Technologies de nouvelle génération pour économiser l'énergie en concassage-criblage mobile

Sur une installation mobile de concassage-criblage, la facture d'électricité ou le réservoir du groupe électrogène ne diminuent pas parce qu'une seule machine est « efficace ». La consommation dépend de toute la chaîne : l'adéquation du groupe à la charge de l'installation, la puissance moteur installée sur le concasseur par rapport à son débit, la part du matériau entrant dans le concasseur qui n'avait pas besoin d'être concassée, l'importance de la charge recirculée par le crible et le temps pendant lequel la ligne tourne à vide. Cet article ne promet aucun pourcentage d'économie. À partir des données du catalogue General Makina, il passe en revue les mécanismes qui pèsent réellement sur l'énergie et indique, pour chacun, quel choix se justifie et dans quelles conditions.

Dimensionner le groupe électrogène sur la charge réelle

Dans une carrière éloignée du réseau, tous les moteurs de l'installation sont alimentés par une seule unité de puissance. La première décision énergétique se prend donc avant le concasseur : la taille du groupe. Un groupe sous-dimensionné provoque des chutes de tension et des déclenchements de protection au démarrage du plus gros moteur ; un groupe surdimensionné passe le poste à une petite fraction de sa puissance. Un moteur diesel à faible charge brûle plus de carburant pour chaque unité d'électricité produite. La bonne cible est une puissance qui couvre largement la charge continue, la pointe de démarrage étant gérée par une mise en route séquentielle.

Les valeurs du catalogue montrent que la puissance du groupe n'augmente pas seulement avec le débit. Dans le tableau ci-dessous, des installations de même plage de débit reçoivent des groupes différents ; l'écart vient de la combinaison de concasseurs et de la finesse de l'étage de concassage.

Deux lignes sont particulièrement parlantes. General 944 et General 950 travaillent dans la même plage de 120-180 t/h ; la 944 avec secondaire à cône reçoit 550 kVA, la 950 avec secondaire à percussion 600 kVA. Le GNR-MVSI 900, à 90-180 t/h, affiche l'un des débits les plus bas du tableau mais porte le groupe le plus puissant de la gamme, 850 kVA, car c'est l'étage tertiaire qui transforme une alimentation de 50 mm en sable 0-20 mm. Le besoin de puissance dépend donc autant de « jusqu'où je réduis » que de « combien de tonnes ». L'installation mobile à mâchoires GNR-MC110 sur double châssis offre ici une souplesse particulière : les groupes primaire et secondaire peuvent fonctionner séparément, et le châssis secondaire peut rester à l'arrêt lorsque seul le concassage primaire est nécessaire. Si le site est proche du réseau, notez que des installations de criblage comme la GNR ME2060 sont indiquées au catalogue avec une alimentation « groupe ou réseau ».

Puissance du moteur de concasseur et débit : combien de kW par tonne ?

Diviser la puissance installée du concasseur par le débit horaire est la façon la plus simple de comparer des modèles sur une même base. Ce ratio n'est pas une consommation ; il indique la puissance moteur que porte un concasseur par tonne et montre clairement qu'une installation au bas de sa plage consacre le même moteur à moins de produit. Les ratios ci-dessous sont calculés à partir des données du catalogue (kW divisés par les bornes basse et haute de la plage de débit, arrondis à deux décimales).

La règle de décision est nette : le même moteur exploité en bas de plage double presque la puissance installée par tonne. Le concasseur à percussion mobile sur chenilles GM 100 porte 1,60 kW par t/h à 100 t/h, et ce ratio tombe à 0,89 à 180 t/h. Choisir une installation bien plus grande que le besoin « au cas où » revient donc à faire tourner moteur et groupe à faible charge pendant de longues périodes. À l'inverse, un petit modèle poussé à sa limite reste en surcharge permanente et génère arrêts et usure. Le bon point est celui où l'objectif journalier réel tombe dans la partie moyenne à haute de la plage du modèle.

