Escavatore

Escavatore idraulico gommato durante le attività di movimento terra

Escavatore cingolato con azionamento del braccio a fune

Un escavatore (chiamato anche escavatrice o macchina escavatrice) è una macchina movimento terra generalmente semovente (cioè dotata di un organo di trazione proprio) utilizzata principalmente per operazioni di scavo, carico e scarico di materiale. È impiegata per esempio durante lavori edili o stradali, per la movimentazione di carbone o altro materiale nelle miniere, o per la rimozione di porzioni di terreno non particolarmente coerente.

I principali tipi di escavatore, relativamente al loro funzionamento e alle caratteristiche costruttive, sono gli escavatori idraulici (equipaggiati con benna o altra attrezzatura intercambiabile), gli escavatori a fune (con benna), gli escavatori a ruota di tazze e gli escavatori a catena di tazze.

L'operatore che aziona la macchina viene detto "escavatorista".

Storia

Macchine precorritrici

Brevetto di una draga ad azionamento manuale (tramite il movimento delle braccia e delle gambe) del 1761.

I primi disegni di dispositivi analoghi ai moderni escavatori furono prodotti già da Leonardo da Vinci nel XV secolo. Draghe galleggianti azionate dalla forza umana, animale o eolica, furono largamente usate nel Regno Unito e nei Paesi Bassi a partire dal XVII secolo per la rimozione del fango dai canali di navigazione. A inizio del 1700, tali macchine erano comunemente impiegate nella pulizia dei principali porti dell'epoca: Tolone, Brest, Genova e Venezia. Il primo escavatore a vapore, da cui ebbe origine successivamente l'escavatore idraulico (cioè che utilizza per il movimento dell'organo di lavoro un sistema con martinetti idraulici), fu sviluppato a Birmingham nel 1796 dall'inventore scozzese James Watt e dall'imprenditore inglese Matthew Boulton, e fu utilizzata nel porto di Sunderland, in Inghilterra. Alcune di queste macchine erano simili per funzionamento ai moderni escavatori a catena di tazze. Nel 1804 l'inventore e imprenditore Olivier Evans sviluppò il primo esemplare di escavatore anfibio per il porto di Filadelfia, caratterizzato da una serie di ganci per la rimozione di rami, pietre e sedimenti. La macchina di Evans è considerata anche la prima automobile degli Stati Uniti.

Primi prototipi

L'escavatore a vapore di William Smith Otis su rotaia (disegno del 1841).

Il primo brevetto di un escavatore a vapore su rotaia, opera dell'ingegnere ferroviario americano William Smith Otis, risale al 1836. L'escavatore a vapore di Otis, progettato tra il 1833 e il 1835, è considerato anche il primo escavatore a benna singola operante al suolo. Era piuttosto rudimentale rispetto agli escavatori moderni, essendo costituito essenzialmente da un telaio ferroviario in legno e ferro a cui era collegato un braccio meccanico, con benna singola, che poteva essere parzialmente ruotato (entro un angolo di circa 180°) attraverso funi azionate dalla forza umana. Furono realizzati solo pochi esemplari dell'escavatore a vapore di Otis, la cui produzione, da parte dell'azienda John Souther & Company, continuò comunque fino al 1913. A partire dagli anni 1870, con la scadenza del brevetto, altre aziende misero in commercio escavatori a vapore simili a quello di Otis, impiegati principalmente nella costruzione di ferrovie.

L'invenzione dell'escavatore idraulico si deve ai fratelli Pierre ed Eugene Bucyrus nel 1882. I primi "escavatori idraulici" erano in realtà azionati in parte in maniera idraulica e in parte attraverso dei cavi; un'altra differenza rispetto agli escavatori idraulici moderni era l'utilizzo di acqua al posto del fluido idraulico. Un esempio di tali primi escavatori idraulici furono gli escavatori prodotti dall'azienda W. G. Armstrong and Co e utilizzati per costruire il porto di Hull, in Inghilterra. Un altro escavatore di questo tipo fu testato nel 1914 dall'ingegnere meccanico Frank H. Armstrong (che, nonostante il nome, non era imparentato con William George Armstrong, capo dell'azienda W. G. Armstrong and Co) per l'azienda statunitense Penn Iron Mining Company.
La Kilgore Machine Company costruì nel 1897 un escavatore a vapore controllato da un sistema idraulico costituito da quattro cilindri a vapore ad azionamento diretto, che quindi non prevedeva funi o catene per il suo funzionamento. Sebbene l'escavatore del 1897 della Kilgore Machine Company sia da alcuni definito "il primo escavatore completamente idraulico", tale primato è stato attribuito anche ad altri escavatori, come lo "Yumbo" dei fratelli Bruneri del 1951 e l'escavatore del 1941 dell'azienda Gradall, in Ohio.

Nel 1884 fu costruito dall'azienda Whitaker & Sons (a Leed, in Inghilterra) il primo escavatore a benna con rotazione a 360°. Tale tecnologia divenne ampiamente utilizzata nel XX secolo.

