Por padrão, o script da compra de equipamentos móveis pesados segue as necessidades das empresas dos ramos de construção, terraplenagem e mineração. A regra é básica: buscar máquinas com custos operacionais e de propriedade reduzidos, mas que indubitavelmente entreguem uma produtividade satisfatória.

Se antes as expectativas por durabilidade, despesas de produção e consumo não eram as principais preocupações, atualmente tornaram-se fatores determinantes na escolha de quem quer manter bons níveis de produção a um custo mais baixo. Nessa perspectiva, as escavadeiras acabam sendo alvo de constantes investimentos em pesquisa e desenvolvimento.

Desde os reforços estruturais, que têm passado por melhorias para assegurar durabilidade, até sistemas que ajudam a otimizar a eficiência no consumo e a proteção ao meio ambiente, essas máquinas se destacam em termos de evolução tecnológica. “Tudo está voltado para esse propósito, desde o desenho e materiais com os quais são fabricados o braço, a lança e a caçamba, até os softwares empregados no motor e no sistema hidráulico”, confirma Trazilbio Filho, especialista de produto da Case CE.

Evolução tecnológica passa por softwares, design e materiais do braço, lança e caçamba

De acordo com ele, a eficiência operacional é uma questão vital para todas as marcas, que buscam atender às necessidades dos clientes. “Além disso, a evolução tecnológica também visa a proteção ao meio ambiente, que se tornou um fator de legalidade e competitividade seguido com afinco pelas empresas na atualidade”, diz.

Essas mudanças – ou evolução, como preferem os fabricantes – são necessárias devido à constante busca por eficiência no canteiro de obras. Geralmente, decorrem da experiência empírica. Ao conhecer de perto a operação, o fornecedor entende a realidade do negócio e o tipo de aplicação do cliente, podendo até mesmo sugerir melhorias que atendam às diferentes condições de trabalho em campo. Com base nessa percepção, as fabricantes criam diferenciais atrativos para os equipamentos que permitem satisfazer o cliente e, de quebra, aumentar a participação no mercado.

Segundo o especialista em aplicação de produtos da Caterpillar, Maurício Briones, em escavadeiras de pequeno a médio porte as mudanças são mais focadas em redução de custos de manutenção e consumo de combustível. Para se chegar a esse resultado, são necessários inúmeros testes e ajustes, incluindo o aumento da eficiência do sistema hidráulico e do motor, reduzindo as rpm. “Já nas escavadeiras mais pesadas, as inovações são mais voltadas para a estrutura física, comandos finais, braço e chassi, embora também considerem a economia nos gastos”, diz Briones.

No segmento de escavadeiras de grande porte, geralmente utilizadas em construção pesada e mineração, também há necessidade de uma sistemática de manutenção mais elaborada. “Quando atingem grande quantidade de horas trabalhadas, alguns clientes buscam estender a vida útil dessas máquinas”, acentua.

TREM DE FORÇA

Por característica, as escavadeiras hidráulicas são equipamentos versáteis, capazes de trabalhar em diversas aplicações. Mas para torná-las mais eficientes nessa proposta, a indústria tem implementado melhorias especialmente em aspectos do trem de força e do sistema hidráulico.

Especificamente no trem de força, a Komatsu adota dois tipos de propulsão em suas escavadeiras: a diesel ou elétrica. Os motores de combustão interna, no caso das máquinas a diesel, recebem atualizações constantes a fim de atender às normas de emissões, além de prometerem ao usuário um melhor nível de consumo.

Motores recebem atualizações para atender às normas de emissões e fornecer melhor nível de consumo

“As novas tecnologias, como sistemas de pós-tratamento, recirculação de gases de escape, injeção múltipla de combustível em diferentes momentos de ciclo e turbocompressor de geometria variável, contribuem para a entrega de potência adequada à demanda, com melhor eficiência energética”, comenta Vitor Leite, engenheiro de serviços da fabricante. “No caso de máquinas com propulsão elétrica, o uso de motores com melhor rendimento e drives de acionamento mais sofisticados proporcionam um melhor aproveitamento da energia durante a operação.”

O sistema hidráulico, por sua vez, precisa ter capacidade de receber, absorver e converter a energia gerada pelo trem de força de maneira eficiente, entregando-a aos atuadores de modo que desempenhem seus respectivos trabalhos com o máximo de rendimento. Nesse sentido, o especialista aponta que o desafio no desenvolvimento de um produto – seja um novo modelo ou uma implementação de melhorias – está justamente em fazer o entrosamento entre as diferentes partes da máquina, de maneira com que trabalhem integradas e em ajuste fino, plenamente responsivas aos comandos do operador em razão de força, velocidade e controle.

