MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS - PRODUTIVIDADE

Transcrição

1 Sabesp MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS - PRODUTIVIDADE Construção Pesada Profº Douglas Couri Jr.

2 Fonte/Material de Apoio: Aulas e material disponibilizado pelo professor Ricardo Bonfim Equipamentos para Escavação Compactação e Transporte Tadeo Jaworski

3 Equipamentos em construções de grande porte Nas construções de grande porte, é muito importante avaliar os equipamentos que serão utilizados, necessitando dimensionar o rendimento deles, em relação ao custo e à equipe disponível. As máquinas, em geral podem ser divididos em duas categorias que trabalham em conjunto: Máquinas motrizes; Máquinas operatrizes.

4 Máquinas Motrizes São as máquinas que servem como fonte de energia do equipamento; Podem ser mutáveis ou definitivas; O acionamento pode ser elétrico (no caso de equipamentos menores), mas geralmente trata-se de um motor a diesel; Quando móveis, são instaladas sobre rodas ou esteiras; Exemplo: tratores, compressores, geradores...

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6 Máquinas motrizes Trator de Pneus Uma opção favorável quando: Topografia é favorável, sem muitos taludes, ou com taludes brandos; As condições de aderência e suporte do solo são boas, de modo que o equipamento não atole; O terreno pode sofrer as erosões que este equipamento causa com a passagem das rodas no mesmo local consecutivamente; Além disso, o trator sobre pneus possui um rendimento superior à opção de esteira.

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9 Máquinas motrizes Trator de Esteira Uma opção favorável quando: Topografia é irregular, e é necessário fazer o transporte em fase anterior ou durante a terraplanagem; As condições de aderência e suporte do solo não são boas, pois a esteira distribui o peso do equipamento + carga sobre uma área maior; O terreno está aplainado e não pode ser erodido para que não prejudique o serviço já executado; A esteira porém rende menos que o trator sobre rodas, pois é mais difícil de manobrar.

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12 Máquinas motrizes Rodas x Esteira Características Trator de Esteira Trator de Pneus Esforço Trator Elevado Limitado devido às condições de aderência Velocidade Baixa (< 12km/h) Alta (< 60km/h) Aderência Boa Limitada Flutuação Boa Regular a má Balanceamento Bom Bom

13 Onde: Esforço trator: força máxima que a máquina pode exercer na barra de tração (esteira ou rodas motrizes) para rebocar ou empurrar as máquinas operatrizes / carregamentos de trabalho; Velocidade: velocidade máxima que a máquina consegue exercer em suas atividades; Aderência: capacidade que a máquina tem de se deslocar sobre uma superfície sem patinar (esteiras) ou atolar (rodas); Flutuação: tensão da máquina sobre o solo capacidade que ela tem de se movimentar sem afundar no terreno; Balanceamento: é a distribuição do seu peso em torno de seu centro de gravidade em relação à altura da máquina, de modo que se o balanceamento for bom, menor é a chance da máquina tombar.

14 Máquinas Operatrizes São as máquinas tracionadas, empurradas ou manobradas pelas unidades motrizes; Podem ser mutáveis ou definitivas; Podem ser trocadas dentro de uma mesma máquina motriz; Possui diversas funcionalidades, dependendo de cada serviço.

15 Máquinas Operatrizes

16 Máquinas operatrizes Unidades escavo-empurradoras Conhecidos também como Dozers, são máquinas resultantes da união de uma unidade de uma unidade de tração (trator) e um elemento tipo lâmina, que pode ser reta ou angulável. Entre diversas funções, estas máquinas podem ser utilizadas para: Escavação em geral; Rebocar outras máquinas; Derrubar árvores; Abrir cortes tanto para terraplenar como para abrir caminho.

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18 Cálculo do rendimento de unidades escavoempurradoras Pode ser avaliado a partir de uma seção transversal do monte de material que se acumula na frente da lâmina. Este material pode ser tido como um triângulo retângulo.

19 Cálculo do volume de terra: Q = L. h2. μ 2. tan a Sendo: Q capacidade da lâmina L comprimento da lâmina; h altura da lâmina; μ fator de correção que depende do material a ser carregado (areia, cascalho e rocha, μ = 0,8; terra comum, μ = 1,0). Cálculo do rendimento: R = Q. f. E. 60 T Sendo: R rendimento da máquina em (m 3 /h) L comprimento da lâmina; E fator de eficiência do trator (E = 0,8 esteira / E = 0,7 - rodas); T tempo que o equipamento leva para completar um ciclo; f fator de correção dos volumes (empolamento).

