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1.1- Unidades de Tração (Tratores)

A Unidade de Tração (Trator) é a máquina básica de terraplenagem, pois todos os equipamentos à disposição para executá-la são tratores devidamente modificados ou adaptados para realizar as operações básicas de terraplenagem.

Chama-se trator a unidade autônoma que executa a tração ou empurra outras máquinas e pode receber diversos implementos destinados a diferentes tarefas.

Essa unidade básica pode ser montada sobre:

a) Esteiras: De modo geral, as esteiras exercem pressões sobre o terreno portante da ordem de 0,5 a 0,8 kgf/cm2 aproximadamente, igual à pressão exercida por um homem em pé, sobre o chão.

b) Pneumáticos: Os equipamentos de rodas, ao contrário, transmitem ao terreno pressões de contato da ordem de 3 a 6 kgf/cm2.

a) Esforço Trator: É a força que o trator possui na barra de tração (no caso de esteiras) ou nas rodas motrizes (no caso de tratores de rodas) para executar as funções de rebocar ou de empurrar outros equipamentos ou implementos; b) Velocidade: É a velocidade de deslocamento da máquina, que depende, sobretudo, do dispositivo de montagem, sobre esteiras ou sobre rodas; c) Aderência: É a maior ou menor capacidade do trator de deslocar-se sobre os diversos terrenos ou superfícies revestidas, sem haver a patinagem da esteira (ou dos pneus) sobre o solo (ou revestimento) que o suporta; d) Flutuação: É a característica que permite ao trator deslocar-se sobre terrenos de baixa capacidade de suporte, sem haver o afundamento excessivo da esteira, ou dos pneus, na superfície que o sustém; e) Balanceamento: É a qualidade que deve possuir o trator, proveniente de uma boa distribuição de massas e de um centro de gravidade a pequena altura do chão, dando-lhe boas condições de equilíbrio, sob as mais variadas condições de trabalho.

1.1.2- Quadro Comparativo

Obs.: *menor que 10 km/h

** entre 10 a 70 km/h a) Trator de Esteira - Esforços tratores elevados

- Rampas de grande declividade

- Terrenos de baixa capacidade de suporte

OBS.: Não teremos velocidade de operação, o que resulta em baixa produtividade b) Trator de Rodas - Topografia favorável

- Condições de bom suporte

- Boas condições de aderência

OBS.: As máquinas de pneu são insuperáveis em relação a velocidade, significando maior produção.

Trator de Esteira Trator de Rodas Esforço Trator Elevado Elevado, Limitado pela aderência

Aderência Boa Ruim Flutuação Boa Regular a ruim

Balanceamento Bom Bom Velocidade Baixa * Alta **

1.2-Unidades Escavo-Empurradoras

O trator de esteira ou de pneus, que é a máquina básica da terraplenagem, pode receber a adaptação de um implemento que o transforma numa unidade capaz de escavar e empurrar a terra, chamando-se por isso, unidade escavo-empurradora.

Esse implemento é denominado lâmina e o equipamento passa a denominar-se trator de lâmina ou buldôzer.

1.2.1 - Lâminas a) Lâmina fixa ou Reta b) Angledôzer (lâmina angulável)

c) Tiltdôzer/ Tip-dozer (lâminas anguláveis e inclináveis) – buldôzer ou lâmina que pode ser girada em torno do eixo longitudinal do trator ao qual é aplicada d) Placas para empurrar

1.2.2 - Lâminas Especiais a) Universal - “U”

- Para grandes cargas - Para grandes distâncias

- relação kW/metro da borda cortante (largura) – baixa (essa relação é uma indicação da capacidade da lâmina para penetrar e pegar uma carga. Quanto maior a relação kW/m, mais agressiva é a lâmina) - Utilizada para solos de baixa resistência ao corte

- Evita perdas laterais

- relação kW/m3 solto - baixa → materiais leves - a relação kW/m3 solto indica a capacidade da lâmina para carregar material b) Reta - “S” - Para materiais resistentes

- relação kW/m elevada (lâmina mais agressiva)

- relação kW/m3 elevada - materiais pesados

- Com placa para “pusher” → motoscrapers c) Angulável - “A” - pode ser posicionada em linha reta ou a um ângulo de 25º para ambos os lados

- Escavação de meia encosta

- Valetas

- Reaterro d) Amortecedora - “C”

- Tratores de grande porte - Apoio aos motoscrapers

- Largura reduzida aumenta sua capacidade de manobra

Escarificador ou “Ripper” - Utilizado em material de 2a categoria

- Munidos de pistões hidráulicos, de duplo sentido com bomba de alta pressão.