Adozione dei cingoli

Un escavatore nello stretto di Culebra, durante la costruzione del Canale di Panama (1904).

Tra la fine del XIX secolo e l'inizio del XX secolo risale l'invenzione dei cingoli, inizialmente in legno, utilizzati sui trattori a vapore da Benjamin Holt, fratello di Charles Holt, capo della Holt Manufacturing Company, da cui ebbe origine più tardi l'azienda Caterpillar. All'inizio degli anni '50 Pierre Bataille, dell'azienda francese Poclain, inventò quello che viene considerato il primo escavatore cingolato a pala anteriore completamente idraulico. Tale escavatore era costruito sul telaio di un fuoristrada Dodge modificato, trainato da un trattore, al quale era collegato tramite presa di potenza (PTO), per cui la postazione di guida dell'escavatore e quella del trattore erano separate. Il trattore di Pierre Bataille, progettato nel 1949, fu presentato alla Fiera delle macchine agricole (Agricultural Machinery Show) nel 1951. Nello stesso anno i fratelli italiani Carlo e Mario Bruneri brevettarono un escavatore completamente idraulico a benna rovescia, equipaggiato con pompa e martinetti idraulici. Nel 1954 il brevetto dell'escavatore ideato dai fratelli Bruneri fu denominato "Yumbo" e venduto , assieme ai diritti di fabbricazione, alla società francese Sicam, che commercializzò il primo modello, dotato di cingoli, sotto il nome di "S25".

Ulteriori sviluppi tecnologici

Negli anni '60 si ebbe la commercializzazione di escavatori idraulici da parte dell'azienda giapponese Kato Works Co. Ltd. Alla fine degli anni '60 risale invece il primo escavatore compatto (o "miniescavatore"), progettato in Cina per essere utilizzato nelle risaie, e commercializzato nel 1971 dall'azienda giapponese Kubota con il nome di "Kubota Rabbit". Un altro dei primi miniescavatori è stato l'escavatore semovente gommato "YNB 300" della Yanmar Construction Company. Negli anni '80 gli escavatori compatti si diffusero quindi nel Nord America e in Europa, per essere impiegati in una molteplicità di settori. Nella metà degli anni '80, delle aziende costruttrici di miniescavatori facevano parte JCB, Kubota, Beresford e Manitou. Tra gli anni '60 e gli anni '80 si sviluppano inoltre i primi escavatori idraulici meccatronici (tra cui l'escavatore Komatsu PC05-7), nei quali l'impianto idraulico è controllato elettronicamente.

Nel 1998 fu prodotto dall'Istituto di microtecnologia di Mainz (IMM) il più piccolo escavatore motorizzato al mondo, avente una lunghezza di 63 mm e un peso di 12 g. Il funzionamento di tale "microescavatore" è assicurato da due micromotori della lunghezza di 5 mm.

Nell'ottobre del 2012, l'escavatore a benna frontale denominato "Cat 6120B H FS", prodotto dalla Caterpillar, ha ottenuto il primato del più grande escavatore idraulico a benna. L'escavatore Cat 6120B H FS ha un peso di 1 400 tonnellate e la sua benna ha una capacità di 65 m³. È inoltre il primo escavatore a utilizzare una tecnologia che recupera l'energia associata alla discesa del braccio meccanico durante la sua decellerazione, immagazzinandola in appositi capacitori elettrici.

Escavatori idraulici

Simulazione del movimento del braccio di un escavatore a benna rovescia durante un'operazione di scavo

Gli escavatori idraulici utilizzano per il loro funzionamento un sistema che comprende dei martinetti idraulici collegati al braccio meccanico dell'escavatore. Il fluido viene spinto o aspirato da apposite pompe nei martinetti, determinando così l'allungamento e accorciamento: in questa maniera il sistema idraulico va a comandare il movimento del braccio meccanico dell'escavatore.

Gli escavatori idraulici sono macchine piuttosto versatili, che trovano largo impiego in diversi tipi di attività, in particolare nell'ambito delle costruzioni, ma anche nell'ambito minerario e in attività di movimentazione terra o altri materiali. Sono utilizzati ad esempio nell'ambito delle costruzioni per effettuare lo scavo di fondazioni, per la movimentazione dei materiali da costruzione, oppure per la costruzione di trincee sia di grandi dimensioni (ad esempio per il passaggio di una strada o di una linea ferroviaria) sia di dimensioni limitate (ad esempio per la posa di tubazioni o di cavi elettrici interrati). Utilizzando attrezzi diversi dalla benna, gli escavatori idraulici possono ampliare il numero di applicazioni possibili, includendo ad esempio lavori di demolizione di edifici, movimentazione di rottami, movimentazione di traversine e rotaie e sollevamento di materiali e lavori in ambito agricolo e forestale (ad esempio per il trasporto di legno, cereali, cippato, terreno agricolo, ecc.). Per l'utilizzo in spazi ristretti, si utilizzano i cosiddetti i cosiddetti "escavatori compatti" (o miniescavatori), che hanno una massa operativa non superiore a 6 tonnellate.