Na Cat, Briones destaca que a principal melhoria nas escavadeiras é a eliminação do circuito-piloto, possibilitando ao operador manusear o joystick eletronicamente, um pioneirismo da marca, ele assegura. “Com essa mudança, foi possível reduzir cerca de 50 metros lineares de mangueiras nos modelos 320 e 323, resultando ainda em redução de filtros”, explica.

Enquanto uma escavadeira convencional consome, somente no sistema hidráulico, aproximadamente 15 filtros em 6 mil horas de uso, com a nova tecnologia foi possível diminuir para dois filtros no mesmo tempo de operação. “Isso se reflete em menos custos, baixa geração de resíduo e redução em paradas de manutenção e no consumo de óleo”, observa o especialista.

HIDRÁULICA

Com base hidráulica, qualquer movimento executado pela escavadeira depende do fluxo e da potência do sistema, de modo que a otimização desses recursos constitui o segredo da produtividade.

Desse modo, a velocidade de resposta de componentes como bombas, sensores, solenoides e atuadores precisa ser otimizada, seja produzindo, direcionando, controlando o volume ou usando o fluxo para produzir movimento. “E isso não depende somente da funcionalidade mecânica perfeita dos componentes, mas também dos controladores eletrônicos que utilizam softwares de última geração para processar as informações dos sensores e, obedecendo ao modo operacional pré-programado, comandar os demais componentes”, detalha Trazilbio Filho, da Case.

Como exemplo, o especialista cita as escavadeiras na faixa de 20 toneladas da marca, que contam com uma versão ‘Mass Excavator’, que traz braços reforçados e ângulos de ataque “que proporcionam maior força de desagregação”, além de um sistema automático para incremento de potência hidráulica (Auto Power-Up), que eleva em 10% a força de escavação. “Os comandos são otimizados com três opções de modo de trabalho, que possibilitam adequar o equipamento conforme a aplicação e distribuição ótima do fluxo entre os atuadores, facilitando o sincronismo dos movimentos e agilizando a operação”, ressalta.

Para assegurar o balanceamento da estrutura, a Case desenvolveu um contrapeso traseiro, pois os componentes do chassi superior (incluindo motor, cabine, implemento, reservatório hidráulico e de combustível, entre outros) possuem pesos diferentes em plataforma rotativa, o que causa desequilíbrio.

Apesar da aparência estrutural simétrica, o contrapeso traseiro possui ponto de equilíbrio fora do centro de massa, em um desenho que compensa a distribuição irregular dos pesos. Por outro lado, o chassi inferior conta com estrutura mais longa (carro longo) e maior área de apoio no solo, proporcionando maior estabilidade na operação.

Nas escavadeiras da John Deere, o sistema hidráulico foi desenvolvido para garantir alto desempenho em todas as operações, assegura Rafael Barbosa, gerente de produtos escavadeiras da marca no Brasil. Reconhecido pela precisão e sensibilidade de manuseio, o sistema é robusto e confiável, diz ele, tendo passado por alterações mínimas ao longo do tempo, especialmente para otimização de fluxo hidráulico entre comando (joystick) e bombas, garantindo assim uma redução de consumo de combustível na faixa de 5%, sem perda de performance.

Otimização do fluxo hidráulico entre comando e bombas garante redução no consumo

“Outras melhorias de processo também continuam sendo implementadas para garantir a confiabilidade do sistema”, diz o gerente. “Uma nova guia de esteira, por exemplo, traz aprimoramento para melhorar o alinhamento e propiciar maior durabilidade ao material rodante, aumentando a segurança da operação.”

Além disso, a maior parte das escavadeiras da marca possui configuração padrão de carro longo (LC – Long Carriage), com chassi inferior mais extenso, que propicia maior estabilidade ao conjunto. “Outra possibilidade é o uso de sapatas estabilizadores de diferentes formatos ou tamanhos – de 600, 700 e 800 mm de largura –, além de opções de sapatas de garra dupla ou tripla”, complementa.

ESCAVAÇÃO

Na escavação em si, Barbosa conta que o ângulo de ataque da caçamba foi otimizado, possibilitando uma penetração mais fácil do braço e menor uso de força. Os embuchamentos das articulações, tanto na base da lança, como no braço e na caçamba, foram igualmente revisados. “As máquinas possuem grande força de desagregação no braço que, associada ao desenho otimizado da caçamba e aos materiais de desgaste desenvolvidos para melhor penetração e corte, garantem uma escavação mais rápida, produtiva e otimizada”, assegura.

