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Equipamentos de transporte em lavra superficial e subterrânea

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Um equipamento de transporte tem a finalidade de transportar o material da frente de lavra até um ponto de descarga, que pode ser uma pilha de estéril, pilha de minério ou diretamente a um britador. Existem vários métodos e sistemas de transporte de material em mineração, sendo comum o uso de caminhões e correias transportadoras.

A seleção destes equipamentos deve obedecer a critérios como a máxima utilização; o grau de compatibilidade entre os equipamentos de transporte e carga já existentes com os que estão sendo selecionados; o tipo de minério a transportar; as características da estrada, entre outros. Dadas as características e importância do dimensionamento correto, este artigo tem por objetivo apresentar equipamentos utilizados para transporte em lavra superficial e subterrânea e suas peculiaridades.


Como equipamentos serão apresentados:


Critérios gerais de seleção de equipamentos de transporte[editar | editar código-fonte]

De modo geral, para a escolha de equipamentos de transporte para lavra é necessário haver a definição de algumas características do processo como[1]:

  • Produção: volume total de material movimentado;
  • Taxa de produção: produção teórica uma máquina por unidade de tempo;
  • Produtividade: é a taxa real de produção por unidade de tempo;
  • Eficiência: percentual das horas realmente trabalhadas em relação às horas programadas.
  • Disponibilidade: parte do tempo programado em que a máquina está disponível para trabalhar;
  • Utilização: parte do tempo disponível em que o equipamento está realmente trabalhando;
  • Capacidade: refere-se ao volume de material que um equipamento pode transportar;
  • Carga útil: massa de material que o equipamento pode transportar;
  • Empolamento: aumento do volume aparente de um material quando é fragmentado e removido de seu estado natural;
  • Fator de enchimento da caçamba: fator aplicável sobre a capacidade operacional da caçamba;
  • Tempo de ciclo: tempo necessário para a realização de tarefas de carregamento, transporte, descarregamento e retorno;
  • Operação Conjugada: análise da operação conjugada entre os equipamentos de carregamento, transporte e britagem;
  • Resistência: considera o atrito entre pneus e a superfície da estrada, o eixo da roda e o sistema de locomoção. o desnível provocado por uma rampa e outros;
  • Desenho das estradas e acessos (para caminhões): itens referentes à construção e manutenção do pavimento para a segurança de pessoas e obter o menor custo de manutenção dos equipamentos.

Caminhões rodoviários[editar | editar código-fonte]

Na lavra, o transporte do material desmontado para etapa subsequente, normalmente britagem primária, pode ser realizado de inúmeras maneiras, sendo uma delas por meio de caminhões, podendo ser eles rodoviários ou fora de estrada. Quando se pensa no dimensionamento de uma frota de caminhões para uma mineradora, uma série de fatores devem ser analisados em relação à custos, principalmente os relacionados a manutenção.

No Brasil, os empreendimentos mineiros, em sua maioria se caracterizam como pequeno e médio porte, fator crucial na hora de seleção equipamentos, pois, além do custo de aquisição elevado, um caminhão fora de estrada demanda mão de obra especializada nas manutenções, treinamentos constantes para operadores, diferentemente de um caminhão rodoviário, no qual a manutenção é simples e bem mais genérica, quando comparado ao fora de estrada, tornando o caminhão rodoviário um equipamento menos oneroso, mais simples e assim se encaixando melhor nos empreendimentos do país.

No caso dos caminhões rodoviários, diversos são os fabricantes e seus modelos ofertados ao mercado, além de inovações tecnológicas que estão sendo apresentadas, como caminhões autônomos sem cabine, caminhões com tração em todas as rodas, além de mecanismos de proteção de engrenagens e caixa e marchas no momento de arrancada, subidas íngremes e outras situações adversas que o veículo pode enfrentar.

Os principais fabricantes de caminhões rodoviários, com maior representatividade no mercado para o segmento de mineração são Scania, Volvo, Mercedes Benz, DAF, Volkswagen e Ford. Cada marca oferece ao mercado um ou mais modelos para o segmento e além disso oferecem diferentes configurações, principalmente em relação a motorização, o que está intimamente relacionado à capacidade de produção, volume de caçamba e outras variáveis.