I principali tipi di escavatori idraulici, distinti a seconda del loro attrezzo e del modo in cui è mosso l'attrezzo, sono:

• Escavatori a benna frontale: la benna ha la bocca rivolta verso il lato opposto dell'escavatore. Viene spinta contro la parete di scavo nel punto più basso possibile e viene quindi sollevata asportando il materiale dal basso verso l'alto.
• Escavatori a benna rovescia: al contrario degli escavatori a benna frontale, la benna ha la bocca rivolta verso l'escavatore. Viene utilizzata per effettuare degli scavi al di sotto del piano su cui è posta la macchina, oppure ad altezze minime al di sopra dello stesso. Il movimento di raccolta è dato dal braccio, che muove la benna lungo la parete da scavare dal punto più lontano a quello più prossimo all'escavatore.
• Escavatori a benna mordente: sono solitamente impiegati per lavori di scavo che richiedono di raggiungere un punto molto inferiore al piano d'appoggio della macchina, ad esempio nella costruzione di fondazioni profonde oppure nel dragaggio di fondali marittimi o lacustri nei pressi della riva o della chiatta su cui l'escavatore è montato. La benna viene calata aperta sul punto di scavo, dove penetra nel terreno e, grazie a un azionamento solitamente idraulico, viene chiusa in modo da raccogliere il materiale.

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  Escavatore idraulico a benna frontale Hitachi
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  Escavatore cingolato a benna rovescia (Volvo Kettenbagger EC290B)
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  Escavatore a benna rovescia durante il carico su un mezzo d'opera dei detriti di una demolizione
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  Utilizzo di escavatore a benna rovescia per la costruzione di un tratto ferroviario
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  Escavatore a benna rovescia sovietico "EOV-4421" per usi militari
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  Escavatore gommato a benna mordente

Parti principali

Parti principali di un escavatore idraulico a benna rovescia, come definite dalla norma tecnica UNI EN ISO 6165 Macchine movimento terra - Tipi base - Identificazione e vocabolario.

Come altre macchine movimento terra (bulldozer, pala caricatrice, terna, ecc.), gli escavatori idraulici possono essere considerati come l'insieme di tre parti principali:

• macchina base: è l'escavatore privato dell'attrezzatura (braccio dell'escavatore) e dell'accessorio (solitamente una benna); è costituita da un corpo basso, denominato "carro", dove sono installati gli organi necessari allo spostamento della macchina (ruote, cingoli, ecc.) e da una struttura superiore, denominata "torretta", che include la postazione di guida e di comando (spesso cabinata), il vano motore e l'attacco per il braccio escavatore. Negli escavatori moderni, la torretta generalmente può ruotare di 360° rispetto al carro. A seconda del tipo di sistema di alimentazione degli organi di locomozione, gli escavatori sono distinti in escavatori a vapore, escavatori a combustione interna ed escavatori elettrici;
• attrezzatura: è il braccio meccanico dell'escavatore, privato dell'accessorio, collegato alla macchina base e al quale è collegato l'accessorio; può essere a raggio fisso (monoblocco) o a raggio variabile (cioè un braccio snodato, costituito da più componenti); nel caso in cui sia necessario raggiungere con l'attrezzo punti molto distanti dall'escavatore (ad esempio nell'ambito delle demolizioni), si utilizzano escavatori con braccio telescopico o escavatori detti "a lungo braccio";
• accessorio (o attrezzatura intercambiabile): è la parte della macchina movimento terra responsabile della sua funzione, che corrisponde pertanto all'organo di lavoro.

Durante l'operazione di scavo, il braccio escavatore viene fatto muovere per svolgere il ciclo di lavoro, mentre il carro resta fermo.

Gli escavatori idraulici sono spesso dotati di una lama per lo svolgimento di operazioni di rinterro o spianamento del terreno, talvolta utilizzata anche come stabilizzatore.

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  Escavatore con braccio telescopico
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  Escavatore con lungo braccio per operazioni di demolizione

Benne

L'attrezzo utilizzato dagli escavatori idraulici per le comuni operazioni di movimentazione terra è la benna, installata all'estremità di un braccio meccanico. Esistono vari tipi di benne per escavatori:

• benna da scavo (o benna a cucchiaio): presenta una forma concava "a cucchiaio" e denti per facilitare l'operazione di scavo;
• benna da carico: è più capiente della benna di scavo, in modo da velocizzare le operazioni di sollevamento, trasporto e carico del materiale;
• benna trapezoidale: ha una forma svasata, con regolazione dell'inclinazione dei fianchi della benna, in modo da potere scavare con maggiore precisione i profili di canali, fossati e scarpate;
• benna grigliata (o benna vagliatrice): è dotata di fessure, come una griglia, che permettono di svolgere una preselezione del materiale, raccogliendo solo i materiali con una maggiore dimensione granulometrica (ad esempio per raccogliere inerte per calcestruzzo o per eliminare le pietre da un deposito di sabbia) e lasciando invece a terra il materiale più fine;
• benna mordente: è costituita da due parti che si chiudono come una conchiglia, in modo da potere raccogliere più facilmente sabbia, ghiaia, rifiuti o terra;
• benna a polipo: come la benna mordente ha una funzione di presa del materiale raccolto, ma la forma somiglia a quella di un "polipo" o una "mano" in modo da potere afferrare agevolmente materiali come legnami e rottami;
• benna frantumatrice: è provvista di un meccanismo che frantuma il materiale raccolto; è utilizzata ad esempio per velocizzare le attività di demolizione;
• benna auto-rovesciante: è provvista di un meccanismo che apre la benna per scaricare automaticamente il materiale contenuto, ad esempio quando la benna va a contatto con il suolo;
• benna miscelatrice: è utilizzata nelle costruzioni per miscelare il cemento o il calcestruzzo nel momento in cui è caricato nella benna, mentre lo scarico avviene tramite un tubo che può essere facilmente spostato nella posizione della posa del materiale, in maniera analoga ad una pompa per calcestruzzo.

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  Attacco tra il braccio di un escavatore (a sinistra, arancione) e accessorio (benna rovescia, a destra)
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  Benna a cucchiaio
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  Escavatore con benna grigliata
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  Benna mordente
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  Escavatore con benna a polipo
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  Escavatore con benna frantumatrice
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  Benna auto-rovesciante

Altre attrezzature intercambiabili

Per lo svolgimento di particolari attività diverse da quelle tipiche di scavo, carico e scarico materiale (ad esempio per svolgere attività di demolizione), al posto della benna possono essere collegati all'escavatore altri attrezzi, come ad esempio: la cesoia idraulica, il martello idraulico (o "martellone"), il ragno, la pinza, il gancio di sollevamento, le frese rotative e i compattatori.
Tali accessori, anche se sono chiamati "attrezzature intercambiabili", non possono però essere cambiati a piacimento, in quanto ciascuna macchina è progettata dal fabbricante per potere essere utilizzata con determinati accessori (uno o più di uno) e quindi per determinate applicazioni. L'utilizzo di un'attrezzatura intercambiabile su un escavatore per il quale l'attrezzatura non sia stata specificatamente progettata (o comunque non adatta per tale macchina) può comportare diversi rischi, tra cui perdita di stabilità della macchina, diminuzione del campo visivo dell'operatore, collegamenti elettrici o idraulici errati, difficoltà ad accedere alla postazione di guida o difficoltà a uscire dalla postazione di guida. A tale proposito, la specifica tecnica CEN/TS 18195 Earth-moving machinery and interchangeable equipment — Minimum technical information for coupling (recepita in Italia dalla specifica tecnica UNI CEN/TS 18195 Macchine movimento terra e attrezzature intercambiabili — Informazioni tecniche minime per l'accoppiamento) prescrive le informazioni minime necessarie a verificare la compatibilità tra l'accessorio e la macchina movimento terra che i fabbricanti delle macchine movimento terra e degli accessori devono includere nel manuale di istruzioni, a meno che non indichino espressamente i modelli di accessori compatibili con il modello di macchina movimento terra in oggetto.

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  Escavatore con artiglio
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  Pinza per escavatore
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  Escavatore equipaggiato con pinza per lo spostamento di tronchi d'albero
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  Escavatore con pinza idraulica per demolizioni
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  Miniescavatore con montato un martello idraulico
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  Escavatore con magnete

Escavatori a fune

Simulazione del movimento del braccio di un escavatore a fune con benna frontale durante un'operazione di scavo

A differenza di quanto succede negli escavatori idraulici, gli escavatori a fune utilizzano apposite funi per il movimento del braccio meccanico o della benna. I principali tipi di escavatori a fune, distinti a seconda del loro attrezzo e del modo in cui è mosso l'attrezzo, sono:

• Escavatori a benna frontale: come nel caso degli escavatori idraulici a benna frontale, la benna ha la bocca è rivolta verso il lato opposto dell'escavatore. Anche il percorso della benna è identico, ma il braccio meccanico è mosso da funi invece del sistema idraulico.
• Escavatori a benna trascinata: sono escavatori a fune utilizzati soprattutto per il dragaggio di fondali. Tali escavatori possiedono generalmente un lungo braccio, in modo da poter raggiungere distanze orizzontali maggiori. Durante il suo funzionamento, che avviene attraverso un sistema di funi, la benna viene calata dall'estremità superiore del braccio fino al fondale e quindi trascinata verso la macchina, raccogliendo il materiale durante questo movimento. L'escavatore Big Muskie, con il suo peso di 13 500 short ton (corrispondenti a 12 247 tonnellate) e una larghezza di 46 m, fu il più grande escavatore a benna trascinata mai costruito al mondo (per essere poi smantellato nel 1999). La sua benna, avente una capienza di 168 m³ e pesante 230 tonnellate (vuota), è stata invece conservata come monumento in ricordo dei minatori della regione.