Alimentateur et grille : ne pas envoyer au concasseur ce qui n'a pas besoin d'être concassé

Le tout-venant contient des fines aussi petites que le produit fini, ainsi que de la terre et de l'argile. Si cette fraction entre dans la chambre de concassage, le moteur dépense de la puissance à déplacer et comprimer un matériau déjà prêt, et les blindages s'usent pour rien. Un alimentateur vibrant à grizzly fait passer ces fines à travers la grille pour qu'elles contournent le concasseur ; le texte du catalogue décrit explicitement cette fonction comme la suppression d'une énergie de concassage inutile. Le même alimentateur dirige régulièrement les gros blocs vers la bouche du concasseur et maintient une alimentation en charge (choke-feed).

La puissance propre de l'alimentateur est faible : 2x3 kW sur l'alimentateur GNR 60, 2x9,2 kW sur le GNR 140. Comparée à la charge côté concasseur, elle explique pourquoi la séparation préalable est le premier point à examiner. Sur les modèles à chenilles, la même logique est de série : le GM 100 possède un alimentateur de 900×2400 mm (2×2,6 kW) avec grille de 1000×1500 mm, le GM 125 un alimentateur de 1100×2600 mm (2×3,2 kW) avec grille de 1360×2160 mm. Si le matériau est argileux et collant, la grille se colmate et perd sa fonction de précriblage ; pour ces sites, le catalogue oriente vers l'alimentateur wobbler GWB1136 (18,5 kW) à entraînement moteur-réducteur-chaîne. À l'étage secondaire, le type DMK avec précriblage applique le même principe un cran plus bas en séparant les fines prêtes avant la chambre de concassage.

Adapter le concasseur à la roche et maîtriser la charge recirculée en circuit fermé

Un mauvais type de concasseur consomme de l'énergie sans bruit. Dans le calcaire et la roche peu abrasive, un concasseur à percussion donne un fort taux de réduction et un produit cubique en un seul étage ; dans la roche dure et abrasive comme le basalte et le granit, un primaire à mâchoires suivi d'un secondaire à cône travaille avec une durée de vie des pièces d'usure plus longue. Un concasseur à percussion sur roche dure, c'est des changements de pièces fréquents et un débit qui baisse ; une lourde chaîne mâchoires-cône sur roche tendre, c'est plus de puissance installée que nécessaire. Le détail de ce choix est traité dans notre article concasseur à percussion ou à mâchoires : critères de choix.

En circuit fermé, le refus du crible retourne au rotor et est concassé de nouveau jusqu'à la taille visée. La boucle garantit la qualité du produit, mais chaque tonne renvoyée est une charge que le concasseur et les convoyeurs portent une deuxième fois. Trois causes gonflent la charge recirculée : un réglage du concasseur trop ouvert pour le produit visé, des mailles de crible colmatées et une surface de criblage trop petite pour le débit. Sur les sites sujets au colmatage, le crible à vibration contrôlée GNRTK est un bon exemple : son entraînement à trois arbres produit une course ovale réglable, et le catalogue précise qu'il réduit le colmatage et maintient une faible charge recirculée. Le GNRTK-1550 travaille avec une surface de 1500×5000 mm et un moteur de 22 kW, le GNRTK-2060 avec 2000×6000 mm et 30 kW.

Automatisation : démarrage séquentiel et surveillance de la charge moteur par API/SCADA

Dans cet article, seules les solutions de contrôle clairement décrites au catalogue méritent l'appellation « nouvelle génération ». Le système d'automatisation et de contrôle définit dans un automate (API) l'ordre de démarrage, les verrouillages et les scénarios d'arrêt ; sur l'écran SCADA de la cabine s'affichent en direct l'état de marche, l'intensité absorbée et les alarmes de chaque machine. Dans le centre de commande des moteurs, démarreurs, variateurs de fréquence (VFD) et relais de protection équilibrent automatiquement la vitesse de l'alimentateur et la charge du concasseur.

Pourquoi le démarrage séquentiel compte-t-il pour l'énergie ?

Les équipements sont mis en route à contre-courant du flux de matériau, du convoyeur de stockage vers l'alimentateur. Ainsi, les moteurs n'appellent pas tous leur courant de démarrage en même temps, et le groupe n'a pas à être surdimensionné pour une pointe brève. Lorsqu'une machine s'arrête, tous les étages en amont s'arrêtent automatiquement, ce qui évite les démarrages sur bande chargée et les bourrages de convoyeur. L'écran tactile, le démarreur progressif, la commande par variation de fréquence et la surveillance à distance proposés en option sur la General 01 sont la version mono-machine de cette approche.

