Detalhes que fazem a diferença

O princípio é semelhante ao utilizado no desenvolvimento dos carros de Fórmula 1, cujo design facilita a penetração no ar. A diferença é que estamos falando de penetração em solos ou até mesmo em pilhas de rocha, materiais extremamente abrasivos. Devido à severidade com que as caçambas e lâminas dos equipamentos são expostas em tais situações, os usuários devem selecionar cuidadosamente os materiais de desgaste empregados nesses implementos, também conhecidos como ferramentas de penetração do solo (FPS).

Na busca do melhor desempenho, diante de necessidades como a eficiência da penetração na pilha de material e a alta resistência à abrasividade e ao impacto, os usuários precisam avaliar cada caso para a correta escolha desses componentes. A Metalúrgica Ecoplan, por exemplo, que atua na fabricação de FPS e demais peças de desgaste, aponta uma tendência para o uso de ferramentas cada vez mais finas. “É o que grandes produtores internacionais de FPS, juntamente com os fabricantes de equipamentos, estão demonstrando”, justifica Roberto Cárdia de Oliveira, gerente de marketing da empresa.

O especialista se refere a pontas mais afiadas, que proporcionam penetração rápida em vários tipos de solo, principalmente em saibro e minérios de baixa abrasividade. “Ferramentas com esse perfil desagregam o material com mais facilidade, proporcionando ciclos de escavação mais rápidos”, diz ele. Marco Sasaya, gerente de vendas de peças fundidas da Sinto, concorda com Oliveira, mas adverte que as pontas mais finas apresentam menor durabilidade. “No contato com o solo, a abrasividade vai desgastando essas pontas, até o ponto em que elas possam quebrar durante a operação”, diz ele.

Para evitar a quebra da FPS e paradas constantes para sua troca, alguns usuários preferem operar com ferramentas reforçadas com maior quantidade de aço e, consequentemente, de ponta mais grossa. “Atualmente, esse tipo de ferramenta só é indicado para serviços extremamente pesados, como o carregamento de rocha, calcário, granito e minério de ferro, situações nas quais o poder de desagregação do material não é um entrave para a produtividade”, intervém Oliveira.

Como exemplo ele cita a operação das carregadeiras, onde o reforço das ferramentas encontra larga aplicação. “Como a caçamba trabalha encostada no solo, ela raspa horizontalmente no chão e sobe na vertical, submetendo a parte inferior a alto desgaste e a superior, a pouquíssimo desgaste. Por esse motivo, é comum reforçar a parte de baixo de suas pontas para que o desgaste seja equilibrado em toda a peça.”

Fundido ou laminado
O reforço ao qual Oliveira se refere é de aço fundido especial, do tipo médio-manganês, composto por cromo, níquel, molibdênio e manganês. “Além disso, as pontas produzidas com reforço especial devem passar por três estágios de tratamento térmico para que o aço possa suportar as condições de uso”, ele complementa. O especialista explica que o reforço nas pontas deve manter a superfície da peça a mais lisa possível. “Essa é uma vantagem da fundição, pois é possível fabricar as peças com perfeito ângulo de afiamento e de escape do material carregado ou desagregado. Quando elas são reforçadas com outros componentes, como aletas, esse ângulo não fica tão perfeito, o que diminui o poder de ataque da ferramenta.”

Já a fabricante TBM destaca que as peças laminadas utilizadas em equipamentos de terraplenagem, como tratores de esteiras e motoniveladores, podem ser confeccionadas em aço manganês com médio ou alto teor de carbono. “A FPS é submetida a um tratamento térmico para aumentar sua dureza sem comprometimento da tenacidade do aço. Para isso, ela passa por seguidas fases de aquecimento em fornos e resfriamento, de forma a promover a homogeneização de sua estrutura molecular e o endurecimento superficial”, diz Anamaria Gomes Faria, gerente comercial da empresa.