1.3 - Unidades Escavo-Transportadoras

As unidades Escavo-Transportadoras são as que escavam, carregam e transportam materiais de consistências média a distâncias médias.

São representadas por dois tipos básicos: a) Scraper Rebocado; b) Scraper automotriz ou motoscraper.

1.3.1 - Scraper Rebocado

O scraper rebocado consiste numa caçamba montada sobre um eixo com dois pneumáticos, rebocada por um trator.

1.3.2-Scraper Automotriz / Moto-scraper

O scraper automotriz ou moto-scraper consiste em um scraper de único eixo que se apoia sobre um rebocador de um ou dois eixos, através do pescoço.

A razão dessa montagem reside no ganho de aderência que as rodas motrizes do trator passam a ter, em conseqüência do aumento do peso que incide sobre elas (Peso Aderente).

O moto-scraper é um dos equipamentos responsáveis pela viabilização da utilização maciça da terraplenagem mecanizada. O que possibilitou a diminuição do preço do m3 transportado foi o invento do pescoço, que, quando o moto-scraper está em movimento, transmite aproximadamente 60% do peso da carga para a roda motriz, conseqüentemente aumentando a aderência, possibilitando a utilização de grande potência usável.

1.3.3 - Elementos Principais

7 - Avental 8 - Ejetor 9 - Lâmina de Corte 10 - Pistão Hidráulico

Os comandos de acionamento são executados por pistões hidráulicos de duplo sentido e acionados por bomba hidráulica de alta pressão.

A escavação é feita pelo movimento sincronizado da Lâmina de Corte que entra em contato com o terreno pelo abaixamento da caçamba, ao mesmo tempo que o Avental é elevado com a movimentação gradual do Ejetor.

A carga se faz pelo arrastamento do scraper, com o qual a lâmina penetra no solo, empurrando-o para o interior da caçamba.

Existem também equipamentos de pequeno porte, apelidados "caixotes", com os mesmos princípios de trabalho, cuja descarga é executada por um grande giro da caçamba, não existindo o ejetor. Um exemplo são scrapers com capacidade da caçamba da ordem de 3 a 4 m3. Em geral são agrupados (dois) e rebocados por um trator agrícola, onde ficam os controles.

Carregamento:

(ejetor recuado, avental elevado, caçamba abaixada) Descarga:

(ejetor em movimento para a frente, caçamba elevada, avental elevado) avental ejetor ejetor avental

Carregamento:

(ejetor recuado, avental elevado, caçamba abaixada) Descarga:

(ejetor em movimento para a frente, caçamba elevada, avental elevado) avental ejetor Carregamento:

(ejetor recuado, avental elevado, caçamba abaixada) Descarga:

(ejetor em movimento para a frente, caçamba elevada, avental elevado) avental ejetor ejetor

1) - A arrumação do solo depende da experiência do operador para executar o movimento sincronizado da lâmina, avental e ejetor.

2) - O Esforço de Tração é consumido:

a) Resistência oposta ao movimento • cortar o solo

• empurrá-lo para dentro da caçamba

• arrumar o solo dentro da caçamba b) Atritos gerados pelo solo em contatos laterais, de fundo e interno com a caçamba.

• Esses esforços são de 10 a 20 vezes maiores que a resistência ao rolamento.

3) -Aumento de densidade de 15% a 25% em relação ao carregamento com uma carregadeira.

4) - Melhora da aderência (pescoço): menor balanceamento e menor flutuação

Quando a aderência estiver baixa (patinagem das rodas) ou a potência disponível for insuficiente, usa-se trator de esteira ou de rodas para auxiliar no carregamento, denominando-se esta operação de Pusher.