20 Tabelas: Taxa de empolamento: Inclinação do terreno:

21 Exercício: Para o Dozer que consta em catálogo anexo, calcula a produção horária dele em terreno plano, e em seguida, a produção horária dele em um terreno em aclive de 15 %. Dados: Modelo do Dozer D155AX-6 - KOMATSU - Sobre rodas Distância entre o monte e o local de terrapleno: 160 metros; Velocidade média de ida carregado 7,5 km/h; Velocidade média de volta descarregado - 9,2 km/h; Taxa de empolamento 0,80 Material a ser carregado - solo Tempo fixo obtido no local de trabalho 0,50 minutos

22 Para constar: RENDIMENTO = PRODUÇÃO HORÁRIA

23 Máquinas operatrizes Unidades escavo-carregadeiras As mais comuns são chamadas de pás-carregadeiras, escavadeiras e no caso de união de ambos, retro-escavadeiras. São máquinas projetadas para terraplenar e transportar o material até outro equipamento que possa fazer a descarga.

24 Escavadeira:

25 Lança: implemento que possibilita a escavadeira a realizar suas tarefas em outro plano. Lança com pá frontal (shovel): Para escavações de grande porte, passagem de canais, extração de minérios subsolos de edifícios e taludes.

26 Lança com caçamba de arrasto (drag line): É formado por uma estrutura leve de treliça, com longo alcance. A caçamba, que geralmente é furada, é provida de dentes e aberturas na sua parte superior e na lateral voltada para a máquina onde se encontra sua parte cortante. Fica presa à lança por cabos isto lhe confere grande mobilidade, e faz com que a escavação ocorra quando é puxado na direção da máquina. Por permitirem que se escave a grandes distâncias (~ 20m). As escavadeiras quando equipadas com lanças deste tipo realizam: abertura de grandes valas sem escoramento, remoção de solos moles, restauração de calhas de canais de rios construídos por depósitos naturais ou artificiais; abertura de danais de drenagem; valetas; acabamento de taludes.

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28 Lança com mandíbulas (clamshell): Trata-se de uma caçamba que sobe e desce na vertical, realizando a escavação pela ação do seu peso próprio. Deve estar aberta ao final da descida e fechada no início da elevação. São utilizadas na abertura de valas cujas paredes devem ser contidas com escoramentos, desde que esteja convenientemente espaçada e dentre o pequeno alcance da máquina, inclusive abaixo do seu nível.

29 Cálculo do rendimento de unidades escavo-carregadoras Cálculo do volume de produção: Q = C t c Sendo: Q volume de produção em m 3 por s; C capacidade da caçamba em m 3 ; t c templo de ciclo do equipamento, em segundos. Cálculo do rendimento: IMPORTANTE: o dimensionamento do rendimento das escavadeiras são semelhantes às pás-carregadeiras (mesmo procedimento)!!! O método deste slide se aplica apenas para shovel, clamshell e drag line. R = C. f. E. K t c Sendo: R rendimento da máquina em (m 3 /h); C capacidade da caçamba em m 3 (fornecedor informa); K fator de eficiência da caçamba pelo solo (tabela); E eficiência da escavação (usualmente E = 0,5); t c templo de ciclo do equipamento, em segundos. f fator de correção dos volumes (empolamento).

30 Tabelas: Eficiência da caçamba: Tempo de ciclo do shovel: Observações: a) Para cada acréscimo de giro de 10, somam-se 2 segundos, ao tempo de ciclo e para cada decréscimo de 10, subtraem-se 2 segundos; b) Se o volume da caçamba estiver entre os volumes da tabela, adota-se o tempo de ciclo correspondente ao volume mais próximo daquele do implemento em questão, para o giro de 90.

31 Exercício: Para o Shovel que consta em catálogo anexo, (ilustrativo) calcular a produção horária dele. Dados: Modelo do Shovel 6020B - CAT - Sobre esteira Shovel de 3,00 m 3 ; Giro necessário 120 graus; Taxa de empolamento 0,90; Material a ser carregado solo de argila úmida.

32 Máquinas operatrizes Unidades de transporte São projetados para transportas o material escavado em grandes distâncias (acima de 1km).

33 Caminhão basculante: Unidade resultante do chassi de um caminhão ligeiramente alterado ao qual se aplica uma carroceria de chapas (básculas). Na prática, a báscula é conhecida por caçamba. Os basculantes têm capacidade, que em sua grande maioria, entre 4 e 6m³.

34 Caminhão Off-road: São caminhões especialmente fabricados para o serviço de terraplenagem pesada ou mineração. São feitos para trabalhar (carga e descarga) de forma semelhante ao basculante comum. Sua constituição traz limitações de mobilidade, vazão porque estas unidades, até de 100 t, geralmente são mantidos dentro do canteiro de obras. Capacidade sempre superior a 10m³.