A Liebherr, por sua vez, investe em inovações para aumentar o conforto e a facilidade de operação. Isso inclui novos sistemas hidráulicos que prometem mais potência e agilidade no movimento, ao mesmo tempo em que diminuem o consumo. Segundo Jabur Mansur, engenheiro de produto de movimentação de terra da fabricante para o Brasil, os projetos desse equipamento devem levar em conta não apenas as tendências de mercado, mas também a aplicação que a classe irá atender.

Atualizações de projeto buscam aumento de potência e agilidade no movimento

“Naturalmente, as operações de uma escavadeira de 20 toneladas são diferentes de uma escavadeira de 40 toneladas ou mais”, aponta. “Com o aumento do peso operacional, os equipamentos passam a movimentar maior volume de material e, portanto, precisam estar preparados para tal, com uma construção mais robusta da estrutura.”

Normalmente, operações de terraplenagem são feitas por escavadeiras menores, exigindo uma maior sensibilidade nos movimentos, em comparação à aplicação em pé de rocha, por exemplo. Nesse aspecto, a Liebherr sublinha alguns pontos da nova geração de escavadeiras, como o distribuidor ‘Positive Control’ de centro fechado, um projeto modular do bloco distribuidor que possibilita a vazão de acordo com a necessidade. “Esse recurso reduz significativamente o consumo de combustível, ao mesmo tempo em que facilita a manutenção, pois em caso de falha é possível substituir somente a seção ou o carretel defeituoso, e não o sistema completo”, explica Mansur.

Além disso, os joysticks eletrônicos e o comando do bloco eletro-hidráulico de válvulas foram otimizados, melhorando a precisão na movimentação e abrindo possibilidade de ajustes personalizados em cada operação. “A bomba de giro independente e a otimização do fluxo de óleo permitem que a máquina faça uma combinação de movimentos simultâneos, sem perda da potência ou velocidade”, garante Mansur.

ESTRUTURA

As escavadeiras da New Holland Construction fabricadas no Brasil contam com projeto japonês, uma condição que as expõe a realidades distintas de uso – a fabricante considera que, no mercado brasileiro, são submetidas a aplicações bem mais severas que no Japão.

Aplicações típicas do país impulsionam a tropicalização das escavadeiras, incluindo reforço do braço

“Por isso, foi necessário tropicalizar essas máquinas, com mudanças significativas no braço”, informa Marcelo Mota, especialista de marketing de produto da empresa. “A espessura da chapa foi aumentada, enquanto o processo de soldagem passou por reforços, com eliminação de concentração de tensão.”

De acordo com ele, as caçambas fabricadas no Brasil são maiores que nos modelos de estrutura japonesa, buscando garantir a disponibilidade em todas as operações de clientes locais. “No segmento de rental, por exemplo, o cliente precisa de versatilidade, pois a máquina acaba fazendo diferentes tipos de trabalhos em diversos segmentos”, explica. “Em mercados como Japão, Europa e EUA, há uma tendência de se aplicar o modelo adequado a cada tipo de serviço.”

Segundo Mota, o sistema hidráulico das escavadeiras da marca trabalha de forma otimizada, permitindo selecionar os modos conforme as características do trabalho, incluindo H – Heavy (potência), SP – Speed Priority (velocidade) e A – Adjustment (rotação), além do modo ‘Power Boost’, acionado automaticamente para aumentar a pressão hidráulica no sistema e ajustar a demanda de força.

Nas escavadeiras de 20 toneladas fabricadas pela Caterpillar, o foco é centrado em tecnologias do sistema hidráulico e motorização, que permitem potencializar as curvas de eficiência, atingindo resultados significativos. “Já nos modelos mais pesados, a meta é ampliar a longevidade, melhorando a confiabilidade para atender às expectativas do cliente”, explica Briones.

Eliminação do circuito-piloto possibilita ao operador manusear o joystick eletronicamente

Esse aumento de vida útil não se aplica somente ao equipamento pronto, mas também aos componentes. A partir de uma estratégia global da marca, o cliente pode, inclusive, enviar um componente danificado para a fábrica e obter outro idêntico remanufaturado, com a mesma qualidade da peça nova, incluindo as atualizações tecnológicas, a um preço bem menor quando comparado a um item novo.

“Em termos de custo, o gasto com remanufatura é de 40% a 60% do valor da peça nova”, acrescenta Briones.

Saiba mais:
Case CE: www.casece.com/latam/pt-br
Caterpillar: www.caterpillar.com/pt
John Deere: www.deere.com.br/pt
Komatsu: www.komatsu.com.br
Liebherr: www.liebherr.com
New Holland: www.newholland.com.br