Dando início pela Scania, atualmente seu principal modelo ofertado para a mineração trata-se do Heavy Tipper[2], veículo com capacidade de transporte aumentada devido maior volume de caçamba, onde a propaganda do equipamento é a redução do custo por tonelada transportada, e como dito anteriormente, apresenta-se em diversas configurações de motorização, cabine, entre outros. Apresenta mecanismos de auxílio na arrancada, como o Hill Hold, que não permite que o caminhão recue no momento da saída, além do cambio OptiCruise[3] com o modo Off Road, onde o caminhão fica adaptado para terrenos com alta resistência ao rolamento, mantendo as forças de tração elevadas.

Ficheiro:Caminhão rodoviário Heavy Tipper.jpg
Caminhão rodoviário Heavy Tipper

Ainda com produção pela Scania, tem-se a linha XT, de forma geral, uma linha voltada para terrenos irregulares no geral, sendo muito utilizada também em canteiros de obras, apesar de serem muito bem empregados no ramo da mineração também.

E como inovação para o mercado a Scania lançou recentemente o modelo AXL[4] que trata-se de um caminhão autônomo controlado via satélite e não possui cabine, tornando o processo mais seguro e relativamente mais rápido, visto que, por tratar-se de um veículo não tripulado a velocidade com que o mesmo trafega na mina pode ser elevada sem que haja perigo de acidentes com danos pessoais, somente físicos e como são monitorados via satélite e de certa forma comunicam entre si, o risco de colisões é bem baixo.

Em relação aos caminhões da marca Mercedes Benz, são veículos com ótima aceitação de mercado, visto que grande número de mineradoras utiliza os mesmo para transporte de ROM (Run of Mine). Assim como a Scania, os veículos possuem diversas configurações de motorização e mecanismos para auxiliar trocas de marcha, redução nos cubos dos eixos para transferir mais tração para as rodas, entre outros[5]. Dentre os modelos que a fabricante oferece ao mercado, o mais indicado para mineração é o Axor 4144, visto que é um veículo que opera com um PBT (Peso Bruto Total) de 41 toneladas e uma motorização de aproximadamente 440 cv.

A fabricante Volvo, apresenta para o mercado da mineração o modelo FMX[6], que se trata de um caminhão com motorização em um intervalo entre 380cv à 540cv. Um diferencial apresentado pelo equipamento trata-se do método de tração do veículo que diferentemente dos outros, ele traciona em todas as rodas, podendo ser 4X4, 6X6 em chassis rígido ou 6X6 trator, característica que permite que o veículo trafegue em terrenos argilosos, com alta resistência a rolamento.

A fabricante Volkswagen traz para o segmento o veículo 32.360, onde a nomenclatura diz respeito à 32 toneladas de PBT e 360cv de potência. Apresenta-se na configuração 6X4 e trata-se de um veículo mais barato que os demais, o que deixa o equipamento competidor no mercado, além de apresentar mecanismos de auxílio, assim como os outros, porém denominado EasyStart pela marca.

Quando se trata dos veículos da fabricante DAF, o veículo indicado para o segmento é o modelo CF, o qual possui um PBT de 49 toneladas, uma configuração um pouco diferente das usuais, com 5 eixos, apresentando-se no modo 10X4 e com diferentes motorizações, indo de 390cv à 530cv de potência.

A última concorrente do mercado dentre as com maior significância é a Ford, ela oferece ao mercado o caminhão modelo Cargo 2629, trata-se de um veículo um pouco menor e de mecânica simples. Segundo os operadores é um veículo com poucas paradas para manutenção e devido a forma que o chassis é montado, ele apresenta uma boa performance em terrenos acidentados.

Caminhões para mina subterrânea[editar | editar código-fonte]

Caminhões para mineração subterrânea são equipamentos compactos e robustos. Diferentemente dos caminhões fora de estrada, a capacidade destes equipamentos é limitada em até 60 toneladas. Devido a configuração das galerias, estes caminhões foram desenvolvidos de forma articulada, de modo a aumentar seu desempenho operacional e reduzir seus tempos de ciclo.

Caminhão utilizado na mineração subterrânea

O local de trabalho em uma mina subterrânea é um ambiente confinado e mesmo com a ventilação do local, a emissão de gases é um fator preocupante nos equipamentos. Pensando nisso, os caminhões utilizados nesses ambientes foram desenvolvidos de modo a emitir o mínimo de gases possível, onde o equipamento possui dois motores, um a diesel e outro elétrico.

