Algumas operações em pedreiras e minas, ainda hoje trabalham com “escavadeiras a cabo”. Outras já se decidiram, há bastante tempo, trocar por
pás carregadeiras. Finalmente outras, utilizam escavadeiras hidráulicas shovel. Qual é o melhor método?
A resposta depende de muitos fatores, notadamente do material manuseado e sua preparação, lay-out da planta e seu ordenamento, a história da companhia e a disponibilidade requerida. Entretanto, é quase certo dizer que a utilização da escavadeira hidráulica, representa a ma¬neira mais produtiva, moderna e versátil de se carregar materiais difíceis.
Existem aplicações onde as escavadeiras a cabo podem fazer um bom serviço. As pás carregadeiras poderiam representar a maneira correta onde o deslocamento freqüente fosse requerido e se o material for de fácil carregamento.
Para pedreiras e minerações, onde a produção requerida está entre 300 e 1.800 t/h, a escavadeira hidráulica está se tornando bastante popular. Mas existem várias perguntas quando se pretende utilizar a escavadeira hidráulica:
Por exemplo: em que condições, ou qual o “tamanho” da operação, em que é conveniente trocar uma escavadeira a cabo por uma escavadeira hidráulica? Não existe um tamanho ideal. Mesmo porque, há disponibilidade de escavadeiras (hidráulicas) shovel para diversos tipos de operação - de modelos menores com peso operacional de 13.600kg, equipadas com caçamba de 0,76 m³(ou até menor) a unidades maiores, que poderão
carregar acima de 450.000 t, com caçamba de 22,8 m³ ou mais, para aplicações especiais. De qualquer modo, os tamanhos mais utilizados
de escavadeiras shovel situam-se na faixa entre 56 t (caçamba de 2,6 a
3,5m³) a 5 t (caçamba de 28,0 a 35,0 m³).
Outra pergunta freqüente é qual o ponto econômico para se mudar do equipamento em uso para escavadeira hidráulica shovel? O ponto
exato é quando o custo para carregar com a escavadeira hidráulica shovel (ou retro) é igual ou menor que qualquer outra máquina. Custo, neste caso, significa custo por m³ou t de material movimentado.
Inúmeras variáveis entram neste cálculo, e por isso é praticamente impossível incluir todas. Para se chegar aos custos de operação, todos os métodos de carregamento devem ser comparados, incluindo-se os custos de máquinas auxiliares, como tratores/ripper que auxiliam as pás
carregadeiras e são utilizados para limpeza em torno da escavadeira a cabo. Também deve-se considerar a alteração do layout da operação, para otimizar a performance da escavadeira shovel, a existência debancadas baixas ou altas, as áreas de manobra do caminhão e os tipos de“fogo” (desmonte).
Existem, é claro, também características específicas de cada equipamento, que também devem ser avaliadas para se chegar à configuração ideal. A diferença básica entre carregadeiras, escavadeiras a cabo e hidráulicas, por exemplo, consiste na maneira com que cada uma penetra no material e enche a caçamba.
A escavadeira a cabo puxa sua caçamba num movimento em arco, fatiando o material dentro dela. Ela não poderá coroar a caçamba e nem tem “força de escavação”. Remover rochas, limpar a praça, matacos encravados ou material não detonado de configuração lamelar, bem como escavação horizontal, tudo isso representa problema para a “escavadeira a cabo”. Além disso, adicionalmente, estas máquinas tem que ser extremamente pesadas uma vez que todas as forças nos dentes da caçamba são equilibradas pelo peso morto da máquina, que está situado atrás da sua linha de centro.
A pá carregadeira, se por um lado possui a sua própria força de escavação, uma vez que caçamba e braço de elevação são dois componentes independentes, por outro, carece de uma força independente de penetração (crowd force), uma vez que toda máquina deve ser movimentada para a penetração. Isto, por sua vez, exige que a largura da caçamba seja no mínimo igual à largura total da máquina, incluindo-se os pneus. Ela também terá que ir de encontro ao material, fazendo o enchimento da caçamba com mais dificuldade e expondo os pneus a um excessivo desgaste.
Como a shovel é diferente? Na shovel, a força disponível de penetração é usualmente restrita, entre 40% a 50% do peso total da máquina. A chance de que a máquina seja empurrada para trás enquanto estiver penetrando em terreno úmido ou escorregadio, é praticamente nula. Uma vez que a shovel é normalmente muito mais pesada que uma carregadeira, isto proporciona maior poder de penetração horizontal da caçamba.
Outra indagação é se o projeto da caçamba pode contribuir para o aumento da capacidade de escavação. Realmente, a configuração básica de uma caçamba de finalidade geral difere grandemente do projeto de uma caçamba de uso específico, para escavar rocha, por exemplo.
Para penetração horizontal em material fácil, a caçamba de fundo plano é vantajosa. Porém, quando a situação fica mais difícil e a resistência aumenta, a borda da caçamba somente poderá penetrar no material quando o mesmo tenha sido desagregado ou separado pela ação do movimento de escavação da caçamba . Os projetistas desse tipo de caçamba tomaram emprestado a idéia bastante conhecida como “alavanca”, onde a multiplicação da força é conseguida pelo uso adequado de braços de alavanca. O resultado foi a caçamba shovel com fundo redondo.
De acordo com a Associação de Engenheiros Automotivos (SAE) a “força de escavação” de uma caçamba shovel, é a força de reação no(s) cilindro(s) da caçamba. Caçamba de fundo arredondado “alavanca” tem uma força consideravelmente maior disponível que sua respectiva força de escavação normatizada pela SAE. Isto resulta numa caçamba de fundo arredondado, normalmente tendo bordas mais espessas e fortes, bem como dentes maiores que a caçamba de fundo plano, de igual capacidade e largura de corte.
O fato de se poder transformar uma escavadeira shovel em retro, em uma noite, pode representar uma atrativa alternativa. Numa retro, pode-se cavar profundo e carregar bem alto; os caminhões poderão estar em nível inferior, no mesmo nível ou ainda em nível superior ao da máquina. Poderão ainda cavar na água e seletivamente. Disponíveis em uma grande variedade de tamanhos de monoblocos, semi-braços e caçambas, a escavadeiras hidráulicas retro poderão se ajustar melhor aos ciclos variados de projeto em função da grande força de penetração e da extrema força de escavação. Não há também geralmente necessidade de outra máquina para carregar material secundário.
Enfim, devido ao seu projeto básico, a escavadeira shovel proporciona altas forças de escavação, e é capaz de carregar materiais duros com grande facilidade, se comparado as carregadeiras sobre pneus e escavadeiras a cabo, a uma alta razão de produção e um baixo custo operacional.