Durante a têmpera do aço, a especialista explica que a temperatura é definida de acordo com espessura do material a ser produzido. “Após o resfriamento por imersão em água ou óleo industrial, a FPS segue para o revenimento.” Anamaria explica que essa etapa tem a função de eliminar tensões na estrutura do aço para assegurar maior resistência a impactos. “Ao utilizar esse processo, produzimos FPS laminadas de até 400 HB (brinnel) de dureza, para aplicação em motoniveladoras, tratores de esteira e demais equipamentos de terraplenagem.

O processo de fabricação das FPS, todavia, tem relação direta com o tipo de equipamento ao qual se destina e com a demanda do usuário final. Para Oliveira, da Ecoplan, essa relação que já foi desmistificada em diversas operações ao redor do mundo, pelo menos quando o assunto é ferramenta de penetração do solo para escavadeiras hidráulicas. “No Canadá, uma mineradora de ouro fez um teste para avaliar a melhor relação custo/benefício e constatou que as pontas afiadas realmente quebravam muito mais do que as reforçadas. Por outro lado, com as novas tecnologias de fixação, essa troca era realizada no local, em poucos minutos.”

O resultado desse teste foi surpreendente, segundo Oliveira. Após um ano de operação, a empresa havia contabilizado o consumo de 2.000 pontas a mais em comparação com o uso de ferramentas mais resistentes. “Porém, a mineradora produziu 500 kg de ouro a mais, o que pagou esse consumo adicional e representou um ótimo aumento da lucratividade da operação.”

Tecnologias de fixação
Exemplos como esse ilustram que a busca da maior eficiência e produtividade abre espaço para diversas variáveis na seleção da ferramenta mais adequada para cada atividade. Atenta à demanda por dispositivos de troca rápida da FPS, a TBM acaba de firmar uma parceria com a fabricante espanhola Metalogenia (MTG) para a comercialização de seu sistema de fixação StarMet no mercado brasileiro. “Trata-se de uma solução que permite trocar as pontas sem o uso de marretas, pois a ferramenta conta com três peças principais e um pino de travamento, que permitem sua fixação por encaixe”, diz Anamaria.

Ela explica que, nas escavadeiras, a ponta do dente fica encaixada em um adaptador, projetado para proteger a solda e evitar o desgaste inferior e lateral da FPS. “Um pino cônico garante a perfeita montagem entre a ponta e o adaptador, de modo que, mesmo sem o uso de ferramentas específicas, é possível realizar a troca da peça sem dificuldade e em poucos minutos.” Após o encaixe das duas peças, um protetor é fixado sobre o adaptador para proporcionar maior resistência à abrasão.

A Sinto também destaca uma nova tecnologia para fixação de FPS, indicada para aplicação em pás carregadeiras. Segundo Marco Sasaya, o sistema Sintolip já está disponível para modelos das marcas Caterpillar e Liebherr. “Trata-se, basicamente, de uma lâmina-base dotada de bordas de ataque substituíveis”, ele explica.

Dessa forma, os segmentos de desgaste substituíveis protegem toda a borda de ataque da lâmina base, que envolve as faces frontal, inferior e superior. “Os segmentos são fixados por meio de parafusos especialmente projetados e, para evitar o desgaste desses parafusos, eles são revestidos por uma capa de proteção e travamento”. Sasaya complementa que, com essa solução, o desgaste ocorre apenas nos segmentos substituíveis, proporcionando maior vida útil à caçamba da carregadeira.

O especialista afirma que a solução foi testada em campo, numa operação de carregamento de granito. O teste realizado pela empresa empregou uma carregadeira Caterpillar 938, equipada com o Sintolip, e outros dois equipamentos do mesmo porte, operando com ponta do tipo bico-de-pato. “As lâminas da carregadeira 938 apresentaram uma durabilidade de 1.472 h de trabalho, enquanto as demais ficaram entre 255 h e 477 h”, diz Sasaya.

Anamaria, da TBM, que também utiliza tecnologia semelhante de lâmina-base para a proteção e fixação de pontas de escavadeiras e carregadeiras, ressalta os ganhos de produtividade proporcionados pelo sistema. Segundo ela, a tecnologia evita a parada do equipamento em oficina para a soldagem da FPS, além de eliminar o encaixe tradicional, do tipo “J”, que se baseia na fixação de um pino por golpes de marreta.