Na operação Pusher-Pull são utilizados motoscrapers com dois motores e tração nas quatro rodas. Como a força de tração nas quatro rodas ainda não é suficiente, criou-se um dispositivo em forma de gancho que acopla um motoscraper ao outro. Dessa forma o esforço das 8 rodas dos dois motoscrapers acoplados é utilizado para carregar um dos scrapers e em seguida o outro. Os motoscrapers se acoplam e se ajudam mutuamente na operação de carregamento.

Enquanto a máquina da frente carrega, é auxiliada pela outra que fornece o esforço trator adicional necessário. Posteriormente a máquina da frente traciona o outro motoscraper, para o seu carregamento.

a) Motoscrapers com 2 (dois) motores - É o que possui o eixo traseiro também provido de força motriz - “Twin” ou seja motores geminados que funcionam em conjunto.

Vantagens:

• maior potência • maior ADERÊNCIA

• trabalho em rampas mais acentuadas

• maior volume transportado

1.4-Unidades Escavo-Carregadeiras

São as unidades que “escavam” e carregam o material sobre um outro equipamento, que o transporta até o local da descarga, de modo que o ciclo completo da terraplenagem, compreendendo as quatro operações básicas, é executado por duas máquinas distintas (as escavo-carregadeiras e as unidades de transporte).

As unidades escavo-carregadeiras são representadas pelas:

a) Carregadeiras b) Escavadeiras

Embora bastante diferentes, ambas executam as mesmas operações de escavação e carga. 1.4.1 – Carregadeiras

São chamadas de pás-carregadeiras e podem ser montadas sobre esteiras ou rodas com pneumáticos.

Normalmente a caçamba é instalada na parte dianteira.

No carregamento, as carregadeiras é que se deslocam, movimentando-se entre o talude e o veículo de transporte.

Características da carregadeira de pneus

• Alta velocidade de deslocamento • Grande mobilidade

• Deslocamento a grande distância (elimina transporte em carreta)

• Menor tração - principalmente na escavação, risco de patinagem

• Baixa flutuação

• Tração nas quatro rodas

• Peso próprio elevado - peso aderente sobre a roda motriz

• Motor sobre o eixo traseiro

Equipamentos

1.4.2 - Escavadeiras São chamadas de pás mecânicas. Consistem em um equipamento que trabalha parado. Pode ser montado sobre esteiras, pneumáticos ou trilhos. - Características das Escavadeiras • Normalmente sobre esteiras

• Giro de 360º

• Esteiras Lisas, sem garras e de maior largura

• Boa flutuação

• Baixo Balanceamento

• Deslocamento - 1,5 km/h (pequenas distâncias)

• Deslocamento em distância - carretas especiais

- Dependendo do tipo de trabalho, monta-se no trator, o tipo de lança necessário.

Principais tipos de lanças:

a) Pá Frontal ou “SHOVEL”: Ângulo de inclinação da lança de 35º a 65º. A caçamba é provida de dentes, para facilitar o corte.

b) Caçamba de arrasto ou “DRAG-LINE” A lança “Drag-Line” ou draga de arrasto permite variação do ângulo entre 25º e 40º. Destina-se a escavar abaixo do terreno em que a máquina se apóia. É utilizada para escavar materiais pouco compactados ou moles, mesmo que possuam altos teores de umidade. É o equipamento convencional que possui o maior raio de alcance.

c) Caçamba de mandíbulas ou “CLAM-SHELL”

A lança é constituída de duas partes móveis, comandadas por cabos que podem abrir ou fechar a caçamba com mandíbulas, possuindo superfícies de corte ou dentes. É apropriado para a abertura de valas de pequenas dimensões, sobretudo quando há obstáculos como escoramentos, tubulações subterrâneas, etc.

d) Retroescavadeira

Semelhante à escavadeira de pá frontal, diferindo apenas em relação à caçamba. A escavação se faz no sentido de cima para baixo. O movimento da máquina é em marcha a ré. Escava solos mais compactados.

1.5 - Unidades Aplanadoras

As unidade aplanadoras destinam-se especialmente ao acabamento final da terraplenagem, isto é, executam as operações para conformar o terreno aos greides finais do projeto.

