Guia Completo de Máquinas de Terraplenagem e Compactação

Máquinas de Movimentação de Terra

Quando você monta um ripper de um dente, todo o poder do motor está concentrado nele, e em áreas favoráveis pode atingir até 1,70 metros. Mas a lança, ao fazer isso, sofreria todos os impactos.

Dozer

O Dozer é a lâmina de aço que se acopla ao trator e é articulada para a pressão de terra. Ele é colocado na frente do trator e é conhecido como "Blade Dozer" ou "Lâmina de Bulldozer". Por extensão, Dozer é chamada a combinação do trator, da lâmina e dos elementos de ligação entre os dois.

1. Tipos de Dozer

• Bulldozer:
  • Dozer Direto: Não permite movimentos de inclinação (tilt), quase obsoleto.
  • Tilt-Dozer: Permite inclinação vertical da lâmina.
  • Dozer de Ângulo: Pode despejar a terra para cada lado, guiando a lâmina, e também serve como limpa-neve. Alguns modelos permitem inclinação (tilt).
  • Ancinho ou Lâmina Limpadora: Lâmina em forma de ancinho usada para limpar e clarear, mas não para empurrar a terra.
  • Limpa-neve: Para limpar a área de trabalho quando há neve.
• Dozer sobre Rodas: É realmente um trator de pneus que foi acoplado com uma lâmina.

2. Movimentos e Posições da Lâmina em uma Máquina

1. Elevação e Abaixamento da Lâmina.
2. Inclinação (Tilt): A lâmina pode ser articulada verticalmente por cilindros hidráulicos.
3. Angulação (Angle): A lâmina pode girar em seu plano em torno do eixo longitudinal do trator.
4. Inclinação Lateral (Pitch): Mudança de ângulo com o eixo longitudinal da máquina, mantendo a lâmina na mesma altura.

3. Tamanhos de Dozer no Mercado

Máximos de inclinação (tilt):

• 39 CV: 0,30 m
• 700 CV: 1,10 m

4. Características da Lâmina

• Pode operar em terrenos com inclinações de até 30%.
• A velocidade máxima de transporte é de 15 km/h. A velocidade máxima de trabalho depende da dureza e das condições do terreno, geralmente entre 1,5 e 5 km/h. O consumo em condições normais pode ser definido entre 175 e 180 g de combustível por cavalo-vapor por hora de trabalho.
• A distância de empuxo varia de 10 a 100 metros lineares, dependendo do tamanho da máquina e do terreno.

5. Trabalhos Específicos

• Limpeza de terrenos.
• Demolição de árvores.
• Remoção de toras.
• Transporte de terra.
• Escavação de terra.
• Terraços.
• Articulações.
• Seminivelamento, espalhando e nivelando terra.

6. Tipos de Lâminas para Dozers

• Reta (Straight): Usada para escarificar ou rasgar terra; tem maior poder de ataque e menor capacidade. Intercambiáveis.
• Semi-U: Para solo macio, solto e arenoso. Intercambiáveis.
• Em U: Para materiais soltos, escórias, carvão; usada para movimentação de grandes volumes em minas e fábricas. Intercambiáveis.

Lâmina de Amortecimento: Projetada para empurrar outras máquinas, estas máquinas com uma lança única. Possuem uma placa de impulso para proteger a lâmina de impactos. Pode ser montada nos três tipos de lâminas.

7. Dozer de Lâmina Reta (Straight Dozer)

Consiste em uma chapa de aço especial resistente ao impacto e ao desgaste. Na parte inferior, possui uma lâmina de corte dividida em seções, que podem ser substituídas devido ao atrito. As bordas são chamadas de cantos, que servem para moldar o terreno lateralmente. Este equipamento é fixado ao trator com peças articuladas, e todo o esforço é transmitido à estrutura de esteiras através dos braços de empuxo colocados em cada lado do trator. Cilindros hidráulicos são usados para realizar os movimentos de elevação e abaixamento, acoplados ao trator por um pino e à parte inferior da lâmina.

Com o ajuste dos braços, o movimento de inclinação (tilt) é alcançado, em alguns casos manualmente e em outros por meio de cilindros hidráulicos. O braço de ajuste manual é composto por uma haste roscada e um eixo que gira sobre ela; quando ativado, as hastes são parafusadas e retiradas na direção oposta, de modo que é esticado ou encurtado, empurrando a lâmina para frente ou para trás, realizando uma inclinação (tilt) de cerca de 5°.