35 Dumpers: São destinados ao transporte de material em blocos de volume ponderável, com capacidade maior que à dos basculantes comuns. Podem ser de pequeno porte, ou de grande porte (muito grande mesmo...)

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38 Reboques transportadores: São unidades adaptadas a transporte de equipamentos especiais. Podem ser contínuos ou articulados (quando o material é capaz de auto sustentar-se).

39 Cálculo do rendimento de unidades transportadoras Cálculo do volume de produção: R = 60. C. E t c Sendo: Q volume de produção em m 3 /h; E eficiência, que deve ser igual ao da máquina escavadeira; C capacidade da caçamba em m 3 ; t c templo de ciclo em minutos. t c = d V 1. 0,06 + t pdp + d V 2. 0,06 Sendo: d distância média de transporte em m; V1 Velocidade de ida carregado (km/h); V2 Velocidade de volta descarregado (km/h); t pdp Tempo para parada, descarga e partida (min);

40 Tabelas: Tempos de parada, descarga e partida: Velocidade média de trabalho:

41 Exercício: Quanto tempo 3 caminhões devem levar para transportar 2000 m 3? Dados: Distância entre o local de carga e o bota-fora 7,5 km; Estrada a ser percorrida de terra; Eficiência 0,5 (caminhão abastecido por escavadeira tipo shovel); Capacidade da caçamba 6,0 m 3 (para os 3 caminhões).

42 Unidades Escavo-Transportadoras São equipamentos projetados para aprofundar os cortes iniciados pelos Dozers e executar as operações de escavação, transporte e descarga em materiais de consistência média (arenosos ou arenoso-siltosos) transportados a distâncias médias (entre 100 e 1000 m). São utilizados também para o preparo de leito e subleito em estradas, pois não possuem precisão de altura para o corte. Tipos: Scraper rebocado: Consiste numa caçamba que se apoia sobre dois eixos com pneumático. Motoscraper : São formados por uma caçamba que se apóia sobre um eixo em sua parte traseira e sobre um rebocador em sua parte dianteira.

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45 Máquinas operatrizes Unidades aplainadoras Conhecidos também como moto-niveladores, são máquinas projetadas para o serviço de acabamento, tombamento e espalhamento de um modo geral, conformando o terreno com cotas e greides finais do projeto geométrico de estradas, principalmente. São conhecidas no campo com o nome de motoniveladoras. Tem como principais características: Grande mobilidade da lâmina de corte; Alta precisão nos cortes; Capacidade para grandes deslocamentos para obras lineares.

46 Aplainadora: Patrol:

47 Cálculo do rendimento de unidades aplainadoras Cálculo do rendimento: T = P. d m V. E Sendo: T tempo de a máquina leva para executar o serviço (em s); P número de passadas sobre a faixa para completar a operação; d m extensão de cada passada (em m); V velocidade da máquina em cada passada (em m/s); E fator de eficiência (geralmente, E=0,6).

48 Máquinas operatrizes Unidades compactadoras Simplesmente são utilizadas para compactar o solo. Rolo pé-de-carneiro: É um tambor metálico com protuberâncias (patas) solidarizadas, em forma tronco-cônica e com altura de aproximadamente de 20 cm. Podem ser auto propulsivos ou arrastados por trator. É indicado na compactação de outros tipos de solo que não a areia e promove um grande entrosamento entre as camadas compactadas. A camada compactada possui geralmente 15 cm, com número de passadas variando entre 4 e 6 para solos finos e de 6 a 8 para os solos grossos.

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50 Rolo vibratório: Nos rolos vibratórios, a frequência da vibração é o que influi no processo de compactação do solo. São utilizados eficientemente na compactação de solos granulares (areias), onde os rolos pneumáticos ou Pé-de-Carneiro não atuam com eficiência. A espessura máxima da camada é de 15 cm.

51 Rolos Pneumáticos Constam de eixos com rodas pneumáticas em número de 5 ou 7. No chassis, que se apoias obre os eixos, é colocado lastros para proporcionar pesos suficiente para a compactação. São muito eficientes na compactação de pavimentos de betume a frio, na compactação da base de pedra britada do pavimento e na compactação das camadas delgadas de material frouxo deixadas no topo dos aterros pelos rolos pés-decarneiro.

52 Cálculo do rendimento de unidades compactadoras R = E. V. W. H N Sendo: V velocidade que o rolo se desloca em operação, em m 3 /s; E eficiência (geralmente, E=0,80); W largura útil da faixa em cada passada; N número de passadas do rolo até se compactar em grau necessário; H Espessura da camada de terra solta.