Capitulo II - Carregadeiras

Disciplina: Maquinas e Equipamentos de Mineração Capitulo II - Carregadeiras

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Sobre um trator convencional modificado são adaptados dois braços laterais de

levantamento da caçamba acionados por pistões hidráulicos de duplo efeito. A

caçamba é articulada em relação ao braços, podendo ocupar diversas posições

(escavação, carga, descarga ou qualquer outra intermediária).

Pa-carregadeira Le Tourneau – capacidade da caçamba – 42m3 ou 80t.


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São denominadas também carregadeiras e podem ser montadas sobre esteiras ou

sobre pneus.

Pa-carregadeira sobre esteira.


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A caçamba consta de uma caixa metálica que tem em uma de suas bordas uma

lâmina cortante (lisa ou dentada) que é aparafusada na carcaça da caçamba.

As pás carregadeiras não são máquinas ideais para realizar escavação em rocha,

raras exceções em material muito friável. O ideal seria trabalhar em material já

desmontado e bem fragmentado para que o carregamento se efetue com maior

eficiência possível.


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São equipamentos originalmente destinados a trabalhos de aplicações gerais como

terraplanagem, construção de estradas, barragens e outras obras civis.

Mas devido à sua grande versatilidade, baixo preço de aquisição comparado às

escavadeiras e progressivo aumento da capacidade de produção, tem sido muito

empregadas em trabalhos de mineração. As aplicações das pás carregadeiras em

trabalhos de mineração são:


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As aplicações das pás carregadeiras em trabalhos de mineração são:

Em frentes de lavra executando carregamento de minério desmontado e

fragmentado em unidades de transporte.

Em frentes de lavra escavando/carregando unidades de transporte com

minério/estéril inconsolidado.

Em pilhas intermediárias de minério alimentando por exemplo

silos/instalações.

Em pilhas de estoque de produto final em pátios de embarque, carregando

composições ferroviárias

Trabalhos auxiliares (manutenção de estradas, limpeza de instalações, etc.).


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Tipos de Pá Carregadeira :

Sobre rodas

Sobre esteira

As carregadeiras sobre rodas, possuem vantagens sobre as de esteiras no

que diz respeito ao custo de aquisição;


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As carregadeiras sobre esteira são empregadas nos serviços de

pequenos/médios volumes, quando as condições do terreno não permitem

um maior esforço de tração.

As carregadeiras sobre esteira transmitem uma baixa pressão sobre o

terreno, possibilitando a operação em solos com baixa capacidade de

suporte e trabalhando em áreas que seriam inacessíveis aos equipamentos

montados sobre rodas.


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Pa-carregadeira sobre esteira. Esteira.


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A pá carregadeira de esteiras normalmente é montada sobre sapatas com pequena

altura de ressalto, que permitem o seu trabalho sobre superfícies

duras/pavimentadas, sem provocar maiores danos a essas superfícies.

A pá carregadeira de esteiras opera a baixa velocidade, o que reduz sua capacidade

de locomoção em frentes de trabalho e por ser um equipamento mais pesado que o

de pneus, e com o centro de gravidade mais baixo pode trabalhar em terrenos com

inclinação transversal de até 35% e de 60% na direção de seu deslocamento.


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Uso de correntes em carregadeiras de pneus

Pa-carregadeira utilizando correntes


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As correntes devem ser utilizadas onde há materiais ou rochas que proporcionam

cortes, com muita facilidade e frequência nos pneus das pás-carregadeiras.

Deve abranger cerca de 50% da lateral do pneu e toda a banda de rodagem.

Solos abrasivos e com rochas pontiagudas, como, calcário, basalto, granito,

britas e subsolos de minas.


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Vantagens de seu uso:

Ganho de 80% a mais de vida útil, devido a cortes e outros danos que

deixam de ocorrer em função da blindagem;

Redução do custo operacional, pois, um dos itens mais pesados no custo

operacional é pneus;

Redução da ocorrência de acidentes;


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Vantagens de seu uso:

Dispensa equipamentos de apoio, como tratores de esteira, por exemplo, na

preparação da praça após o desmonte por explosivos. A própria carregadeira

realiza o serviço, produzindo a pilhas de matacos para o fogo secundário;

Devido o coeficiente de atrito entre o pneu e o solo, melhora a tração do

equipamento, possibilitando pequeno aumento no fator de enchimento da

caçamba.


