Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia de Minas e de Petróleo PMI-2741 Escavação Mecânica e Transporte em Mineração
CAMINHÕES
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nome do aluno: Felipe Matsusaki data: 15.05.2011
HISTÓRICO DO CAMINHÃO
Observando-se a evolução dos equipamentos para carregamento e transporte aplicados na mineração, constata-se que até meados da década de 60, com raras exceções, a grande maioria das maquinas utilizadas, foram desenvolvidas para as obras civis e terraplanagem e adaptadas para trabalhos de mineração. Somente com a necessidade de máquinas cada vez maiores, impossíveis de serem aplicadas em terraplanagem, é que surgiu uma indústria de caminhões, máquinas de carregamento e escavação especificamente voltada para aplicações em mineração. A indústria de caminhões teve seu desenvolvimento intimamente ligado ao das indústrias de pneus e automobilística, que surgiram no século passado. Até meados da década de 40, toda aplicação de transporte autopropelido era feita com caminhões comuns, com cargas limitadas até cerca de 20 toneladas. Os caminhões fora-de-estrada, concebidos para trabalhos específicos de terraplanagem e mineração, só foram inventados em 1926, nos Estados Unidos da América, pela Euclid Equipament (hoje subsidiária da Volvo Equipament – Suécia), e se popularizaram na década de 40. Esta indústria, a exemplo de tantas outras, teve um formidável desenvolvimento durante a segunda guerra mundial e foi também impulsionada pelo aumento da demanda por bens minerais e trabalhos de terraplanagem impostos pelo crescimento demográfico mundial. A segunda metade da década de 50 e a década de 60 foram caracterizadas pelo grande desenvolvimento dos sistemas hidráulicos, dos motores Diesel de maior potência e dos pneus ditos “gigantes”, que permitem a construção de escavocarregadoras e caminhões de grande porte.
O final dos anos 80 e os anos 90 são caracterizados pelos caminhões gigantes (mais de 100 toneladas de capacidade), pelas unidades escavocarregadoras totalmente hidráulicas para carregamento destes caminhões, a popularização das escavocarregadoras hidráulicas pelos fabricantes asiáticos e a introdução da eletrônica e sistemas digitais nos controles dos acionamentos e equipamentos de motorização.
PRINCIPAIS USOS E APLICAÇÕES O caminhão é utilizado na mineração para a realização de operações de transporte. Na fase de decapeamento pode ser utilizado para transportar o material da capa, na fase de mineração é utilizado para o transporte de minério e de rejeito. Pode ainda em alguns casos serem utilizados em operações de suporte. Na figura abaixo está representado esquematicamente um caminhão. Os termos foram mantidos em inglês para serem evitados possíveis erros de tradução de termos técnicos e assim não gerar possíveis más interpretações.
Diagrama representativo de um caminhão
fonte:Technical Manual Operations Instructions Dump Truck Body M917
TIPOS E VARIAÇÃO
CAMINHÕES VEICULARES: Também conhecidos como caminhões basculantes são os caminhões rodoviários comuns. Basicamente possuem uma carroceria e uma caçamba acoplada a ela. Possuem um eixo frontal e um ou mais eixos na parte traseira, podendo, ao todo, chegar a ter 7 eixos. -Características Construtivas: motorização dianteira, chassi com longarinas longitudinais, 2 rodas em cada comando final do eixo traseiro. -Capacidade: varia de 6 até 27 toneladas -Aplicação: os modelos com tração nas duas rodas traseiras encontrar aplicação muito restrita em pequenas minerações de argila, areia ou ainda, em operações de suporte. Os modelos com tração nas 4 rodas possuem mais aplicações na mineração, podendo ser encontrados em mineração de pedra, calcário, areias, ferro e etc. São encontrados em 3 versões básicas: 2 eixos – 4x2 – (quatro rodas com tração nas duas traseiras)
fonte: Sant`Anna
3 eixos – 6x2 – (seis rodas com tração nas duas traseiras) 3 eixos – 6x4 – (seis rodas com tração nas quatro traseiras)
fonte: Sant`Anna
fonte: terraplanage.net
Foto ilustrativa de um caminhão basculante
Os modelos de caminhão considerados leves (capacidade entre 6tf e 12tf) e médio (capacidade entre 12tf e 18tf), possuem aplicação muito restricas, podendo ser encontrados em pequenas minerações de argila, areia ou realizando operações de suporte. Dentre os caminhões basculantes, o que encontra maior aplicação na mineração são os modelos 6x4, que possuem maior capacidade (podendo chegar até 27 toneladas de capacidade com adição de opcionais, como reforço de chassi, sistema auxiliar de frenagem, reforços do sistema de suspensão, etc) e são bastante comuns em minerações de pedra, calcário, areia e ferro entre outros.
