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16 de julho de 2021
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Pás Carregadeiras

Fatores decisivos de desempenho

Tradicionalmente focado em alta produtividade com baixo consumo de combustível, mercado vem se tornando mais receptivo em relação às tecnologias que otimizam os recursos oferecidos pela máquina
Por Santelmo Camilo

Movimentar o máximo de material, no menor tempo possível e com baixo custo operacional é o desafio das pás carregadeiras. Em um mercado no qual as margens obtidas com a locação são baixas – e, portanto, cada real deve ser economizado – é preciso alcançar bom desempenho com uma operação condizente, otimizando os recursos oferecidos pela máquina. Por isso, quando o assunto é o desempenho de pás carregadeiras, vários fatores devem ser levados em conta.

De saída, vale observar a potência líquida do motor em relação à capacidade de desagregação e enchimento do implemento frontal. Segundo Esio Dinis, especialista de produto da New Holland Construction, as operações de entrada e enchimento na pilha utilizam a força hidráulica disponibilizada no braço e na caçamba, assim como a do powertrain (motor, transmissão e eixos), para empurrar o equipamento de encontro ao material. “Nesse aspecto, ganham importância itens de alta performance e qualidade, com destaque para a motorização”, diz.

De acordo com Dinis, a capacidade de levantamento resulta da relação entre vazão hidráulica, capacidade dos cilindros, dimensionamento do braço e equilíbrio do equipamento. Essas características convergem para a capacidade operacional. “As evoluções nessa linha se deram com atualizações dos parâmetros nas curvas de potência do motor, buscando a melhor relação entre torque, rotação e consumo”, explica. “Mas também com melhorias nos controles hidráulicos, com o uso de válvulas sensíveis à carga, por exemplo, que, junto ao controle eletrônico do motor, entregam as potências de acordo com a exigência de cada aplicação.”

Para Fernando da Silva Dávila, engenheiro de vendas da Komatsu, um dos pontos mais relevantes está na eficiência da transmissão de energia. No caso da marca japonesa, isso é garantido pelo sistema HST, por meio do qual a transmissão hidrostática gera efici&


Movimentar o máximo de material, no menor tempo possível e com baixo custo operacional é o desafio das pás carregadeiras. Em um mercado no qual as margens obtidas com a locação são baixas – e, portanto, cada real deve ser economizado – é preciso alcançar bom desempenho com uma operação condizente, otimizando os recursos oferecidos pela máquina. Por isso, quando o assunto é o desempenho de pás carregadeiras, vários fatores devem ser levados em conta.

De saída, vale observar a potência líquida do motor em relação à capacidade de desagregação e enchimento do implemento frontal. Segundo Esio Dinis, especialista de produto da New Holland Construction, as operações de entrada e enchimento na pilha utilizam a força hidráulica disponibilizada no braço e na caçamba, assim como a do powertrain (motor, transmissão e eixos), para empurrar o equipamento de encontro ao material. “Nesse aspecto, ganham importância itens de alta performance e qualidade, com destaque para a motorização”, diz.

De acordo com Dinis, a capacidade de levantamento resulta da relação entre vazão hidráulica, capacidade dos cilindros, dimensionamento do braço e equilíbrio do equipamento. Essas características convergem para a capacidade operacional. “As evoluções nessa linha se deram com atualizações dos parâmetros nas curvas de potência do motor, buscando a melhor relação entre torque, rotação e consumo”, explica. “Mas também com melhorias nos controles hidráulicos, com o uso de válvulas sensíveis à carga, por exemplo, que, junto ao controle eletrônico do motor, entregam as potências de acordo com a exigência de cada aplicação.”

Para Fernando da Silva Dávila, engenheiro de vendas da Komatsu, um dos pontos mais relevantes está na eficiência da transmissão de energia. No caso da marca japonesa, isso é garantido pelo sistema HST, por meio do qual a transmissão hidrostática gera eficiência com menor perda de potência na tração, resultando em maior força de penetração. Atrelado à capacidade hidráulica, isso proporciona eficiência elevada na desagregação.

“A capacidade de elevação se dá por meio da distribuição do peso em seu projeto, que proporciona alta carga de tombamento”, explica Dávila, destacando a mudança variável de velocidade como outro ponto importante. “O operador ajusta a velocidade de deslocamento para carregar os caminhões em ‘Y’, permitindo que o braço e a caçamba cheguem à altura de despejo no exato momento em que a carregadeira atinge a posição de despejo.”