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Desvantagem:

Devido ao peso das blindagens, por exemplo as utilizadas nas pás-carregadeiras

992, cada unidade agrega à maquina cerca de 2000kg, isso promove queda

desempenho e eleva o consumo de combustível.

A durabilidade de uma corrente depende: dureza e abrasividade do material em

que trabalha; tipo de blindagem; a classe da máquina/ medida do pneu; os turnos

de trabalho diários; a velocidade/ distância de transporte; topografia do terreno; a

manutenção e a competência do operador da máquina.


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Caçambas

Uso Geral

Fabricadas de espessas chapas de aço, resistentes ao desgaste, com

reforços e unidas por solda contínua de penetração total.


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Caçambas

Uso Geral

Possuem borda cortante reta, endurecida para maior resistência, com função

para a instalação de dentes;

Possuem cantos de aço forjado, de grande durabilidade, os cantos, a borda

cortante, os dentes e as chapas de desgaste são substituíveis;

Possuem dentes de aço-liga especial, tratado termicamente, para maior vida

útil;

Fundo reforçado por barras e placas substituíveis, tratadas termicamente e

resistente ao desgaste.


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Caçambas

Uso Geral

PENETRAÇÃO: Deve ser utilizado em materiais

densamente compactados, como argila. Oferece

penetração máxima. Auto-afiante.

CURTOS: Deve ser aplicados em trabalhos de

alto impacto como em rochas. É extremamente

resistente.

LONGA: Deve ser empregado na maior parte das

aplicações, nas quais a quebra não constitua

problema.


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DE ABRASÃO: Deve ser utilizado em trabalhos com

materiais abrasivos, como areia ou cascalho. Tem

mais material de desgaste, para longa vida útil.

LONGO REFORÇADO: Deve ser aplicado em

máquinas grandes, para trabalhos gerais de

carregamento e escavação. Tem vida útil mais

longa e maior resistência.

ABRASÃO: Deve ser empregado em máquinas

grandes, em trabalhos com areia, cascalho e

rochas desmontadas com explosivos. Máximo

material de desgaste


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LONGA VIDA REFORÇADO: O dente de longa vida

reforçado deve ser posicionado nos adaptadores

com a cavidade para baixo, de forma a aumentar a

vida útil e a penetração. Não é recomendado para

condições de extremo impacto.

ADAPTADORES PARA DENTES


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UNIDENTE: Tipo de dente inteiriço, usado em

aplicações leves e médias. Possui ponta e

adaptador em peça única.

Auto- afiante

Aparafusado diretamente na caçamba.


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Caçambas

Para uso em rochas

Fabricadas de espessas chapas de aço, resistentes ao desgaste, com

reforços e unidas por solda contínua.


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Caçambas

Para uso em rochas

Borda cortante em “V” modificado para maior penetração:

Cantos de aço forjado, de grande resistência e durabilidade. Cantos,

borda cortante, placas de desgaste são substituíveis;

Placas de desgaste substituíveis protegem o fundo da caçamba

aumentando sua vida útil.


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Caçambas

Volume raso da caçamba - VR

Volume coroado da caçamba – VC

Capacidade Rasa – Corresponde ao VR da caçamba que é igual ao espaço geométrico da caçamba. Capacidade Coroada – é o volume que corresponde a soma do VR + VC, sendo VC, o volume que ultrapassa o espaço geométrico da caçamba.


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Tempo de Ciclo

O ciclo de uma pá carregadeira quer seja de esteira ou de pneus pode ser

decomposto nos seguintes elementos quando trabalhando na carga de um

veículo transportador.

1. Avanço até a face do banco ou pilha e carga da caçamba;

2. Retorno carregado e manobra;

3. Avanço o equipamento de transporte

4. Descarga e retorno vazio


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• Tempo de ciclo = tempo fixo + tempo variável

• tempo fixo: é o tempo de carga da caçamba, os de manobra e mudanças de

marcha e o de descarga da caçamba.

• tempo variável: dependerá da distância percorrida até o talude e unidade de

transporte, respectivamente.

Tempo de Ciclo

O tempo de ciclo básico para as carregadeiras de pneus articuladas, vai

depender sobre tudo da natureza do material escavado e do terreno sobre o

qual a máquina se desloca.


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O tempo de ciclo fixo (0,40 min.) é considerado médio para uma carregadeira articulada

(porte médio) mas as variações podem ocorrer. Os seguintes valores para muitos elementos

variáveis são usados em operações normais de carregadeira e inclui material, pilha e fatores

diversos. O acréscimo ou subtração de quaisquer dos tempos dará o tempo total do ciclo

fixo.