Vantagens: •
Menor investimento inicial
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Baixa altura de carregamento, podendo ser carregado por máquinas de médio porte
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Facilidade de revenda no mercado de máquinas usadas
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Pode ser facilmente adaptado para outras aplicações
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Farta mão de obra para operação e manutenção
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Disponibilidade de peças
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Desenvolver maiores velociades do que os caminhões articulados e os fora-de-estrada rígidos
Desvantagens: •
Para grandes cargas (27tf) necessita de opcionais como sistemas auxiliares de frenagem, chassi reforçado, etc.
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Pneus de pequeno diâmetro e largura que prejudicam o desempenho em pistas com depressões ou escorregadias
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Exige estradas com manutenção e trafegabilidade
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Pneus de pequena espessura submetidos a cortes frequentes na presença de pedra e água.
CAMINHÕES ARTICULADOS: Também conhecidos pela abreviatura ADTs (Articulated Dump Truck). -Características Construtivas: Possuem chassi com articulação central, permitindo liberdade de movimento entre a parte frontal e a caçamba do caminhão. Esta articulação permite um sistema de direção mais simples, através do uso de cilíndros hidráulicos laterais e a reduções dos impactos e esforços de torção, permitindo o uso de um chassi mais leve. Possui um baixo centro de gravidade para manter estabilidade -Capacidade: varia de 23tf até 50tf
-Aplicação: Utilizado em minerações que possuem vias em péssimas condições de rolamento, grandes aclives e trechos com solo muito plástico, sujeitos a patinagem, ou solos sem capacidade de sustentação com grandes resistências ao rolamento. São encontrados em 2 versões básicas: 2 eixos com tração 4x2 e opção para 4x4
fonte:koralfarms.com
3 eixos com tração 6x4 e opção para 6x6
fonte: caterpillar
fonte:construmaquina.blogspot.com
Os caminhões articulados são equipados com pneus especiais de baixa pressão que, combinado com a oscilação independente dos eixos, permite uma maior área de atrito entre o pneu e o solo, implicando em maior capacidade de tração e menor resistência ao rolamento, porém com redução da velocidade de transporte quando comparados com os rígios.
Enquanto um caminhão articulado de 35tf de capacidade desenvolve até 50km/h, um rígido de mesma capacidade pode desenvolver velocidade máxima de 75km/h. Caminhões articulados são mais baixos devido à necessidade de possuierem um baixo centro de gravidade, isso proporciona a vantagem de que o carregamento pode ser feito por um equipamento menor.
Vantagens: •
Alto Desempenho em terrenos irregulares, em solos plásticos ou escorregadios
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Maior raio de giro, exigindo menos espaço para manobra e podendo desenvolver curvas de raio menor.
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Menor altura de carregamento, tendo um maior número de opções de escolha para equipamentos de carregamento
Desvantagens •
Menor velocidade de transporte
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Menor número de modelos disponíveis
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Maior investimento inicial
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Maiores custos de propriedade e operação
CAMINHÕES RÍGIDOS FORA DE ESTRADA: -Características Construtivas: Motorização dianteira, sistema de direção no eixo dianteiro, chassi com longarinas e basculamento traseiro -Capacidade: varia de 25tf até 400tf -Aplicação: Utilizados em grandes minerações para produções em larga escala
fonte: Caterpillar
São considerados pequenos os modelos com até 50tf de capacidade, e grandes aqueles que possuem capacidade maior que 100tf.
Vantagens em relação aos veiculares: •
Vida útil maior e menor custo de operação
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Os pneus de diâmetros maiores permitem mellhor desempenho em terrenos com depressão ou obstáculo.
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Os pneus mais espessos não estão tão sujeitos a cortes em praças de pedreiras
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Grande capacidade, podendo chegar até 400tf
Desvantagens em relação aos veiculares: •
Exigem oficinas e instalações maiores e mais equipadas
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Exigem mão de obra cada vez mais qualificada para operação
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Maior investimento inicial
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Maior dificuldade de revenda
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Mercado de reposição de peças restrito e mais especializado
Vantagens em relação aos articulados: •
Maior velocidade de transporte
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Maior número de modelos disponíveis
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Menor investimento inicial
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Menores custos de propriedade e operação
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Desvantagens em relação aos articulados
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Baixo desempenho em terrenos irregulares
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Baixo desempenho em solos plásticos ou escorregadios
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Menor raio de giro
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Maior altura de carregamento, tendo um menor número de opções de equipamento
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Exige mais manutenção de pista e equipamento de suporte
MAIOR EQUIPAMENTO Com capacidade para 400 tf, o caminhão T 282 B da Liebherr é considerado o maior caminhão do mundo. Possui 15m de comprimento, 6,5m de largura e 7,5m de altura. Sua caçamba possui 34m 3. É movido a diesel e possui potência de 3650 HP, podendo alcançar a velocidade de 65 km/h com sua carga máxima. Com todo esse peso, se mover o caminhão é um problema, pará-lo é mais difícil ainda, o caminhão possui um freio que pode gerar uma potência de até 6000HP usando motores elétricos. Possuem também freios convencionai, mas são usados somente em casos de emergência porque podem sobreaquecer e quebrar facilmente.
