Aula 05 - Produção dos Equipamentos de Terraplenagem

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Estimativa da Produção dos 
Equipamentos de Terraplenagem
Prof Alfran S. Moura, D. Sc.
Programa
1. Introdução à terraplenagem
2. Estudo dos materiais da superfície
3. Determinação de volumes
4. Equipamentos de terraplenagem
5. Estimativa da produção de equipamentos 
6. Seleção de equipamentos de terraplenagem
7. Execução de terraplenagem
8. Aterro sobre solos moles
Locomoção dos Equipamentos
Necessário para o estudo da produção dos 
equipamentos
Tempo de ciclo: depende das velocidades de 
deslocamento
Mecânica do Movimento
O movimento de um equipamento obedece a 2ª lei de 
Newton:
Neste caso:
Condições de Movimento: 
A locomoção não se inicia se:
R < Er < Fa (força de aderência = f.Pm)
A locomoção não se mantêm se:
R  Er < f.Pm
Onde:
Fa = força de aderência
f = coeficiente de aderência
Pm = peso na roda motriz
Diagrama Tração x Velocidade:
Estima a velocidade de translação da máquina a partir 
da resistência total
D6R-série III
Resistências Opostas ao Movimento
- Resistência ao Rolamento
- Resistência de Rampa
- Resistência de inércia
- Resistência do ar
Resistência ao Rolamento: 
Mínima força horizontal que deve ser aplicada para iniciar 
o movimento sobre uma superfície plana, horizontal, 
contínua e indeformável
Parcelas:
- Atrito interno dos componentes do equipamento (rolamentos, 
dentes das engrenagens, etc): 2%.P
- Atrito pneu e o solo = f(afundamento): 0,6%.P/cm de afundamento
Fazendo:
Então:
Onde: 
Resistência de Rampa: 
Resistência de Inércia:
Surge quando o veículo muda a velocidade (v) em um 
certo intervalo de tempo (t)
amFR .
Resistência do Ar:
Resistência Total Oposta ao Movimento
subida
descida
aceleração
desaceleração
Distribuição de Cargas nos 
Equipamentos
Fornecida pelos próprios fabricantes (especificações)
Motoscraper CAT-631
Eixo Vazio Carregado
P1 67% (Pm) 53% (Pm)
P2 33% 47% 
Caminhão fora-de-estrada CAT-769
Eixo Vazio Carregado
P1 49,6% 33,3% 
P2 50,4% (Pm) 66,7% (Pm)
P1 P2
P1 P2
Exemplos 1 e 2
Produção dos Equipamentos de 
Terraplenagem
Produção (Q): volume de material escavado, 
transportado e descarregado na unidade de tempo
Pode ser representado por: 
fCQ .
Onde: C = volume de material transportado na caçamba (solto)
f = no de ciclos efetuados na unidade de tempo (frequência)
Como: f = 1/t
ct
C
Q  Com tc = tempo de ciclo
Ciclo: conjunto de operações que um equipamento 
executa repetidamente num certo intervalo de tempo
Tempo de Ciclo (tc): Intervalo de tempo decorrido entre 
2 passagens de equipamento em um certo ponto do 
ciclo
Parcelas do tc:
tcfixo = tempo de ciclo fixo (independem da distância 
percorrida – carga, descarga e manobras)
tcvariável = tempo de ciclo variável (dependem da distância 
percorrida – transporte carregado e vazio, ida e volta)
Tempos de Ciclo Mínimo e Efetivo
Tempo de Ciclo Mínimo: menor tempo de ciclo p/ a 
execução do aterro
minvarmin iávelccfixoc ttt 
Tempo de Ciclo Efetivo: tempo de ciclo realmente 
gasto pelo equipamento (inclusive paradas)
voiávelefeticcfixocefetivo ttt var
Produção Máxima e Efetiva
Produção Máxima ou Teórica (Qmax): tcmin e volume da 
caçamba completo (Cmax)
min
max
max
ct
C
Q 
Produção Efetiva (Qefet): tcefet e C
cefet
efet
t
C
Q 
Rendimento ou Eficiência da Produção (R)
maxQ
Q
R
efet

c/ R < 1
Mas como:
min
max
max
ct
C
Q 
cefet
efet
t
C
Q  e
cefet
c
t
t
R min
Conclusão: O R é diretamente afetado pelos tempos de 
parada, assim o produção é conseguido pela redução 
destes
Equação Básica da Produção de um Equipamento
cefet
efet
t
C
Q 
1.CCcorte mas 
e 
(fator de empolamento) 
cefet
c
t
t
R min
min
1..
c
efet
t
RC
Q


fator
corte
solto
Estimativa da Produção de Diversos Equipamentos
Trator de Lâmina
min
1..
c
efet
t
RC
Q


Rendimento (R) recomendado (Guimarães, 2001):
Trator de esteira: 0,83 a 0,80
Trator de rodas: 0,75 a 0,70
O tcfixo é usualmente tabelado pelos fabricantes:
min
A capacidade volumétrica (C) da lãmina é dada por:
Valores de 
Fator corretivo () – seção ñ constante
Guimarães (2001)
Scrapers
Volume de material escavado, carregado, transportado, 
descarregado e espalhado na unidade de tempo
f
t
RC
Q
c
efet .
..
min
1
Onde: f = fator de carga
(devido a dificuldade de carga para 
dentro da caçamba, vazios)
Valores de f
Guimarães (2001)
C = volume da caçamba = f (modelo) – nos manuais
Tempo fixo: tabelado pelo fabricante
Tempo variável:
Tv = tempo variável em min
Escavadeiras Hidráulica
R
Guimarães (2001)
Segundo Ricardo e Catalani (1990), a partir de estudos realizados 
pelo US Highway Research Board (HRB) em um grande no de 
escavadeiras em trabalhos rodoviários, a eficiência pode variar de 
0,50 (condições desvaforáveis) a 0,75 (condições favoráveis).
Esses estudos permitiram a recomendação de um fator de eficiência 
(R) médio da ordem de 60%.
Caterpillar (2000)
Pá-carregadeiras
R
Parcelas do tempo de 
ciclo tabelados pelo 
fabricante:
Obs.
Alguns fabricantes sugerem a utilização de um fator de 
derramamento (compensar derramamentos), assim:
Número de Unidades de Transporte Servidas por uma 
Unidade Escavocarregadora
Obs:
/h
/h
(escavadeira ou carregadeira)
Motoniveladoras - Patrol
Em geral são destinados a espalhamento de materiais 
e acabamento de superfícies
É utilizada ainda em regularização de superfícies 
(pequenas profundidades)
Produção dada pelo tempo necessário para a 
operação de uma Área
Em algumas aplicações a produção pode ser 
caracterizada pelo volume de material espalhado
Guimarães (2001)
Caterpillar (2000)
Unidades Compactadoras
N pode variar bastante
“e” e N são interdependentes
v e N são interligados 
Difícil estimar por antecipação o N para um determinado 
GC: f(h, vel. do rolo, tipo de equipamento)
Difícil a prefixaçao do fator de eficiência (E): em prazos 
longos a estação chuvoso interfere
Em condições normais: E = 0,75 (condições satisfatórias)
E = 0,50 (prazos maiores) 
Guimarães (2001)
Unidades Transportadoras
C = capacidade (tf ou m3)
E = eficiência (0,83)
v = velocidade (km/h)
x = distância de transporte (km)
t = tempo fixo (5 min)
t
v
x
EC
Ph


.2.60
.60
Exemplos 3,4,5 e 6
Exemplo 3 – Gráfico Er x v