DESEMPENHO

Para Dávila, um dos fatores decisivos para a performance operacional é a correta seleção da máquina, assim como da caçamba e das FPS (Ferramentas de Penetração no Solo). Como regra básica, a escolha do porte deve ser condizente com a produção almejada.

Potência líquida do motor garante a capacidade de desagregação e enchimento do implemento

Quando a operação não demanda produtividade ou prazos, a preferência se dá por equipamentos menores e mais simples. Por outro lado, quando inclui uma estimativa de volume a ser movimentado, por dia ou hora, a preferência recai sobre equipamentos com tecnologia embarcada, capazes de entregar um desempenho superior dentro da demanda produtiva.

Além disso, há aplicações em que os materiais apresentam maior compactação e dureza e, por isso, requerem caçamba com configuração de dentes, permitindo melhor penetração com menor esforço. “A articulação do equipamento de carga com o de transporte também é fundamental, ajustando aspectos como altura de descarga e despejo centralizado”, afirma Dávila, acrescentando que a configuração de caçamba deve proporcionar entre três e cinco ciclos para garantir a eficiência. “Caso ocorram ciclos com mais de cinco passes, a operação resultará em ineficiência e perda de produtividade”, alerta.

A análise, contudo, não para por aí. De acordo com Trazilbio Neres Filho, especialista de produto da Case CE, é cada vez mais nítida a tendência de uso de comandos de pilotagem eletrônica nas carregadeiras, tanto nas bombas como para acionamento dos atuadores. “São recursos que possibilitam velocidade e controle aos comandos, além de eliminarem a necessidade de uma bomba-piloto, reduzindo a carga do motor”, comenta.

Esses recursos, prossegue, são primordiais para a eficiência, assim como um canteiro livre de obstáculos e com piso bem-preparado, que evite instabilidade e perda de material por trancos e solavancos.

Sem falar na manutenção. “É importante manter o equipamento limpo e lubrificado, os pneus calibrados e os materiais de desgaste – como pneus, FPS, caçambas e facas – em boas condições, respeitando os limites de uso”, orienta o especialista.

Na América Latina, a linha da marca conta com os modelos 621E, 721E, 821E e W20F, com potências de 137 a 227 hp. “Um dos principais destaques é a utilização de motores eletrônicos, que têm maior eficiência na queima de combustível e respostas mais rápidas durante a variação da carga”, garante Neres.

Transmissão hidrostática reduz perda de potência na tração, resultando em maior força de ataque

Outros diferenciais incluem bombas de pistões com fluxo variável e comando sensível a carga (‘Load-Sensing’), além de recursos como o sistema ‘DeClutch’, que bloqueia a força de tração durante a elevação. “Esses recursos poupam o motor que, por sua vez, direciona toda sua potência ao sistema hidráulico”, observa o especialista. “São combinações que minimizam a perda de energia e proporcionam maior rendimento ao equipamento.”

HIDRÁULICA

A Caterpillar, por sua vez, comercializa no país a Série L de carregadeiras médias que, de acordo com o especialista de aplicação Leandro Amaral, entrega potência e eficiência de combustível adequadas. Segundo ele, os eixos trazem modificações que reduzem as cargas parasíticas e melhoram a lubrificação.

Além disso, o sistema hidráulico oferece detecção de carga com fluxo proporcional e ciclos rápidos em operações de carregamento, transporte e rampa, assim como maior força de tração ao escavar. “Há também a possibilidade de acionar o Modo de Economia, que economiza ao máximo o combustível ou, ainda, optar pelo Sistema de Controle Automático de Tração”, explica. “Opcional, esse item é completamente automático e não requer interação do operador, o que melhora a tração e reduz o desgaste dos pneus.”

Evolução dos propulsores melhorou a queima de combustível e trouxe ganhos de potência

Em relação aos motores, Amaral ressalta que a eficiência de funcionamento também melhorou, aproveitando a queima de combustível para ganhos de potência. “Antes, os controles de injeção eram feitos de forma mecânica, normalmente com bombas em linha ou rotativas, de precisão reduzida”, pontua.