Os principais fabricantes deste tipo de equipamentos são empresas internacionais, como a Caterpillar, Sandvik, Epiroc, Volvo, Sany entre outros. Estas empresas fornecem as especificações técnicas de cada caminhão, onde, a partir delas é possível realizar o dimensionamento. Muitas das vezes, estas especificações estão em formato de tabelas onde são encontradas informações como:

  • Informações sobre o motor: especificações de potência bruta, líquida, tamanho;
  • Velocidades de serviço: especificações da velocidade atingida em cada marcha de transmissão
  • Capacidade da caçamba: especificações sobre a capacidade da caçamba coroada;
  • Peso do equipamento: especificações sobre peso do equipamento vazio e carregado;
  • Tempo de basculamento: especificações do tempo levado para levantar e abaixar a caçamba;
  • Entre outras especificações.

O futuro destes caminhões tende a torná-los não tripulados e autônomos. Essa ação visa aprimorar o fluxo de transporte e aumentar a segurança dos operadores.

Caminhões fora de estrada[editar | editar código-fonte]

O caminhão fora de estrada foi concebido para ser o equipamento mais robusto da mineração. Ele pode ser encontrado em várias faixas de peso e são capazes de carregar de 25 a 400 toneladas de material, e desta forma cumpre as metas de produção no transporte de carga pesada com bom custo operacional. A sua estrutura possui uma engenharia robusta, com eixos reforçados, assim como os pneus, caixas e caçambas, com o intuito de aumentar a durabilidade e a disponibilidade mecânica[7].

Os caminhões fora de estradas não surgiram essencialmente como grandes caminhões especiais para o transporte. Em 1930, os primeiros caminhões tidos como fora de estrada surgiram na mineração[8], no entanto, eram caminhões comuns com algumas modificações estruturais para suportar a exigência da atividade. Desta forma, a capacidade máxima era em torno de 15 t. Na década de 50 esses caminhões foram mais aprimorados, recebendo inovações tecnológicas mecânicas, conseguindo então aumentar a capacidade de carregamento para no máximo 30 t.

Ficheiro:Fora2.png
Primeiro caminhão utilizado na mineração.

O intuito do aumento da capacidade destes caminhões é carregar uma quantidade maior de material com o intuito de economizar recursos e tempo, no entanto, para tal, é necessário que as caçambas sejam reforçadas o suficiente para suportar este peso, e para isso são necessários motores fortes, com tecnologias que façam com que possam cada vez mais e mais carregar material. Baseado nisto, os primeiros caminhões fora de estrada por serem caminhões comuns surgiram com motores a diesel e transmissão manual, contando somente com motor, embreagem, caixa de câmbio e diferencial traseiro. Nos primeiros caminhões efetivamente fora de estradas[9] este conceito foi mantido, no entanto, o câmbio e o diferencial não são capazes de suportar trancos em mudanças de marcha, logo isso limita a capacidade até 50 ou 60t.

Com o desenvolvimento da tecnologia surgiram os primeiros fora de estrada diesel elétrico com corrente contínua. Eles possuem um motor elétrico em cada cubo das rodas motrizes, acionado por um motor

Ficheiro:Fora3.jpg
Primeiro fora de estrada desenvolvido pela Caterpillar.

diesel central, acoplado a um gerador de corrente contínua. Este tipo de sistema motriz não tem caixa de câmbio, o que anula o problema mencionando no sistema motriz anterior. O problema é somente o fato da corrente ser contínua, o que faz perder muita potência, reduzindo a velocidade e o torque. Desta forma, estes foram substituídos por motores com corrente alternada, mitigando este problema.

Ficheiro:Fora4.jpg
Caminhão fora de estrada desenvolvido pela metso


Como mencionado anteriormente, a relação potência do motor, peso do equipamento com e sem carga estão ligeiramente ligados. Por este motivo a Metso lançou recentemente uma caçamba híbrida para caminhões fora de estrada. O equipamento intitulado Metso Truck Body combina os benefícios da borracha e do aço de alta resistência estrutural, permitindo que mais carga possa ser transportada com menos esforço[10]. A caçamba é leve, o que proporciona a capacidade de carregar mais carga, no entanto, para não perder a resistência a caçamba é adicionado uma borracha que absorve a energia do impacto.





