Escavações em solos

Luiz Roberto Batista Chagas Escavações em solos Figura 10. Trator de lâmina. As escavações em solos podem ser feitas manualmente, com uso de ferramentas apropriadas, ou mecanizadas. Trataremos aqui apenas das escavações mecanizadas. Em geral, as escavações mecanizadas podem ser feitas por meio de cortes com lâminas, como acontece com os tratores (Figuara 10) e motoscrapers, ou por meio da penetração de caçambas no solo, como acontece com as escavadeiras e draglines. Se o material for resistente à lâmina, ele deverá ser escarificado com rippers (Figura 11), que são dentes especiais colocados nas traseiras dos tratores. Uma maneira de verificar se o trator comripper será capaz de desagregar o material a ser escavado consiste em proceder a testes geofísicos na jazida, fazendo com que o corpo seja atravessado por uma onda sísmica, provocada por detonações de explosivos, e medindo a velocidade desta onda por meio de geofones. A cada explosão a onda se propagará no interior do solo por percursos radiais deformados devido às variações de densidades e à composição do corpo do substrato atravessado por elas. Em um granito são, por exemplo, uma onda pode atingir velocidade em torno de 5.000m/s. Os fabricantes dos rippers costumam disponibilizar em seus catálogos gráficos correlacionando, para cada tipo de equipamento, as velocidades sísmicas com os diversos tipos de material atravessado por essas ondas. Esses gráficos indicam as faixas de velocidades em que um determinado material é "escarificável", onde a situação é marginal e onde não será possível realizar a escarificação. Veja um exemplo do gráfico na Figura 12. Figura 11. Esquema de um ripper (desenho de catálogo Caterpillar - pp. 1-67.). Figura 12. Exemplar de um gráfico de materiais ripáveis para trator D8R. Existe no mercado uma variedade de tipos conhecidos de equipamentos de escavação em solos, cada um deles apropriado para uma determinada finalidade. Quanto à configuração dos equipamentos de escavação, eles podem ser classificados em simplesmente escavadores, como é o caso dos tratores de lâminas e das escavadeiras (Figura 13), ou escavotransportadores, como é o caso dos motoscrapers (Figura 14), que normalmente trabalham auxiliados por tratores, dando-lhes pushers no momento do corte por não terem potência suficiente para efetuarem o corte produtivo do material com a ação dos seus próprios motores. Figura 13. Retroescavadeira sobre esteiras. Figura 14. Motoscraper (superior) e com trator dando pusher (inferior). Cálculo da produtividade Em geral, a base de cálculo da produtividade será a divisão do volume mobilizado em cada ciclo de operação do equipamento pelo respectivo tempo gasto neste ciclo. O volume mobilizado em cada ciclo depende da capacidade volumétrica da caçamba do equipamento. A capacidade volumétrica da caçamba poderá ser de V1 coroada ou V2 rasa (Figura 15). Figura 15. Esquema de caçamba coroada/rasa. Normalmente, os catálogos dos equipamentos trazem essas duas informações. Deve-se considerar sempre um fator de eficiência a ser aplicado sobre o dado da caçamba do equipamento, porque este volume está sujeito às características do material escavado. É fácil compreender que uma argila coesiva tem comportamento diferente do de uma areia seca sem coesão e que, por isso, numa escavação em argila, a caçamba pode vir mais cheia em cada ciclo. Outro fato a considerar é o fator de conversão de volume, que deve ser aplicado em conformidade com as referências de medição da produtividade e dos serviços. Sendo assim, se a medição da escavação for feita no corte, como acontece na maior parte das situações, deve-se converter o volume solto da caçamba para o volume no corte. Os cálculos dos ciclos dependem do tipo de equipamento e de suas condições de trabalho. O ciclo de um motoscraper, por exemplo, caracteriza-se pelos tempos de: escavação, viagem de ida, descarga e retorno. Cada um desses tempos tem sua relação com o serviço do local escavado. Assim, o tempo de escavação com motoscraper pode ser influenciado pelas propriedades do material escavado, pelos espaços disponíveis para o trabalho, pelo desempenho dopusher, etc (Figura 16). Os tempos de transporte de ida e de retorno dependerão das considerações de distâncias, características superficiais dos acessos, rampas, potências dos motores, etc. O tempo de descarga dependerá do local de bota-fora e das manobras necessárias, entre outros fatores. Figura 16. Ciclo esquemático do motoscraper com o trator dando pusher. Em todos os casos, a habilidade dos operadores é ponto fundamental na produtividade. Exemplo: três motoscrapers executam um corte de 15.000m3 a uma distância média de transporte L = 900m. Calcule o ciclo teórico, a produtividade de uma unidade em m3/h no corte e a duração total do serviço. Defina, também, quantos motoscrapers poderiam ser acionados pelo trator dando pusher. Dados do motoscraper: Q = 15,00m3 (volume coroado) - dado pode ser extraído do catálogo da máquina. Velocidade ida - Vi = 12,00km/h - dado a ser calculado pelo local. Velocidade volta - Vv = 15,00km/h - dado a ser calculado pelo local. Tempo de manobras - tm = 2min (dado de outras obras) . Tempo de descarga - td = 1min (dado de outras obras). Eo = 0,80 (fator de eficiência operacional). Fator de eficiência da caçamba - k = 1,10. Nota: As velocidades de ida e volta do motoscraper podem ser obtidas dos gráficos do fabricante, que são preparados para cada tipo de máquina. Deve- se entrar no gráfico com o peso total da máquina mais carga, com a soma percentual da resistência de rolamento acrescida do percentual da rampa de trabalho a vencer, obtendo-se assim o Rimpull, que é a força disponível entre o pneu e o solo para propelir o veículo, e com a máxima velocidade possível para o caso. Dados do pusher: Tempo de ciclo Tp = 1,5min. Dados do solo: Densidade solta s = 1,40t/m3. Densidade no corte c = 1,60t/m3. Solução: Ciclo teórico de um motoscraper - Tc = Tp + L ⁄ Vi + L ⁄ Vv + td + tm: Tc = 1,50 + (0,90 ⁄ 12,0) × 60 + (0,90 ⁄ 15,0) × 60 + 1,00 + 2,00 = 12,60min. Fonte: Pini