Segundo o especialista, os motores eletrônicos consomem menos combustível quando comparados aos de injeção mecânica. O fato de ser monitorado por sensores, que captam informações como temperatura, pressão do ar, posição do acelerador e carga, faz com que o módulo do motor calcule a quantidade exata de combustível que deve ser injetado, para não haver perdas. “Todas as carregadeiras de porte médio têm sistemas hidráulicos gerenciados por sensores, que controlam vazão e pressão no sistema de acordo com cada movimento da máquina”, acrescenta Amaral.

Quanto à operação, ele cita a necessidade de sintonia entre os operadores das máquinas e dos caminhões. Afinal, o posicionamento do caminhão em relação à carregadeira é fundamental para uma produção com tempos menores de ciclo. “Quanto menor a distância da carregadeira, mais rápido o operador pode retornar à pilha para a próxima carga”, sublinha. “À medida que a pilha se reduz, o operador deve ajustar o ponto do caminhão para manter o tempo ideal de ciclo.”

A carga de tombamento é um dos aspectos técnicos mais importantes das pás carregadeiras

Também é importante manter limpo o piso de movimentação em frente à pilha, para evitar desgaste dos pneus, reduzir cortes e permitir que o ciclo se mantenha constante. “Velocidade tem tudo a ver com a limpeza”, acentua Amaral.

PROJETO

Desdobrando o tema, o gerente de produto da JCB, Etelson Hauck, defende que o design é um dos pontos mais impactantes na produtividade da carregadeira.

Embora seja relevante em razão da potência, o motor também deve ser adequado à estrutura do equipamento. “A capacidade de gerar potência não pode ser considerada de maneira isolada, pois só faz sentido quando inserida no contexto do design, em um conjunto harmônico que resulta em capacidade satisfatória de carga na caçamba”, norteia Hauck, citando ainda características ergonômicas.

“Para que o operador seja mais ágil e se canse menos, a carregadeira precisa ter conforto, bom assento, cabine climatizada e espaçosa, além de ventilador reversível para eliminar as impurezas retidas durante o trabalho, possibilitando poucas paradas para manutenção e aumento da disponibilidade mecânica.”

Sistema hidrostático de translação combina maior carga de tombamento com menor peso operacional

Segundo o especialista, a JCB oferece tecnologias que reduzem o consumo. “Alguns equipamentos contam como diferentes modos de operação, que diminuem a rotação do motor e acabam reduzindo o ruído, embora permaneçam trabalhando com boa potência”, acentua.

Durante um período, ele conta, a marca inglesa fez testes para aferir a economia propiciada pelo ‘Modo Eco’. Como resultado, constatou que o cliente consegue obter uma redução de 5% no consumo com esse modo de operação. “Embora a produtividade caia um pouco, a redução é tão expressiva que faz diferença na planilha de despesas”, observa.

Na maioria das obras, há picos de produção em determinados horários e ociosidade em outros, quando a carregadeira aguarda a chegada dos caminhões. Nesse ponto, Hauck assegura que o sistema de monitoramento ‘LiveLink’ é capaz de detectar o consumo médio de combustível e fornecer ao usuário os dados de rotação do motor, gerando informações sobre o tempo que a máquina trabalhou em marcha lenta, rotação máxima ou meia rotação. “Constatamos que o equipamento fica mais de 30% do tempo em marcha lenta, sem movimentar material”, delineia. “A solução para isso é melhorar o esquema de produção.”

Para tanto, devem ser considerados ainda aspectos como a seleção de pneus, FPS e caçambas. “Quanto mais largos forem os pneus, menos irão ‘flutuar’ em terrenos com aderência”, ensina Hauck. Já no que tange às FPS, as ferramentas precisam ser adequadas ao tipo de material carregado.

Para brita, por exemplo, que não gera empolamento, o operador deve usar lâminas, e não pontas. “Mas se a máquina for trabalhar na desagregação, é necessário utilizar as pontas disponíveis em diferentes configurações”, orienta.

TOMBAMENTO

A carga de tombamento é um dos aspectos técnicos mais importantes a serem analisados, como destaca Ricardo Nery, gerente de marketing de produto da John Deere. Com efeito, é determinante para a capacidade de carga operacional do equipamento.

“Quando atualizamos a série K para a K-II, vários aspectos foram melhorados, como o sistema de transmissão com cinco velocidades e opção de bloqueio do conversor de torque, software de controle do motor e da transmissão, sistema de neutralização da transmissão com três estágios e design das bombas hidráulicas, dentre outros”, diz.