Fonte: Liebherr
T282 B da Liebherr: Maior caminhão do mundo
CÁLCULO DA PRODUÇÃO HORÁRIA
O cálculo da produção horária do caminhão é dada por: PH=C.E.d/Tciclo
onde: PH=produção horária em t/h C=capacidade útil do caminhão em t E=fator de eficiência d=disponibilidade do equipamento Tciclo= é o tempo que o caminhão leva para completar um ciclo, no qual estã inclusos o tempo de carregamento, o tempo de ida, o tempo de manobra, o tempo de posicionamento, o tempo de descarregamento, o tempo de volta e o tempo de espera.
Ou seja, a produtividade do caminhão depende bastante das condições de operação do empreendimento, como: características das vias – interferem na velocidade que o caminhão pode desenvolver. Dentre elas podemos citar aclives, qualidade do piso de rolamento, largura, etc. Organização – Para um empreendimento bem organizado, o tempo de espera deve ser o menor possível, de maneira que os equipamentos nunca fiquem parados. Qualidade da mão de obra – Funcionários bem qualificados conseguem manobrar com rapidez. Qualidade do desmonte – Um desmonte bem feito não produz grandes blocos, de modo que o volume da caçamba possa ser bem aproveitado.
CUSTOS OPERACIONAIS
Segundo Sant`Anna, a soma dos custos de cada fase da produção mineral, desde o desmonte e escavação, passando pelo carregamento, transporte e o beneficiamento, quando comparada com a remuneração do produto final determina a viabilidade do empreendimento. Assim sendo, os custos fixos e variáveis dos equipamentos de escavação, carregamento e transporte, são um dos principais critérios econômicos para a seleção dos mesmos. Podemos dividir os custos em 3 principais frentes:
•Custos de Propriedade: estes custos ocorrem independentemente do uso do equipamento, ou seja, a simples posse do equipamento já incorre em gastos, que estão listados a seguir: Depreciação: é a desvalorização do equipamento devido a sua obsolência e/ou uso. É a diferença entre o valor de compra da máquina e o valor residual do equipamento ao fim de sua vida útil. Os pneus, por serem peças de desgaste, são descontados do valor do equipamento para o cálculo da depreciação Juros, impostos e seguros: normalmente os juros e impostos são contabilizados nas despesas gerais da empresa. Os juros, porem, usualmente são considerados como custos de propriedades, eles podem se referir ao custo de oportunidade do capital investido no equipamento ou, no caso de o equipamento ter sido adquirido através de um financiamento, tanto o principal quanto os juros devem ser cobertos pela atividade mineradora. •Custos de Manutenção: decorrentes da manutenção devida ao uso e desgaste do equipamento. Estão inclusos no custo os reparos em geral, troca de pneus e partes de desgaste. •Custos de Operação: Estão inclusos os gastos para que o equipamento possa efetivamente entrar em funcionamento, podemos citar, entre eles, gasto com combustível, filtros, graxa, lubrificantes e mão-de-obra de operação.
A soma destas despesas dividida pelo número de horas trabalhadas durante o período de propriedade é o Custo Horário de Operação. Após a escolha do equipamento, os custos de propriedade não são flexíveis a ponto de que possam sofrer grandes alterações durante a posse, portanto são os custos de operação que devem ser trabalhados com cuidado. Para isso pode ser feito o bom gerenciamento da manutenção e funcionamento dos equipamentos. Teoricamente, a vida útil do equipamento deve ser aquela em que os custos totais atingem um valor mínimo, pois a partir daí os gastos com manutenção passam a não mais compensar o uso do equipamento.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Sites: http://www.biblioteca.pucpr.br/tede/tde_arquivos/11/TDE-2007-1130T074826Z-679/Publico/marcelino_diomar_kaizer.pdf http://pt.scribd.com/doc/52714857/34/CUSTO-HORARIO http://pt.scribd.com/doc/52714857/49/TRANSPORTE-LOCAL http://www.biggestintheworld.org/the-biggest-truck-in-the-world/ http://www.business.com/guides/dump-trucks-basics-23286/
Livros: Sant`Anna, Alexandre de, Considerações sobre a seleção de equipamentos para transporte de minério, Dissertação apresentada à Escola Politécnica da
Universidade de São Paulo para obtenção do título de mestre em engenharia, São Paulo, 1999.
