; avec la nouvelle conception, les tuyaux flexibles courent le long de l’équipement, de manière à éviter au maximum le pliage, réduisant ainsi le stress sur les tuyaux flexibles et prolongeant leur durée de vie. Utilisée au début de 2014 sur les machines de plus petites dimensions PC3000 et PC4000, la nouvelle configuration du passage des tuyaux flexibles sera ultérieurement utilisée sur toute la gamme des excavatrices Komatsu.

Cela inclut la plus grosse pelle hydraulique d’extraction, la PC8000, qui depuis 2004 possède un godet standard d’une capacité de 42 mètres cubes à une densité de matériel de 1,8 tonne par mètre cube. Pour le moment, Komatsu ne prévoit pas augmenter la taille de ses pelles, mais Alexander Hochgürtel indique que Komatsu évaluera la possibilité d’augmenter la capacité des pelles si l’industrie demande des machines munies de godets de plus grandes dimensions. Pour charger son plus gros camion, le 960E, la PC8000 a besoin de cinq passes, ce qui est considéré comme acceptable.

Liebherr

Le R 9800, un camion de même taille fabriqué par Liebherr, avec une capacité de départ de 42 mètres cubes, a récemment fait l’objet d’une mise à niveau. Liebherr a développé pour le R 9800 un ajout qui améliore les performances dans la configuration de pelle rétrocaveuse; « l’ensemble hautes performances » comprend un godet d’une nouvelle conception ayant une capacité de 85 tonnes par passe, tout en réduisant le poids total de l’équipement.

« Nous axons particulièrement notre développement sur la réduction du coût total de possession, mais aussi sur une fiabilité accrue », a déclaré Swann Blaise, chef de groupe au service du marketing chez Liebherr Mining Equipment.

Des cinq machines que Liebherr a lancées au cours de la dernière décennie, cette approche a pris plusieurs formes : systèmes électroniques fiables, dépannage plus facile et développement d’excavatrices hydrauliques électriques, combinant la précision de commandes mues à l’électricité alliée à la puissance de creusage flexible des éléments hydrauliques. Les deux plus grosses machines, la R 9400 et la R 9800, sont offertes en versions électriques.

Joy Global

Bien que Liebherr ait adopté une approche prudente relativement à l’augmentation de la capacité, Swann Blaise croit que la taille des pelles d’extraction continuera d’augmenter au cours des prochaines années. Et en réalité, dans la période qui a précédé le plus récent ralentissement du secteur minier, certains utilisateurs manifestaient un intérêt marqué pour des excavatrices de plus grande capacité, selon Patrick Singleton, chef de produit pour la 4800XPC, une nouvelle pelle électrique à câble conçue par Joy Global.

Dans le cadre des activités d’extraction à forte productivité et à faible coût utilisant des camions à benne de 360 tonnes, comme les activités dans les sables bitumineux et dans le secteur du charbon au Canada et des mines de cuivre en roche dure en Amérique du Sud, on pourrait observer les avantages économiques de passer de quatre passes de chargement à trois. Parallèlement, les clients qui utilisaient déjà la pelle 4100XPC de Joy Global avaient des demandes précises concernant des pelles d’extraction électriques de plus grande dimension : des machines de plus grande capacité, mais occupant la même surface. « On nous demandait de conserver le même poids relatif et les mêmes exigences pour ce qui est de la pression appliquée sur le sol », explique Patrick Singleton.

La conception de la 4800XPC est basée sur la 4100XPC AC, dont 50 unités ont été vendues depuis leur lancement en 2010, mais sa benne creusante est à la fois plus grande et plus légère, avec une capacité d’environ 65 à 70 mètres cubes ou 123 tonnes. À cette fin, Joy Global a amélioré le flux de chargement dans l’ensemble de la structure de la benne creusante et a utilisé le moulage de certaines parties afin d’améliorer le ratio poids-rendement. On a pu diminuer le poids de la benne creusante grâce à la conception intégrée d’une mâchoire munie de dents, un concept emprunté aux excavatrices hydrauliques et qu’on a amélioré.

« Il s’agit d’une conception qui a exigé beaucoup de subtilité et de nuances », ajoute M. Singleton. « La flèche a 3,4 mètres de largeur, ce qui est beaucoup plus considérable que la largeur des flèches existantes. La mâchoire de la benne creusante étant plus large, elle permet de compenser les effets dommageables des chargements en coin. Nous avons amélioré la force de l’ensemble de la benne creusante pour permettre une plus grande résistance aux indentations; maintenant, nous procédons à la modification du système de loquet. »

La 4800XPC est aussi dotée du nouveau système de contrôles adaptatifs, un ensemble de fonctions de commandes qui optimise l’utilisation de la puissance de la machine lors des diverses phases du cycle de creusage. Bien que l’opérateur garde dans une large mesure le contrôle de la machine, un ensemble d’algorithmes ajuste en douceur le fonctionnement du moteur lorsque certaines tâches sont effectuées, et ce, dans le but de limiter les charges improductives. Par exemple, une fonction « intelligente » peut empêcher les mouvements brusques de la flèche ou empêcher que la machine n’ait un mouvement de recul lors d’un effort de pénétration; cette fonction améliore également la capacité de la benne creusante de pénétrer la pierre dure. Comme fonction d’assistance pour l’opérateur, les contrôles adaptatifs sont un premier pas vers le fonctionnement autonome des pelles d’excavation.

Selon Patrick Singleton, les contrôles adaptatifs et autres innovations structurelles apportées à la 4800XPC pourraient être appliqués à l’ensemble de la gamme des pelles. La question à laquelle Joy Global cherche maintenant à répondre est la suivante : Comment peut-on appliquer ces facteurs d’efficacité sur les machines que nous fabriquons aujourd’hui?

Il y a une autre question à laquelle il n’appartient pas à Joy Global de répondre : Qui sera le premier à adopter la 4800XPC?

« Cette première excavatrice 4800 se cherche encore un acheteur », déclare M. Singleton. « Il ne s’agit pas d’une situation où des clients seraient réticents à adopter le produit. Au contraire, il y en a plusieurs qui sont enthousiastes. Mais pour l’instant ils sont aux prises avec le problème des dépenses en immobilisation, étant donné l’état actuel de l’industrie minière. »

Retour à la table des matières | Article de fond : les noms à connaître 2014 | Profil de projet : Red Chris | Section Voyage : Antofagasta, Chili | Section Communauté : les actualités de l'ICM du Canada et d'ailleurs

Autres sections : 
Actualités
À la une
Chroniques
Outils de travail
Folklore minier
Résumés techniques
Remarques

Publier un commentaire

Commentaires

Version PDF