As alças são peças que mantêm a rigidez da máquina e são colocadas em um plano horizontal, e as articulações são folgas importantes.

8. Dozer de Inclinação (Tilt Dozer)

Substitui o braço de ajuste manual por um cilindro hidráulico que permite o movimento de inclinação (tilt). Para executar este movimento, os suportes horizontais que conferem rigidez à máquina são removidos. Se o cilindro for colocado à esquerda, o movimento será para a direita e vice-versa. Quando há cilindros em ambos os lados, ambos os movimentos ocorrerão, sendo um deles fixo. O ângulo de inclinação (tilt) formado entre a lâmina e o plano do terreno varia de 10 a 15°.

Trabalhos do Dozer de Inclinação (Tilt Dozer):

• Geral ou para todos os tipos de terreno.
• Superfícies de ruptura ou geladas, pisos e qualquer tipo de pavimento.
• Escavação de trincheiras, poços e valas de média profundidade.
• Funciona bem em inclinações.
• Enterrar tubos.
• Limpeza de valas e aterros rodoviários.
• Abate de árvores (árvores de médio porte).

Para derrubar uma árvore, empurra-se de fora para dentro, quebrando as raízes superficiais, e então levanta-se a lâmina para empurrar o topo da árvore.

9. Dozer de Angulação (Angle Dozer)

Recebeu seu nome devido ao movimento de angulação da lâmina, que pode empurrar através de um arco para substituir os braços de fixação de outros dozers. Este arco é ancorado na estrutura de transporte em ambos os lados, e o único ponto de contato com a lâmina é no centro, articulando-se com uma esfera. O movimento é realizado com o braço de angulação que se fixa em todo o suporte. Os braços de ajuste são manuais e são usados para mover a inclinação (tilt); para levantar o conjunto, há cilindros elevadores hidráulicos conectados ao arco de impulso. As lâminas deste tipo são mais longas e mais baixas.

Trabalhos do Dozer de Angulação (Angle Dozer):

• Empurrar terra que deve ser movida para os lados, sem alterar o sentido de marcha.
• Pode ser usado como limpa-neve, deixando uma passagem de cerca de 4 metros de largura em pequenas camadas de neve.
• Em movimentos de terra correspondentes em terrenos com baixa consistência.
• Funciona bem ao longo da encosta, sempre em declive.
• Não são eficientes para o levantamento de camadas com baixa potência do motor.

10. Dozer de Rodas (Trator de Pneus)

Esta máquina é mais apropriada do que o dozer de esteiras para trabalhos com maiores distâncias, sendo mais rápida em terrenos secos e duros. Atinge velocidades mais altas do que os dozers de esteiras, mas tem desempenho inferior em terrenos enlameados e encostas rochosas.

As rodas da máquina não são direcionais; a rotação da máquina é realizada pela articulação do chassi por meio de dois cilindros hidráulicos (um cilindro é estendido enquanto o outro se retrai).

11. Desempenho de um Dozer (Produção)

C: Capacidade da lâmina: a capacidade da máquina de mover terra antes de empilhar sem transbordamento, medida em m³.

E: Coeficiente de Eficiência: depende do operador e das condições externas; em condições normais, é considerado E = 0,80.

F: Coeficiente de Saturação do Terreno: varia de acordo com o tipo de terreno.

Tc: Tempo de ciclo de serviço da máquina em minutos.

v = d / Tc

v: Velocidade média (carregado e vazio).

d: Distância entre os centros dos montes. Como um ciclo de ida e volta, essa distância é multiplicada por 2.

Carregadeira (Loader)

Componentes Básicos:

• Quadro (chassi), motor, transmissão.
• Rodante: versão de esteiras e versão com pneus (com chassi fixo ou articulado).
• Equipamento: Dois braços articulados, haste de mudança de ligação L ou S, caçamba (com dentes ou lâminas) e sistema hidráulico.

Sua principal função é transportar solo escavado por ela mesma ou por outras máquinas. O carregamento pode ser de qualquer tipo de material que possa ser transportado.

Outros Trabalhos:

• Movimentação de terra.
• Abertura de valas menos compactas.
• Enchimento ou modelagem de aterros.