Operações de entrada e enchimento na pilha utilizam a força hidráulica disponibilizada no braço e na caçamba

O gerente também tem observado um aumento no uso de balanças de carga, que gerenciam o volume de material a ser carregado para evitar sobrepeso e quebras prematuras da frota. Identificado pela cabine, o sistema possibilita que o operador mantenha a carga útil do caminhão. “Os equipamentos também possuem bombas de pistão axial e fluxo variável, que mantêm os fluxos altos mesmo em baixas rotações, melhorando os ciclos hidráulicos”, descreve Nery. “Contam, inclusive, com um contador standard para auxiliar o operador na gestão dos ciclos.”

De acordo com ele, o benefício gerado pela tecnologia é maior que o valor inicial de investimento. Quando o cliente nota que a utilização das tecnologias otimiza o custo operacional, acaba por adotá-las. “O sistema de telemetria, por exemplo, permite ao cliente acessar informações sobre a máquina na palma de sua mão”, diz. “Outra ferramenta cada vez mais utilizada é o Service Advisor Remote, que possibilita acesso remoto ao equipamento, diagnósticos e, até mesmo, programações de controladoras.”

TECNOLOGIA

Como se vê, são vários detalhes a serem observados. O gerente de produto da Liebherr, Jabur Mansur, acrescenta mais um ao afirmar que a principal característica produtiva das carregadeiras da marca é o sistema hidrostático de translação.

Esse recurso, diz ele, permite o posicionamento ideal dos componentes da máquina, de modo a eliminar a necessidade de contrapeso adicional, permitindo maior carga de tombamento com menor peso operacional. “Assim, as máquinas se tornam mais leves, quando comparadas com soluções equivalentes em carga de tombamento”, diz. “Isso proporciona ganhos em agilidade e eficiência, especialmente em relação à produtividade, redução no consumo e diminuição do desgaste de pneus.”

Atualmente, observa Mansur, há uma melhor interação entre tecnologia embarcada e desempenho hidráulico, graças à utilização de módulos eletrônicos e computadores de bordo, que guiam a operação. Dessa forma, a eletrônica impede que o operador faça movimentos incorretos, além de disponibilizar dados para melhoria de desempenho e, portanto, obter aumento de produção.

Nessa linha, outro sistema que possibilita um ganho de eficiência é o já citado ‘Load-Sensing’, disponível em todas as carregadeiras da marca. “Essa tecnologia faz com que o equipamento trabalhe sob demanda, ou seja, altera o desempenho hidráulico conforme a aplicação, evitando desperdícios tanto em consumo quanto em desgaste”, conta Mansur.

Em resumo, a busca por tecnologias que reduzam os desperdícios no processo e aumentem a produtividade é reflexo de um mercado que se torna cada vez mais exigente, mesmo que isso resulte em máquinas de maior valor agregado. “Melhorar o desempenho por meio de tecnologias é algo bem-visto em todos os setores, uma vez que, principalmente para os locadores, isso é agregado ao valor cobrado por hora”, argumenta. “Naturalmente, uma máquina mais econômica e produtiva terá custo maior de locação do que uma menos eficiente.”

Novo modelo para mineração promete aumento de até 32% na produtividade

Com peso operacional de 105.882 kg e caçamba de 11,5-24,5 m3, a nova pá carregadeira Cat 992 propõe-se a estabelecer um novo padrão no mercado, com um acréscimo de 32% na produtividade em mineração. Em comparação ao modelo anterior (992K), o equipamento lançado no mercado internacional compromete-se em reduzir os custos de manutenção em até 10%, além de oferecer até 48% a mais de eficiência de carga útil por combustível.

Lançamento global, modelo 992 promete melhorias no trem de força, eixos e transmissão

Acionada por motor C32B de 814 e 823 hp, a nova 992 traz melhorias no projeto do trem de força, eixos e transmissão, assegurando um intervalo 20% maior para a substituição de componentes. Outras novidades incluem nova ligação da barra Z, controles retardadores automáticos e melhorias nos ângulos de recuo e plano de ataque, além de opcionais como recurso ajustável para prevenção de sobrecarga. “As capacidades de carga útil padrão atingem 25,5 ton para aplicações em pedreiras e 30 ton para o manuseio de materiais, enquanto as capacidades de carga útil alta atingem 22,5 ton e 27 ton nas respectivas aplicações”, descreve a fabricante.

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

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