Tempo de Ciclo

Usando-se condições reais de trabalho e os fatores acima, o tempo total de ciclo pode ser calculado. Converte o tempo total de ciclo em ciclos por hora.


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Tamanho da caçamba

O tamanho da caçamba necessário é determinado, dividindo-se o volume de do material solto

requeridos por ciclo pelo coeficiente de eficiência da caçamba.

Coeficiente de enchimento da caçamba (fator de carga K ): depende da natureza e do

grau de fragmentação do material carregado


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Carga Estática de Tombamento

É o peso mínimo, aplicado ao centro de gravidade de carga da caçamba que gira a parte

traseira da máquina até um ponto onde em carregadeiras de esteiras, os roletes dianteiros

ficam afastados da esteira e em carregadeiras de rodas, as rodas traseiras ficam afastadas

do solo, nas seguintes condições:

• carregadeira parada e numa superfície lisa e plana

• caçamba inclinada para trás

• carga na máxima posição a frente durante o ciclo de levantamento

• unidade com peso normal de operação

• unidade com equipamento padrão


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Carga Estática de Tombamento


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Carga de Operação

Para satisfazer os padrões “SAE” (Society of Automotive Engineers) a carga de operação de

carregadeiras de rodas não deve ultrapassar 50% da carga estática de tombamento da

máquina, e para carregadeiras de esteiras não deve ultrapassar 35% da carga estática de

tombamento, a qual, mediante especificações de operação de cada máquina, pode ser

aumentada com acréscimos de cabina, contrapesos, etc.


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Carga de Operação

A carga operacional definida pela ABNT, é aquela que:

• Corresponde a 50% no máximo da carga de tombamento (carregadeiras de rodas)

• Possa ser levantada pelo sistema hidráulico da pá carregadeira com a caçamba em

qualquer posição

• Permite a boa estabilidade da pá carregadeira quando a mesma estiver transportando sua

carga operacional sobre uma superfície dura, moderadamente lisa e nivelada, a 6,5 Km/h


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Produção Requerida

A produção requerida de uma carregadeira de rodas deve exceder ligeiramente a

capacidade de produção das outras unidades no sistema de remoção de material.

Ou seja, a carregadeira não pode ser sub dimensionada para os equipamentos de

transporte ou para o circuito a que se pretende alimentar. Para isto, a produção

requerida deve ser calculada cuidadosamente de modo que possam ser feitas as

seleções corretas da máquina e a da caçamba.


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Estimativa de produção de pás carregadeiras

Volume do material solto - Vs

Onde:

Cmáx = Carga máxima de operação

p = peso da caçamba

s = peso específico do material solto


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Fator de empolamento - É o fator que expressa o aumento do volume da rocha devido aos vazios criados pela escavação ou desmonte. É geralmente expresso em % ou através do fator de empolamento. Exemplo: 1m3 de rocha “in situ” gera 1,4m3 de material solto. Isto implica que a % de empolamento = 40%. Fator de empolamento = = ?


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Onde:

= Fator de empolamento.

s = peso específico do material solto

c = peso específico do material no corte, in situ

Vc = Volume do material no corte

Vs = Volume do material solto

f = % de empolamento


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Qual o volume máximo de rocha que um caminhão de 15 toneladas terá para

transportar nas seguintes condições?

Densidade da rocha in situ = 2,8 ton/m3

Fator de empolamento = 0,67


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Rendimento - R Número de horas que a máquina efetivamente trabalhou R = ----------------------------------------------------------------------------- Número de hora que a máquina está teoricamente disponível Tempo de ciclo mínimo – tc tc = tf + tv Onde: tf = Somatório dos tempos fixos tv = Somatório dos tempo variáveis


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Estimativa de produção de pás carregadeiras Produção Q (m3/h)

Onde:

Q = Produção horária

Vs = Volume do material solto

= Fator de empolamento

K = Fator de caçamba ou de carga

R = Rendimento


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Estimativa de produção de pás carregadeiras Produção Q (m3/h)

Sendo C = Vs. K Onde: C = Capacidade da caçamba

Seleção da Caçamba


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SELEÇÃO DA PÁ CARREGADEIRA

Multiplicando a capacidade em volume (m3) de material solto da caçamba selecionada,

pelo peso específico do material solto, a capacidade da máquina necessária pode ser

calculada. Tendo-se a capacidade seleciona-se a máquina através de tabelas. A tabela a

seguir indica as capacidades máximas de alguns equipamentos.


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