Capitulo II - Carregadeiras
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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:
Disciplina: Maquinas e Equipamentos de Mineração Capitulo II - Carregadeiras
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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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Uso de correntes em carregadeiras de pneus
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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Uso de correntes em carregadeiras de pneus
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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Uso de correntes em carregadeiras de pneus
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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Uso de correntes em carregadeiras de pneus
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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Estimativa de produção de pás carregadeiras
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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Estimativa de produção de pás carregadeiras
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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Estimativa de produção de pás carregadeiras
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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Estimativa de produção de pás carregadeiras
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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