Oltre a essere utilizzati con benne, gli escavatori a fune detti "universali" possono anche essere equipaggiati con altri attrezzi, in modo da potere essere utilizzati come battipalo o come gru.

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  Escavatore a benna frontale
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  Escavatore a benna trascinata durante le operazioni di scavo di un canale
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  Escavatore a benna trascinata in una miniera di lignite
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  La benna dell'escavatore Big Muskie con all'interno due turisti.

Escavatore a ruota di tazze

Gli escavatori a ruota di tazze sono escavatori che possono raggiungere dimensioni imponenti, per la movimentazione di grandi quantità di materiali. Trovano spesso utilizzo nelle miniere a cielo aperto, ad esempio nelle miniere di carbone. Dovendo svolgere la loro funzione in posizione quasi statica, sono quasi sempre montati su pattini o cingoli.

Negli escavatore a ruota di tazze la movimentazione del materiale è svolta da tazze montate su una grande ruota che imprime loro un movimento dal basso verso l'alto. Il materiale così raccolto dalle tazze è generalmente poi convogliato verso il punto di raccolta tramite un nastro trasportatore. La movimentazione del materiale segue quindi un percorso simile a quello di un escavatore a benna frontale, con la differenza che tale movimento avviene in continuo.

L'escavatore cingolato con ruote a tazze denominato "Bagger 288", della Krupp Industrietechnik, situato in una miniera di lignite a cielo aperto a Garzweiler, in Germania, dopo la sua costruzione ha detenuto il primato di escavatore più grande del mondo. Ha un peso di 13 500tonnellate, una lunghezza di 240 m e un'altezza di 96 m, e permette di scavare fino a 240 000 tonnellate al giorno.
Nel 1995 tale primato è passato all'escavatore con ruote a tazze denominato "Bagger 293" (anche chiamato "TAKRAF RB293"), costruito dall'azienda MAN TAKRAF di Leipzig e di proprietà dell'azienda RWE Rheinbraun AG. Il Bagger 293 è considerato il più grande veicolo terrestre semovente, la più grande macchina industriale mobile e il più pesante veicolo terrestre semovente. Ha un peso di 14 196 tonnellate, è lungo 220 m, alto 94,5 m, e ha una capacità di scavo di 240 000 m³ di terra al giorno.

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  L'escavatore a ruota di tazze Bagger 288 nella miniera di lignite a Garzweiler, in Germania
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  Ruota di tazze di un escavatore in una miniera di carbone nel Victoria, in Australia

Escavatore a catena di tazze

Un escavatore a catena di tazze è una macchina dotata di un lungo braccio lungo il quale ruota una serie di tazze che asportano il materiale dalla parete portandolo verso la macchina stessa, dove viene scaricato e convogliato generalmente da un nastro trasportatore verso il punto di raccolta; le tazze svuotate ritornano, dal lato opposto del braccio, verso l'estremità, dove tornano a contatto con il terreno per continuare l'operazione di raccolta del materiale.

Questo tipo di macchina è adatto allo scavo su terreni poco compatti e su lunghe pareti regolari. Come gli escavatori a ruota di tazze, gli escavatori a catena di tazze sono spesso utilizzati nelle miniere a cielo aperto.

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  Escavatore a catena di tazze vicino a Düsseldorf (1897–1898)
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  Escavatore a catena di tazze nella miniera a cielo aperto di Cottbus-Nord, in Germania
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  Tazza di un escavatore a catena di tazze (Musée maritime fluvial et portuaire de Rouen)

Escavatore a depressione

Vista d'insieme e principio di funzionamento di un escavatore a depressione

L'escavatore a depressione svolge la stessa funzione di un normale escavatore, ma al posto dell'azione meccanica della benna utilizza un flusso d'aria o un fluido ad alta velocità per scavare il terreno ed è provvisto inoltre di un sistema di aspirazione del materiale.