As cabines são geralmente removíveis para facilitar o transporte, e às vezes o tubo de escape também é retirado.

Atinge inclinações de cerca de 30° para a esteira. As características dos movimentos, dependendo se são de rodas ou esteiras, já foram mencionadas.

Características:

• Com pneus, atinge até 40 km/h, com capacidade de inclinação de 20°. Bom desempenho em terrenos rígidos ou semirrígidos, apropriado para situações onde há passagem por áreas já concluídas.
• As rodas podem ser equipadas com correntes de malha para proteger e facilitar movimentos em áreas com pouca lama.

1. Desempenho de uma Carregadeira

R = (C * E * K * 60) / Tc (m³/h)

C: Capacidade da caçamba em m³.

E: Coeficiente de Eficiência: depende do operador e do estado de manutenção da máquina. Normalmente varia entre 0,60 e 0,70 para condições normais.

K: Fator de Enchimento da Caçamba.

Tc: Tempo de ciclo de serviço da máquina em minutos: Devemos considerar quatro etapas: tempo de carga, tempo de deslocamento até o ponto de descarga, tempo de descarga e tempo de retorno ao ponto de carregamento. O tempo de ciclo é a soma dessas quatro etapas. Se o trabalho também envolve o aumento da carga de terra, o desempenho deve ser multiplicado por um coeficiente, utilizando novamente K, para obter o desempenho real.

Circuito Hidráulico Primário da Escavadeira Frontal

O filtro não deve arrastar impurezas do fundo; deve ser posicionado a uma certa distância do fundo, onde as impurezas são depositadas. Também é possível colocar outro filtro no retorno, o que é uma instalação comum. A válvula direcional direciona o óleo.

Circuito (Circuito Hidráulico de Dupla Ação)

A tubulação de alívio do circuito primário serve para permitir a passagem de óleo quando as circunstâncias de trabalho causam um aumento perigoso da pressão no circuito, reduzindo-a.

Também há frequentemente uma válvula de alívio para casos extremos, que libera diretamente o óleo do circuito.

Os cilindros são calibrados pelo diâmetro interno do corpo; quanto maior a área, maior a potência. A haste é de aço carbono e cromo.

É conveniente trocar o óleo pelo menos uma vez por ano, preferencialmente no outono.

Tipos de Óleo:

• Mais denso no verão.
• Menos denso no inverno.

As mangueiras, com diferentes camadas, tendem a resistir a pressões 3 vezes superiores às garantidas pelo fabricante (aprox. 1400 bar). A pressão normal de operação geralmente não excede 450 bar.

A camada externa deve ser preparada para suportar impactos, rochas, intempéries e produtos químicos; o tubo interno também deve resistir a esses ataques, bem como a altas temperaturas do óleo. As mangueiras precisam ser trocadas a partir de 5000 horas de trabalho.

Antes de iniciar a máquina, o operador deve verificar visualmente o sistema hidráulico (aparência das mangueiras, juntas, etc.).

Tipos de Caçambas de Trabalho de uma Escavadeira Hidráulica

• Normal: É a mais utilizada, vindo como padrão na máquina.
• Estreita: Utilizada em áreas que resistem à penetração.
• Larga: Usada em frentes de trabalho sem problemas de penetração, para maior velocidade.
• Em V: Para facilitar a penetração.

Em qualquer caso, os dentes são substituíveis e intercambiáveis.

Trabalhos Específicos:

• Extração de rochas dinamitadas.
• Coleta de materiais em perfil.
• Coleta e homogeneização das camadas de extração.
• Corte na frente da rampa até 9,00 metros.
• Remoção de rachaduras e fissuras.
• Nivelamento da área de carga.

Retroescavadeira (Backhoe)

As retroescavadeiras atuais permitem essa articulação quando a linha de escavação não pode passar pelo eixo longitudinal da máquina.

Alcance de Trabalho de uma Retroescavadeira

H: Altura máxima de extração.

h: Altura máxima de descarga.

P: Profundidade máxima de escavação.

A: Alcance máximo.

Trabalhos Específicos:

• Realização de calhas.
• Limpeza de taludes.
• Colocação de tubos e tanques.
• Demolição de muros e árvores.