Comment la surveillance de la charge moteur pilote-t-elle l'alimentateur ?

Lorsque l'intensité du concasseur approche du seuil, la vitesse de l'alimentateur baisse automatiquement ; quand l'intensité redevient normale, l'alimentation remonte. Cela évite que le concasseur cale en surcharge et le cycle de vidage et de redémarrage qui suit. Les mêmes données servent aussi dans l'autre sens : si l'intensité reste longtemps basse, le concasseur est sous-alimenté et la puissance moteur tourne pour rien. L'automatisation peut aussi être installée sur des installations existantes.

Réduire la marche à vide ; entretien des convoyeurs et des cribles

La part de l'énergie qui ne devient pas produit correspond surtout aux équipements qui tournent à vide : un concasseur en attente de camions, des bandes sans matériau, un crible qui fonctionne alors que le stock est plein. Le moyen le plus pratique de le mesurer est l'historique des intensités dans le SCADA. Côté entretien, le débit d'un convoyeur dépend de la largeur, de l'inclinaison et de la vitesse ; une mauvaise inclinaison ou largeur entraîne débordements, patinage, usure et arrêts. Des rouleaux grippés, une bande qui dévie et des racleurs encrassés font travailler le moteur contre une résistance inutile.

Appliquez cette liste de contrôle en début de poste et lors de l'entretien hebdomadaire :

• Repérez dans l'historique d'intensité SCADA les périodes où le concasseur a tourné à faible intensité : ce sont des interruptions d'alimentation ou des problèmes de rotation des camions.
• Vérifiez que la grille de l'alimentateur n'est ni colmatée ni chargée d'argile : une grille bouchée envoie les fines au concasseur.
• Contrôlez les mailles du crible (colmatage, fils rompus) : le colmatage augmente la charge recirculée.
• Comparez le réglage du concasseur au produit visé : un réglage ouvert par l'usure renvoie plus de refus.
• Assurez-vous que les rouleaux porteurs et de retour tournent librement et que les racleurs nettoient la bande.
• Testez les détecteurs de déport et de vitesse de bande : l'arrêt séquentiel en sécurité en dépend.
• Relevez la charge continue du groupe pendant le poste ; si la faible charge persiste, réévaluez la taille du groupe.

Questions fréquentes

Quelle machine consomme le plus d'énergie sur une installation mobile ?

En puissance installée, le moteur du concasseur est de loin le poste principal, par exemple 200 kW sur le GM 125 et 315 kW sur le M-PDK01. Toute mesure qui réduit la charge arrivant au concasseur — précriblage par grille, bon réglage, faible charge recirculée — a donc l'effet le plus direct sur la consommation totale.

Un gros groupe électrogène n'est-il pas le choix le plus sûr ?

Il offre une marge au démarrage, mais un groupe diesel qui tourne à faible charge pendant toute la production consomme plus de carburant par unité d'électricité. La bonne démarche consiste à partir de la valeur en kVA indiquée pour chaque modèle au catalogue et à maîtriser la pointe de courant par le démarrage séquentiel.

Peut-on automatiser une installation existante ?

Oui. Le système d'automatisation et de contrôle peut être ajouté après coup sur des lignes de concassage-criblage existantes. Pour un devis, le type d'installation, la liste des équipements et le débit suffisent.

Quel investissement demande l'économie d'énergie ?

Cela dépend de l'équipement existant, de ce qui est ajouté et du périmètre d'automatisation ; il est impossible d'y répondre par un seul chiffre. Avec votre schéma de ligne et votre objectif de production, le périmètre et le prix sont établis pour votre projet.

Conclusion et demande de devis

Sur une installation mobile, l'énergie se maîtrise par un groupe correctement dimensionné, un concasseur exploité dans la bonne partie de sa plage, des fines qui n'entrent jamais dans le concasseur, une faible charge recirculée et une ligne pilotée de façon séquentielle par API/SCADA. General Makina fabrique des installations de concassage-criblage depuis 1976 et les livre avec une garantie d'un an. Indiquez-nous votre matériau, vos produits visés et votre tonnage journalier via notre page de contact ; nous préparerons un devis adapté au modèle et au groupe.