Choix de pelle rétrocaveuse ou de pelle avant

L’Europe semble être divisée d’est en ouest pour savoir si les pelles pelleteuses avant ou de pelle rétrocaveuse sont les meilleures pour les applications de carrière. Claire Symes revient sur les avantages de chaque approche

Le choix des équipements dans les carrières est parfois influencé par la disposition et la géologie de la carrière, mais dans certains cas, la sélection est davantage dictée par les préférences régionales. Les grandes pelles semblent en être un excellent exemple – de nombreuses carrières d’Europe occidentale privilégient les pelles rétrocaveuses (ou rétrocaveuses), tandis que les pelles à chargement frontal plus à l’est sont préférées.

La scission semble être basée sur des préférences historiques et se poursuit principalement en raison des capacités de l’opérateur et de l’expérience de maintenance. Mais quels sont exactement les avantages et les inconvénients de chaque approche? « Le choix de la pelle varie également en fonction de la région géographique – en Europe de l’Est et en Europe centrale, les pelles à chargement frontal sont plus courantes, mais en Europe occidentale, les machines à rétraction sont dominantes », a déclaré Malcolm Edwards, directeur des ventes de la zone 3616 Hitachi Construction Machinery Europe (HCME) pour les équipements lourds et miniers.

« Dans les années 1980, tout ce qui dépassait les 100 tonnes était une machine à pelle frontale partout en Europe, mais la tendance s’est inversée au cours des huit à 10 dernières années et maintenant 80% des machines sont des rétracteurs. »Selon Edwards, une partie du choix est la familiarité et l’option d’un équipement qui peut être facilement entretenu localement. « J’étais récemment dans une mine de schiste bitumineux en Estonie qui utilise de vieilles machines russes et ils aiment s’en tenir à ce à quoi ils sont habitués », a-t-il déclaré. « En Bulgarie, j’ai visité une carrière qui préfère faire fonctionner quatre pelles avant électriques de 250 tonnes plutôt que de passer à des rétracteurs modernes car la technologie est plus simple. »

Dynamique

L’avantage d’une tractopelle est qu’elle tire le matériau vers elle et se soulève avec le rayon minimum, de sorte que la puissance et les forces les plus faibles sont nécessaires. Avec une pelle avant, le contraire est vrai – ils se soulèvent au rayon maximum. Non seulement la consommation d’énergie d’un backactor est plus faible, mais elle exerce également moins de contraintes sur la structure de la machine.

Cependant, Joachim Van de Perre, ingénieur produit chez 429 Hyundai, a déclaré: « Avec les pelles avant, alors que vous devez être sûr qu’il n’y a rien d’inattendu dans la pile de chargement car l’opérateur n’a pas une vision claire, le flux des forces hydrauliques est plus fluide dans une pelle avant car la force peut être appliquée directement sur le godet. De plus, la cinématique est plus simple avec une pelle avant car le godet ne peut pas descendre plus bas que la machine.

« Les pelles avant fonctionnent en poussant dans la pile, loin de la machine, mais une pelleteuse tire le matériau vers la superstructure et expose également le cylindre du godet à des dommages. Les forces de rupture délivrées par une pelle avant sont généralement plus importantes, ce qui signifie qu’elle peut fonctionner avec un godet plus grand, offrant une production plus élevée. Rob Sinclair, spécialiste des produits d’excavatrice de matériel de construction Volvo 473, a déclaré: « L’opérateur de pelle rétrocaveuse a un meilleur point de vue lors du chargement des camions et peut décharger le matériau de manière plus contrôlée, réduisant ainsi l’usure des camions. Si la pelleteuse fonctionne correctement, elle traversera généralement 45 degrés (ou même moins) et la pelle à face 90. En conséquence, la pelle rétrocaveuse s’avère généralement plus productive et consomme invariablement moins de carburant, tandis que certains diront que l’usure de la traînée est également réduite.

« Les avantages supplémentaires incluent une meilleure capacité à charger les concasseurs; utiliser une « pointe » pour libérer le matériau déposé des trémies; travailler avec un ripper pour réduire ou éliminer le dynamitage; utilisation plus efficace d’un marteau pour réduire le matériau surdimensionné. »

Géologie

Edwards a ajouté: « La géologie de la carrière a également une influence sur les avantages. Lorsque vous explosez, seulement environ 15 à 20% des carrières auront un sol propre et dans les sites où la géologie ne le permet pas, les orteils résultants signifieront que la pelle à chargement frontal n’aura que quelques points de contact sur les pistes créant un stress élevé. Mais une machine de rétraction se trouve sur la pile de souffle, ce qui lui donne beaucoup plus de points de contact. »Sinclair a ajouté que des bancs plus élevés conviennent à la pelle à face, mais que les sites peuvent généralement être adaptés pour accueillir des excavatrices rétrocaveuses si un moyen de travail différent sur le site est jugé avantageux.