Equipamentos e Acessórios para Retroescavadeiras (Substituindo a Caçamba)

Batilão: Composto por:

• Alavancas.
• Extensão: geralmente com cerca de 2 metros de comprimento, é móvel e evita o balanço, permitindo escavações verticais.
• Guia.

Disjuntor (Martelo Hidráulico):

Este martelo, movido por um sistema hidráulico (óleo), é usado para quebrar rochas e solos de alta dureza; não pode ser acoplado a todas as retroescavadeiras.

Bola Demolidora (Ball Breaker):

É uma esfera de aço usada para demolir edifícios, paredes, etc. A bola é suspensa por uma corrente ou cabo forte.

Multigarras (Polvo):

Para arrancar pedras, galhos e materiais imersos em água.

Escarificador:

Para cavar pedras, calçadas e raízes de árvores.

Trabalhos:

• Abertura de valas e poços de aterro.
• Coleta de materiais em perfil, corte de taludes.
• Homogeneização das camadas de extração, nivelamento de terra em áreas de trabalho suaves ou arenosas.
• Raspagem de terreno rochoso (com caçambas escarificadoras).

Vantagens das Esteiras:

• São maiores e mais potentes.
• Exercem menos pressão sobre o solo (afundam menos).
• A mobilização é muito rápida.
• Exigem menos manutenção.
• Têm bom desempenho em terrenos inclinados.

Vantagens das Rodas:

• São mais baratas.
• Podem operar em pavimentos ou terrenos levemente inclinados ou irregulares.

1. Desempenho da Retroescavadeira

R = (C * E * K * 3600) / Tc (m³/h)

C: Capacidade da caçamba em m³.

E: Coeficiente de Eficiência: depende do operador e do estado de manutenção da máquina.

K: Fator de Enchimento da Caçamba: relacionado ao terreno:

• Carga Fácil: Terras secas, terreno solto e fácil. (0,8 - 1,0)
• Carga Média: Mistura de solo normal, argila seca, cascalho, marga. (0,6 - 0,8)
• Carga Difícil: Pedras, argila úmida. (0,5 - 0,6)
• Carga Muito Difícil: Pedras irregulares ou grandes, rocha detonada. (0,4 - 0,5)

Tc: Tempo de ciclo da máquina em segundos.

Tempo de Carga:

• 0,00 a 2,00 m³: 9 seg.
• 2,00 a 4,00 m³: 11 seg.
• Mais de 4,00 m³: 13 seg.

Tempo de Rotação (Giro):

• 45°: 4 seg.
• 90°: 6 seg.
• 180°: 8 seg.

Tempo de Descarga:

• Em área fixa (caminhão, vala): 7 seg.
• Em área não definida: 5 seg.

2. Produção de Bancada (m³/h)

P = (C * E * K * 3600) / Tc

Fc: Fator de contração: semelhante ao K.

Retroescavadeira Mista

É a máquina mais vendida em Espanha; o modelo mais comum possui volante dianteiro e tração traseira, mas também pode ter:

• Rodas dianteiras direcionais e tração.
• Tração 4x4.
• 4 rodas direcionais, o que reduz o raio de giro, tornando-a mais manobrável, e também pode avançar obliquamente (movimento de caranguejo).
• Chassi articulado com rodas não direcionais.

Lâmina: Quando a lâmina está em operação, a retroescavadeira deve estar totalmente recolhida.

Retroescavadeira: Ao trabalhar, os estabilizadores da retroescavadeira são acionados, levantando as rodas traseiras; a lâmina é abaixada e, em seguida, as rodas traseiras são levantadas. É nesse momento que a retroescavadeira começa a operar, pois está totalmente estabilizada. O braço é curto e reto, e o giro tem um alcance de 180°.

Características:

• A articulação pode ser ajustada.
• A velocidade máxima é de 50 km/h.
• Adequada para distâncias inferiores a 15 km. Para distâncias maiores, é melhor transportá-la em caminhão.
• Possui faróis, luzes de direção, indicadores, luz de ré, sinal sonoro de giro, luz âmbar, etc.

Trabalhos Específicos:

• Com lâmina e retroescavadeira. Em canteiros de obras pequenos, às vezes é a única máquina de movimentação de terra presente.
• Também muito utilizada em obras de médio porte e funciona muito bem como máquina auxiliar.