Correias transportadoras[editar | editar código-fonte]

Componentes de uma correia.

As correias são estruturas horizontais ou inclinadas, em curvas ou não, ou uma combinação desses perfis, destinado à movimentação de materiais a granel de maneira contínua.O transporte é feito por uma correia contínua com movimento reversível ou não, que se desloca sobre tambores, roletes ou mesas de deslizamento[11][12].

A carcaça têxtil deve resistir ao impacto[13] e abusos de diversos tipos de produtos, assim como a cobertura de borracha deve proteger a carcaça têxtil e receber um tratamento contra abrasividade, produtos químicos em geral, oleosidade e antichamas, se necessário.

O dimensionamento desses equipamentos deve levar vários fatores em consideração, como:

  • Tipo de material a transportar;
  • Quantidade de material a transportar, especificado em toneladas por hora;
  • Localização dos pontos de carga e descarga;
  • Diferença de cota dos pontos de carga e descarga;

Conhecendo estes fatores é possível dimensionar a correia definindo sua velocidade de operação, largura da banda, inclinação da correia. A partir de então define-se os elementos que irão compor a correia. Sua estrutura é composta basicamente por:

  • Estrutura suporte: responsável por comportar a correia;
  • Tambor de acionamento: responsável por transmitir o torque fornecido pelo motor (este equipamento é coberto por borracha a fim de aumentar o atrito do tambor com a correia);
  • Tambor de reenvio: responsável por realizar a volta da correia para o tambor de acionamento;
  • Sistema de esticamento: é ele que mantem a correia tensionada evitando o seu deslisamento;
  • Roletes: estes elementos possuem vários grupos (roletes de impacto, roletes de alinhamento, roletes de carga, entre outros)
  • Sistema de limpeza: responsável por desprender o material que fica preso na correia.

Além das correias convencionais, existem também as correias tubulares que são destinadas à transportar materiais que não podem ter contato com o meio exterior, elas basicamente tem como características:

  • Apresenta excelente resistência a fadiga por flexão
  • Realiza elevação do material em ângulos mais acentuados
  • Possibilidade de curvas horizontais e verticais com facilidade
  • São disponíveis em carcaças têxteis polyester-nylon e opcionalmente com carcaças tipo de cabo de aço para tensões mais elevadas.  


Referências

  1. «Estudo da Influência do Carregamento e Transporte Através do Dimensionamento de Frota» (PDF) 
  2. Group, Scania. «Scania Heavy Tipper for higher payloads». Scania Group (em English). Consultado em 16 de dezembro de 2019 
  3. Costa, Autor Elisangela (19 de setembro de 2017). «Você sabe o que é o Scania Opticruise?». Cotrasa. Consultado em 16 de dezembro de 2019 
  4. «Scania AXL, o caminhão sem cabine da marca». Estradão. Consultado em 16 de dezembro de 2019 
  5. «Ficha técnica Mercedes Axor 4144» (PDF). Consultado em 14 de dezembro de 2019 
  6. «Volvo FMX – Incrivelmente Forte | Volvo Caminhões». www.volvotrucks.com.br (em Portuguese). Consultado em 16 de dezembro de 2019 
  7. «Caminhões Fora-de-Estrada | Sotreq - Revendedora Oficial Caterpillar». www.sotreq.com.br. Consultado em 16 de dezembro de 2019 
  8. «Anos 1930 | Volvo Caminhões». www.volvotrucks.com.br (em Portuguese). Consultado em 16 de dezembro de 2019 
  9. «Caterpillar | Década de 1960». www.caterpillar.com. Consultado em 16 de dezembro de 2019 
  10. «Metso Truck Body». Metso. Consultado em 16 de dezembro de 2019 
  11. «Produtos». Multibelt Correias. Consultado em 16 de dezembro de 2019 
  12. «Borpac | Correias Transportadoras - Empresa especializada na comercialização de produtos industriais de borracha e correias transportadoras.». www.borpac.com.br. Consultado em 16 de dezembro de 2019 
  13. «Toro Belt Correias Transportadoras». Consultado em 14 de dezembro de 2019 


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