As principais características destes equipamentos são a grande mobilidade da lâmina de corte e a sua precisão de movimentos, permitindo o seu posicionamento nas situações mais diversas.

A lâmina pode ser angulada em relação a um eixo vertical e também inclinada lateralmente, buscando alcançar a posição vertical.

Para compensar as forças excêntricas surgidas por estes movimentos, as rodas dianteiras podem ser inclinadas, de maneira a contrabalançar aqueles esforços.

Entre a lâmina e o eixo dianteiro, pode ser encontrado um escarificador, usado para romper um solo compacto.

1.6 - Unidades de Transporte

As unidades transportadoras são utilizadas na terraplenagem quando as distâncias de transporte são de tal grandeza que o emprego de “Motoscrapers” ou “Scrapers” rebocados se torna antieconômico.

Assim, para as grandes distâncias deve-se optar pelo uso de equipamentos mais rápidos, de baixo custo, que tenham maior produção, ainda que com o emprego de um número elevado de unidades.

São unidades de transportes: Caminhões Basculantes Comuns; Vagões; Caminhões Fora de Estrada.

Vagões São unidade de porte, com grande capacidade, geralmente rebocados por tratores de pneus semelhantes aos utilizados nos “motoscrapers”. Executam apenas as operações de transporte e descarga, sendo carregados por unidades escavo-carregadoras.

Os vagões diferenciam-se entre si, já que podem fazer a descarga por: •Fundo móvel (“Bottom-dump”);

•Traseira, por basculagem da caçamba (“rear-dump”);

•Lateral (“side-dump”).

O volume da caçamba chega a 102 m3 e atinge a velocidade de 60 km/h.

-Fora de Estrada

Utilizado para serviços pesados. Necessita estrada especial, tem baixa flutuação. Caçambas acima de 10 m3, chegando a 100 ton., com motores até 1000 HP.

1.7 - Unidades Compactadoras

As unidades compactadoras destinam-se a efetuar a operação denominada compactação, isto é, o processo mecânico de compressão dos solos, resultando em um índice de vazios menor.

A compactação é o processo pelo qual se obtém mecanicamente o aumento de resistência do solo.

Os solos, para que possam ser utilizados nos aterros das obras de terraplenagem, devem preencher certos requisitos, ou seja, devem ter seu comportamento técnico melhorado, para que se transformem em verdadeiro material de construção. Esse objetivo é atingido de maneira rápida e econômica através das operações de compactação.

12 -Dimensionamento

É a força de resistência exercida pelo solo / pavimento contra as rodas da máquina. É a medida da força que é preciso superar a fim de rolar ou puxar uma roda sobre o solo.

Essa força é afetada por condições do solo e pela carga – quanto mais uma roda afunda no solo, maior a resistência ao rolamento.

Para veículos sobre pneus, a experiência mostrou que a resistência mínima (devido ao atrito interno e à flexão dos pneus) é aproximadamente igual a 2% do peso bruto do veículo (PBV). A resistência decorrente da penetração dos pneus é aproximadamente igual a 0,6% do PBV para cada cm de penetração do pneu.

Rro = 2% PBV + 0,6% do PBV por cm de penetração do pneu

Obs: a expressão acima é válida para veículos de obra, que se deslocam com velocidades relativamente baixas.

EXEMPLO

25 Resistência ao rolamento para um veículo que se desloca em superfície DURA E LISA:

Rro = 2% PBV para 1 tf, a resistência ao rolamento é de 20 Kgf fator de resistência ao rolamento (Fro) = 20 Kgf/tf (para se determinar a resistência ao rolamento, multiplicar esse fator pelo PBV)

- Condições do Solo
- Fricção Interna

12.2- Fatores que Influenciam a Resistência ao Rolamento - Flexibilidade dos Pneus

- Penetração na Superfície do Solo

- Peso nas Rodas
- Pressão dos Pneus

- Desenho na Banda de Rodagem

12.3 - Padrões de Fatores de Resistência ao Rolamento (10 Kgf/tf = 1%)

Como as condições do solo variam consideravelmente, o número possível de fatores de resistência ao rolamento é quase ilimitado. Todavia, para finalidades práticas, foram estabelecidos padrões gerais:

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