Organi di spostamento

Per consentire il suo spostamento, un escavatore è montato su un telaio che può essere mosso in vari modi; a seconda degli organi di spostamento, l'escavatore può essere:

• Gommato: ovvero dotato di ruote con pneumatici, per i casi in cui il suo impiego richieda una capacità di carico limitata ma una buona velocità di spostamento. Un tipico caso in cui si preferisce l'uso di escavatore gommato è quello in cui l'area di scavo sia particolarmente distante dal punto in cui il materiale di risulta debba essere depositato (a terra o su un autocarro).
• Cingolato: preferito quando sia richiesta una maggiore capacità di carico o un maggiore sforzo di penetrazione nel terreno, a scapito della velocità di spostamento. È questo il caso di cave o miniere, in cui il braccio meccanico che monta la benna deve essere in grado di raggiungere un'area consistente del fronte di scavo senza la necessità di frequenti riposizionamenti.
• Montato su pattini, ovvero su strutture metalliche orizzontali a contatto con il terreno che possono essere movimentate tramite pistoni idraulici sia verticalmente, consentendone il distacco dal terreno, che orizzontalmente, in modo da permetterne una traslazione. Questo caso è tipico delle grandi macchine da miniera, per le quali gli spostamenti sono molto poco frequenti e spesso minimi, mentre la capacità di carico e di penetrazione deve essere assai elevata.
• Ad appoggi articolati e/o telescopici: questo tipo di escavatore è dotato di piedi e staffe articolate e/o telescopiche (talvolta dotate di ruote) che permettono un posizionamento ottimale in situazioni di terreno molto inclinato, oppure in situazioni dove il normale escavatore non riesce ad operare, esempio all'interno di canali. È anche chiamato "escavatore ragno" per la sua abilità di spostarsi per raggiungere il luogo di utilizzo muovendo tali appoggi articolati in maniera simile alle zampe dei ragni.

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  Un escavatore gommato a benna mordente
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  Escavatore cingolato
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  Escavatore con spostamento su gomme e rotaie
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  Escavatore a "ragno" Kaiser SX
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  Escavatori anfibi

Macchine simili

Macchine movimento terra simili all'escavatore, ma che si differenziano per la loro funzione e il loro funzionamento, sono:

• Draga: è una macchina che ha funzione analoga all'escavatore, ma utilizzata per scavi subacquei:
• Pala caricatrice: come l'escavatore, è provvista di una benna frontale, ma rivolta verso la parte opposta del mezzo (mentre la benna dell'escavatore è rivolta verso il mezzo), di forma più larga rispetto alla benna dell'escavatore e sostenuta da un braccio doppio; la sua funzione non è quella di scavare, bensì spostare, sollevare e scaricare terra o altri materiali; a differenza dell'escavatore, la pala caricatrice può rimuovere solo il terrreno in prossimità della superficie del suolo, senza affondare la benna in profondità, e tale rimozione avviene mentre il mezzo è in movimento, sfruttando quindi la forza di trazione del mezzo, mentre l'escavatore svolge la sua funzione a mezzo fermo, sfruttando la forza impressa dal braccio dell'escavatore;
• Terna: a differenza dell'escavatore è dotata di due attrezzi: una benna caricatrice nella parte anteriore e un attrezzo escavatore nella parte posteriore (retroescavatore), riunendo così nella stessa macchina le funzioni di pala caricatrice e di escavatore.

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  Un battello-draga in azione durante lavori di escavazione del porto di Fano.
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  Pala caricatrice cingolata Liebherr 631
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  Una terna Caterpillar all'opera

Sicurezza

Caduta di un miniescavatore durante la ristrutturazione di una banchina al porto di Île-Tudy, in Francia

L'escavatore è una macchina che presenta, soprattutto se utilizzato impropriamente, molteplici rischi per la sicurezza delle persone, tra cui: ribaltamento, caduta di materiale dall'alto, scivolamenti, cadute a livello, urti, colpi, impatti, compressione, schiacciamento, cesoiamento, stritolamento, rischio elettrico, rischi associati a gas di scarico, agenti chimici, rumore e vibrazioni al corpo intero.

Per assicurare la stabilità dell'escavatore durante il suo ciclo lavorativo, il carro degli escavatori è equipaggiato con un contrappeso, situato nella parte posteriore della torretta, che ha lo scopo di contrastare lo sforzo esercitato dal braccio escavatore. Nel caso degli escavatori gommati possono inoltre essere presenti degli stabilizzatori, che hanno forma simile a dei "piedi" che poggiano a terra, oppure, nel caso di miniescavatori cingolati, anche la lama può svolgere funzione stabilizzatrice.

Spesso il posto di guida e comando dell'escavatore è protetto da una cabina in modo da diminuire i rischi per il guidatore associati ad un eventuale ribaltamento e rovesciamento laterale, oppure per proteggersi durante lavorazioni particolarmente pericolose come la demolizione di edifici. Secondo la norma EN 474-1, gli escavatori deve essere provvisti di cabina con cintura di sicurezza e protezioni ROPS (Roll Over Protection Structure), TOPS (Tip Over Protective Structure) e FOPS (Falling Object Protective Structure).

Pittogrammi di sicurezza definiti dalla norma ISO 9244, che indicano il rischio di impatto di parti in movimento (ad esempio: braccio meccanico di un escavatore) con il corpo umano e che proibiscono pertanto di avvicinarsi alle zone pericolose.