Carregadeira Compacta

É uma máquina muito eficiente para pequenos espaços, tanto em altura quanto em largura, e também em áreas urbanas. Além de carregar, pode realizar escavação e compactação.

Não possui volante; é operada por alavancas. As rodas de um lado funcionam independentemente das do outro e não são direcionais.

Tipos de Curvas:

• Deslizamento: frenagem das rodas de um lado e manutenção do outro lado em movimento normal.
• Contrário: A máquina gira em um ponto, acelerando as rodas de um lado e fazendo as do outro lado girarem para trás.

A principal desvantagem deste equipamento é o desgaste acentuado dos pneus.

Tipos de Rodas:

• Normal: Roda revestida inflada com ar.
• Impincháveis: O aro possui uma roda de diâmetro maior com borracha sólida; são mais pesadas, sendo aliviadas por furos na roda, próximos à borda.
• Para terrenos moles, podem-se usar elásticos que envolvem cada par de rodas, transformando-as em uma espécie de esteira.

O motor está na parte traseira.

O posto de comando é muito pequeno, pois o operador não pode ficar em pé, mas sim sentado. O acesso à máquina é feito pela frente, sempre com a pá no chão.

Na parte superior da cabine, possui faróis e pode ser registrada como um veículo especial.

Habitualmente, o trabalho é realizado com um reboque.

O equipamento possui dois braços de carga, embora existam modelos com um único braço, muito mais robusto, de um lado, deixando o outro lado aberto para o acesso ao cockpit; esses modelos são mais difíceis de compensar.

Tipos de Controles:

• Todos os movimentos são hidráulicos, com maior precisão.
• Ou hidráulicos e mecânicos.

Os países que mais utilizam esta máquina são o Japão e, na Europa, a Alemanha.

Características:

A altura é geralmente inferior a 2,00 m.

Acessórios: A troca é muito rápida e fácil. A caçamba é retirada girando e levantando uma alavanca do posto de comando; os braços são levantados, aproximam-se para acoplar outros implementos, e os braços são abaixados para fixá-los.

Motoniveladoras

Utilizam cilindros hidráulicos para aumentar ou diminuir a lâmina. Na parte traseira, há outro pequeno cilindro hidráulico que permite um pequeno movimento de inclinação (tilt) da lâmina.

Dumper

1. Dumper de Descarga Frontal por Gravidade: Características

• Geralmente possuem motor diesel de 12-24 CV.
• Câmbio de quatro velocidades à frente e quatro a ré.
• Tração nas rodas dianteiras, e veículos maiores com tração 4x4.
• Pode ser registrado como um veículo especial.
• Capacidade de inclinação com carga entre 33% e 35%, dependendo do modelo.
• Largura de 1,10-1,80 m.
• Altura entre 1,10 e 1,30 m.
• A oscilação da roda traseira é de 24 a 30 cm.
• Capacidade da Caçamba:
  • Chassi rígido: 0,50 a 1,80 m³.
  • Autovolqueta articulada: 1900 - 3500 litros.

4. Dumper Giratório de Descarga Trilateral Baixa

A descarga giratória é de 180° (90° para a direita e 90° para a esquerda). É realizada por uma plataforma giratória, que possui dois cilindros hidráulicos (um de cada lado) e dois braços que seguram a caçamba (também um de cada lado).

Pode descarregar em contentores; a altura máxima do chão até a borda do reservatório é de 60 cm. É ideal para descarregar concreto.

5. Dumper Giratório de Descarga Trilateral de Média Altura

A única diferença é a posição dos cilindros hidráulicos, que permite que a descarga ocorra a 1,20 m acima do solo.

6. Dumper Articulado Autovolquete

É maior do que os modelos anteriores, com uma capacidade de 1900 a 3500 litros.

É muito manobrável em espaços apertados, graças à sua estrutura articulada. Possui um sistema de balanço entre a parte dianteira e traseira para manter o contato eficaz das quatro rodas com o solo em qualquer terreno.