« Le message que nous recevons des clients des carrières est que les pelles avant sont plus lentes », Thomas Elberskirch, gestionnaire de portefeuille de produits 394 Case pour les excavatrices. « Le principal avantage d’une pelle frontale est sa capacité à travailler dans un espace confiné, ce qui peut être utile dans certaines parties d’une carrière. Une pelleteuse a besoin d’une plate-forme à partir de laquelle travailler, ce qui nécessite plus d’espace. »Selon Van de Perre, le fonctionnement du sol de carrière d’une pelle avant est plus sûr car il y a moins de risque de basculement ou d’instabilité.

La taille compte

« La taille d’une excavatrice peut être directement liée à la production d’une carrière », a déclaré Edwards, « Les carrières produisant 500 000 tonnes de granulats par an auraient généralement une machine de 52 tonnes, tandis que celle produisant 750 000 tonnes aurait besoin d’une excavatrice de 60 à 70 tonnes et les carrières d’un million de tonnes ont probablement besoin d’une machine de 80 tonnes.

« Mais cela change avec la tendance au chargement et au transport des entrepreneurs. De nombreuses carrières cherchent à fonctionner pendant trois mois pour produire suffisamment de granulats pour toute l’année en faisant appel à des entrepreneurs. En conséquence, les entrepreneurs utilisent des machines « surdimensionnées » pour la sortie de la carrière pour répondre à cette demande. Cette tendance stimule la demande de pelles plus grandes.

« L’inconvénient est que les carrières ont du mal à répondre aux commandes de spécialistes, mais cela devient de plus en plus courant en Europe occidentale. »Selon Elberskirche, une chose que le client demande de plus est un produit mieux adapté. « Nous avons élargi notre gamme pour répondre à cette demande », a-t-il déclaré.

« En Europe centrale et méridionale, il existe une tendance à utiliser des pelles de 60 à 70 tonnes et peut-être une machine de 45 à 50 tonnes pour le tri, mais en Allemagne, ils préfèrent des machines plus petites – de 35 à 50 tonnes. Pour répondre à ce besoin, nous avons récemment ajouté un modèle spécial d’excavation de masse dans la classe 47tonne. »

Future power

« Nous sommes toujours à la recherche de moyens de réduire davantage le coût de possession et l’un des développements les plus récents qui en est ressorti a été la régénération de l’énergie hydraulique pour créer des temps de cycle plus rapides avec des coûts de carburant plus bas », a déclaré Edwards.

« Sur une machine de 90 tonnes, l’ancienne version utilisait 75 à 80 litres par heure, mais la plus récente avec régénération, nécessite 65 litres par heure. Les clients ont déclaré que les économies contribuaient grandement à payer l’opérateur et une partie du financement. Mais la consommation de carburant doit être considérée en termes de consommation de carburant par tonne déplacée. »Les coûts du carburant sont fortement mis en évidence avec une attention accrue sur les coûts d’exploitation et avec l’avènement de la réglementation sur les émissions des moteurs de la phase IIIB prévue pour 2011.

« La prochaine étape entraînera de nouvelles exigences en matière de carburant, ainsi qu’une réduction de l’efficacité énergétique due au fait de devoir fonctionner plus chaud pour réduire les émissions, et les coûts de maintenance seront plus élevés avec une filtration supplémentaire », a déclaré Edwards. « Les moteurs risquent d’être très sensibles. »Elberskirch a ajouté: « Plus de technologie est nécessaire pour répondre aux nouvelles réglementations et tout le monde adopte une approche différente, mais le moteur diesel reste l’unité de puissance préférée.

« La puissance hybride sur des machines de taille carrière pourrait arriver, mais pas encore. La technologie des batteries est le principal problème, mais le prix plus élevé – d’environ 30% pour les machines hybrides – est également un problème pour les clients.

« La technologie fonctionne, mais des batteries plus sophistiquées sont nécessaires pour les machines plus grandes. Mais les machines de carrière ne seront jamais entièrement alimentées par batterie comme certaines voitures le sont en raison des changements de charge du moteur requis par différentes parties du cycle. »