La norma tecnica EN 474-1 prescrive inoltre che, qualora siano presenti rischi residui (cioè che il fabbricante non ha potuto eliminare attraverso apposite misure di sicurezza) per la sicurezza dell'operatore o persone vicine all'escavatore (o qualsiasi altra macchina movimento terra), appositi avvisi o pittogrammi di sicurezza devono essere apposti sull'escavatore e descritti sul manuale d'uso della macchina, in modo da avvertire l'operatore su tali rischi. A prescindere dalla presenza di tali rischi residui, deve inoltre essere apposto sulla macchina un avviso o pittogramma che avverta l'operatore sulla necessità di leggere il manuale d'uso. Nel caso di escavatori idraulici, la norma EN 474-5 aggiunge inoltre l'obbligo di apporre all'escavatore un avviso o pittogramma che proibisca di avvicinarsi alle zone pericolose della macchina. A tale scopo possono essere usati ad esempio appositi pittogrammi definiti dalla norma ISO 9244.

Normativa e standard

Esempio di targhetta di identificazione di un escavatore con marchio "CE"

Esempio di targhetta con indicazione dell'emissione acustica di un escavatore secondo le indicazioni della Direttiva 2000/14/CE.

In accordo ai principi stabiliti dalle convenzioni dell'Organizzazione internazionale del lavoro (tra cui la Convenzione sulla salute e sicurezza sul lavoro del 1981 e la Convenzione sulla protezione dalle macchine del 1963), le attività svolte con gli escavatori, come per qualsiasi altra attrezzatura di lavoro, sono regolamentate attraverso norme nazionali e transnazionali sulla salute e sicurezza sul lavoro, come ad esempio il Testo unico sulla sicurezza nei luoghi di lavoro e la Direttiva 2009/104/CE sull'uso delle attrezzature di lavoro.

Gli escavatori sono anche oggetto di leggi nazionali o transnazionali che ne stabiliscono la certificazione o l'omologazione, in modo da assicurare che rispettino particolari requisiti ambientali e di sicurezza. Ad esempio:

• Nell'Unione europea gli escavatori, come le altre macchine movimento terra, sono sottoposti agli obblighi della marcatura CE. Rientrando inoltre nella definizione di "macchina mobile non stradale" (o NRMM, dall'inglese non-road mobile machinery) indicata dal Regolamento (UE) 2025/14, agli escavatori si applica anche tale regolamento, che stabilisce i requisiti tecnici, le prescrizioni amministrative e le procedure per l'omologazione UE, l'omologazione individuale UE e l'immissione sul mercato delle macchine mobili non stradali nuove destinate alla circolazione sulle strade pubbliche.
• Nell'Unione Europea gli escavatori (e le macchine movimento terra in generale) sono soggetti a restrizioni sulle emissioni di rumore attraverso la Direttiva 2000/14/CE sull'emissione acustica ambientale delle macchine ed attrezzature destinate a funzionare all'aperto. Il rischio rumore è indicato tramite due targhette apposte sul mezzo (o una sola targhetta, nel caso di mezzi non cabinati), una in cui è indicato il livello di pressione acustica percepita dal guidatore all'interno della cabina chiusa (LpA), espresso in decibel, e l'altra in cui in cui è indicato il livello di rumore prodotto dal mezzo e percepito all'esterno (LWA), espresso anch'esso in decibel.

• Agli escavatori (e alle macchine mobili non stradali in generale) si applica inoltre il Regolamento (UE) 2016/1628 che stabilisce, tra l'altro, i limiti di emissione di inquinanti gassosi e particolato per i motori delle macchine mobili non stradali.
• In Cina gli escavatori, come le altre macchine movimento terra e i loro accessori, non fanno parte delle categorie di prodotti per i quali è obbligatoria la certificazione "CCC" (certificato cinese obbligatorio). Per dimostrare il rispetto, da parte dell'escavatore, degli standard di sicurezza applicabili, si applica invece l'autocertificazione CCC (che a differenza della CCC obbligatoria non richiede ispezione in fabbrica da parte terza) oppure la certificazione CQC (China Quality Certification).

Gli escavatori sono oggetto di norme tecniche internazionali ISO specifiche per questo tipo di macchina movimento terra, ad esempio:

• ISO 7451 Earth-moving machinery — Volumetric ratings for hoe-type and grab-type buckets of hydraulic excavators and backhoe loaders, adottata in Italia attraverso la norma tecnica UNI ISO 7451 Macchine movimento terra - Valutazione della volumetria per benne a cucchiaio e mordenti di escavatori idraulici e terne
• ISO 7546 Earth-moving machinery — Loader and front loading excavator buckets — Volumetric ratings, adottata in Italia attraverso la norma tecnica UNI ISO 7546 Macchine movimento terra - Benne per pale caricatrici e benne di carico frontale per escavatori - Valutazione della volumetria
• ISO 8643 Earth-moving machinery — Hydraulic excavator and backhoe loader lowering control device — Requirements and tests, adottata in Italia attraverso la norma tecnica UNI ISO 8643 Macchine movimento terra - Dispositivo di controllo dell'abbassamento di escavatori idraulici e terne - Requisiti e metodi di prova
• ISO 10262 Earth-moving machinery — Hydraulic excavators — Laboratory tests and performance requirements for operator protective guards, adottata in Italia attraverso la norma tecnica UNI ISO 10262 Macchine movimento terra - Escavatori idraulici - Prove di laboratorio e requisiti nelle prestazioni di ripari per la protezione dell'operatore
• ISO 10567 Earth-moving machinery — Hydraulic excavators — Lift capacity, adottata in Italia attraverso la norma tecnica UNI ISO 10567 Macchine movimento terra - Escavatori idraulici - Capacità di sollevamento
• ISO 15219 Earth-moving machinery — Cable excavators — Terminology and commercial specifications, adottata in Italia attraverso la norma tecnica UNI ISO 15219 Macchine movimento terra - Escavatori a funi - Terminologia e specifiche commerciali

In quanto macchine movimento terra, gli escavatori sono inoltre oggetto di norme tecniche internazionali ISO che riguardano le macchine movimento terra in generale, tra cui:

• ISO 3471 Earth-moving machinery — Roll-over protective structures — Laboratory tests and performance requirements, relativa alle prove e ai requisiti delle strutture di protezione antiribaltamento (ROPS), adottata in Italia attraverso la norma tecnica UNI EN ISO 3471 Macchine movimento terra - Strutture di protezione contro il ribaltamento - Prove di laboratorio e requisiti di prestazione
• ISO 5006 Earth-moving machinery — Operator's field of view — Test method and performance criteria, adottata in Italia attraverso la norma tecnica UNI ISO 5006 Macchine movimento terra - Campo visivo dell'operatore - Metodo di prova e criteri di prestazione
• ISO 6405-2 Earth-moving machinery — Symbols for operator controls and other displays - Part 2: Symbols for specific machines, equipment and accessories, adottata in Italia attraverso la norma tecnica UNI ISO 6405-2 Macchine movimento terra - Simboli per i comandi dell'operatore e altri indicatori - Parte 2: Simboli specifici per macchine, attrezzature ed accessori
• ISO 14401-2 Earth-moving machinery — Field of vision of surveillance and rear-view mirrors - Part 2: Performance criteria, adottata in Italia attraverso la norma tecnica UNI ISO 14401-2 Macchine movimento terra - Campo visivo di specchi di sorveglianza e retrovisori - Parte 2: Criteri di prestazione
• ISO 20474-1 Earth-moving machinery — Safety - Part 1: General requirements

Gli escavatori sono oggetto anche di norme tecniche nazionali e transnazionali (molte delle quali sono il recepimento delle relative norme ISO), ad esempio:

• norme tecniche europee (EN), elaborate dal Comitato europeo di normazione (CEN) e dal Comitato europeo di normazione elettrotecnica (CENELEC);
• norme americane SAE, elaborate dall'ente di normazione americano SAE International;
• standard nazionali cinesi obbligatori (anche detti "Guobiao standard" e indicati dal prefisso "GB"), oltre a norme tecniche nazionali cinesi volontarie (indicate dal prefisso "GB/T") e di settore (indicate dai prefissi "JB" per il settore dei macchinari, "JG" per il settore delle costruzioni, "SN" per il settore import/export, ecc.);
• norme tecniche giapponesi (Japanese Industrial Standards o JIS), stabiliti dalla Japanese Industrial Standards Committee (JISC) e pubblicati con la collaborazione della Japanese Standards Association (JSA).

Bibliografia

• Provincia Autonoma Bolzano-Alto Adige, Ripartizione 19 - Lavoro, Macchine movimento terra - Norme di sicurezza e precauzioni per la conduzione e la manovra delle macchine movimento terra, illustrazioni di Gilberto Ugolini, Provincia Autonoma Bolzano-Alto Adige, 2009. URL consultato il 13 marzo 2026.
• Scuola Edile Bresciana, Manuale macchine movimento terra: utilizzo e sicurezza (PDF), a cura di Giuliano Bianchini. URL consultato il 13 marzo 2026.
• (EN) Keith Haddock, The Earthmover Encyclopedia - The Complete Guide to Heavy Equipment of the World, Motorbooks, 2007, ISBN 978-0-7-603-2964-1. URL consultato il 22 aprile 2026.
• (EN) Herbert Lownds Nichols, Moving the earth: the workbook of excavation, 3ª ed., Greenwich, McGraw-Hill, 1976.
• (DE) Albert Mößmer, Das große Buch der Bagger und Baumaschinen, Monaco di Baviera, GeraMond, 2024, ISBN 9783987020162.

Voci correlate

• Benna (meccanica)
• Bulldozer
• Draga
• Fresa meccanica a piena sezione
• Macchine movimento terra
• Motolivellatrice
• Pala caricatrice
• Ruspa
• Terna (macchina)

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