Compactação

Visão Geral

• Massa de Terra Vibrante: quantidade de terra em vibração durante a compactação.
• Massa Vibratória do Compactador: refere-se à massa que vibra no compactador, que pode ser de rolo liso, pata de carneiro ou vibratório.
• Amplitude de Vibração de um Compactador: A amplitude (T) está relacionada à profundidade (h) de compactação. T = h.
• Rolo de Maior Pressão no Solo:

Tipos de Compactadores e Velocidades:

• Rolo compactador automotor: 1,5-2 Km/h
• Rolo compactador rebocado: 1,5-2 Km/h
• Compactador de asfalto: 2-4 km/h
• Compactador de rodas: 8-10 km/h
• Compactador de pneus: 15-20 Km/h

Equipamentos

O Compactador Vibratório de Placa (Grampo Vibratório)

Tem um consumo de 0,8 litros/hora e pode ter um dispositivo sob o guidão que para a máquina se for solta, conhecido como "homem morto". Usado para valas, reparos, calçadas, pequenas superfícies e soleiras. Tem uma produção de 3 a 4 m³/h, dependendo do terreno, e uma taxa de 400 batidas por minuto.

A Bandeja Vibratória

É um equipamento pequeno e manual, com peso que pode variar de 8 a 60 kg, dependendo do tamanho, e uma velocidade de 2.000 golpes por minuto. Usado para trincheiras e reparos de superfícies pequenas e médias.

Produção:

• Pequenas: 6 m³/h
• Grandes: 20-25 m³/h

Rolo Compactador Vibratório Simples

É operado por uma pessoa a pé, pesa cerca de 450 kg e tem uma produção entre 20 e 25 m³/h, com uma velocidade de 2-3 km/h. A vibração pode ser desativada. Adapta-se a superfícies pequenas e médias.

Rolo Compactador Duplo (Duplex)

Existe uma gama de rolos com largura de 29-90 cm e peso de 500-1300 kg. Usado para valas, áreas pequenas e médias. A profundidade de compactação varia de 10 a 40 cm e atinge uma velocidade de cerca de 2 km/h. Pode subir declives superiores a 35%, chegando até 55%, e na faixa mais alta pode exceder gradientes de elevação de até 70%. Alguns modelos possuem um motor com inclinação de 15 graus. A vibração pode ser desativada.

Rolo Compactador Tandem

Possui tanques de água. Há uma gama muito ampla; ambos os rolos são iguais e vibratórios. O motor é operado a partir de um posto de comando, nunca a pé. A faixa de peso varia de 2 a 13 toneladas. É articulado, o que o torna muito manobrável. A profundidade de compactação varia de 0,4 a 1,00 m, com uma velocidade de 2-4 km/h.

Tipos:

• Tração dianteira e vibração traseira.
• Tração nos dois rolos e vibração traseira.
• Tração e vibração nos dois rolos.

São usados em projetos de construção de médio porte, funcionando bem em calçadas, áreas estreitas, valas, bases e sub-bases (material granular). Em alguns modelos, o rolo dianteiro pode ser movido cerca de 10 cm.

Rolo Compactador (Liso)

Geralmente pesa cerca de 3,5 toneladas, é econômico e tem uma profundidade de compactação de 0,4-0,8 m, com uma velocidade entre 2 e 4 km/h.

Rolo Compactador de Roda Única

Uma grande variedade, variando de 5 a 17 toneladas de peso, com uma largura de rolo de 1,70-2,00 m, respectivamente. Utilizado para áreas médias e grandes e material granular. Todos possuem cabine e podem ter dois postos de comando. A profundidade de compactação para os modelos maiores é superior a 1,00 metro, com uma velocidade de 2-4 km/h.

Possui tração nas rodas traseiras, rolos pneumáticos, raspadores e tanque de água. A maioria dos rolos são lisos e intercambiáveis; alguns podem ter blocos e são chamados de "rolos pata de carneiro". Um rolo liso pode ser adaptado com dois rolos de meia pata de carneiro. A vibração e o peso são distribuídos em uma área menor.

Compactador de Rodas Pneumáticas

A compactação é alcançada por vibração e impacto, a uma velocidade entre 15 e 20 km/h. É articulado e grande, com uma gama de modelos variada. Geralmente, carregam um trator para nivelar o terreno à frente, espalhar cascalho e/ou realizar drenagem. Utilizado para grandes áreas, sub-bases e bases. As rodas têm perfis diferentes e frequentemente possuem raspadores.

Compactador de Asfalto

Há uma gama muito diversificada, sendo o mais utilizado deste tipo.