Equipamentos de Carregamento em Lavra a Céu Aberto

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MINAS GERAIS
FACULDADE DE ENGENHARIA
JOÃO MONLEVADE – MG
 
ELESSANDRO GONÇALVES
ELIZARDO PEDROSO 
PAULO MARCOS CASTRO
THOMÁS CLARA ARAÚJO
TIAGO AUGUSTO D. PORTO
CARREGAMENTO
JOÃO MONLEVADE
2009
ELESSANDRO GONÇALVES
ELIZARDO PEDROSO JÚNIOR
PAULO MARCOS CASTRO
THOMÁS CLARA ARAÚJO
TIAGO AUGUSTO D. PORTO
CARREGAMENTO
Monografia apresentada como requisito parcial, para a aprovação na disciplina de Lavra a Céu Aberto do 6° período do curso de Engenharia de Minas, da Universidade do Estado de Minas Gerais, Campus João Monlevade.
Prof: Aldrin Gustavo Martins
JOÃO MONLEVADE
2009
ELESSANDRO GONÇALVES
ELIZARDO PEDROSO
PAULO MARCOS CASTRO
THOMÁS CLARA ARAÚJO
TIAGO AUGUSTO PORTO
CARREGAMENTO
Monografia apresentada como requisito parcial, para a aprovação na disciplina de Lavra a Céu Aberto do 6° período do curso de Engenharia de Minas, da Universidade do Estado de Minas Gerais, Campus João Monlevade.
Prof: Aldrin Gustavo Martins
Observações:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
João Monlevade, ____de_______________________2009
Prof: Aldrin Gustavo Martins
SUMÁRIO
	1 – Introdução..............................................................................................
	05
	2 – Carregamento........................................................................................
	07
	3 – Equipamentos de Carregamento em Lavra a Céu Aberto....................
	08
	3.1 – Escavadeira.....................................................................................
	08
	3.1.1 – Tipos de Escavadeira..............................................................
	09
	3.1.1.1 – Escavadeira Shovel......................................................
	09
	3.1.1.2 – Escavadeira de Arrasto (DRAGLINE)..........................
	11
	3.1.1.3 – Retroescavadeiras.......................................................
	12
	3.1.1.4 – Bucket Whell................................................................
	13
	3.1.1.5 – Produção das escavadeiras.........................................
	14
	3.2 – Pá-carregadeira...............................................................................
	18
	3.2.1 - Carregadeira sobre pneus........................................................
	18
	3.2.2 – Carregadeiras sobre Esteiras..................................................
	19
	3.2.3 – Operação das Pá-carregadeiras.............................................
	20
	3.2.4 – Capacidade da caçamba.........................................................
	20
	3.2.5 – Produção da Pá-carregadeira.................................................
	21
	3.3 – Minerador de Superfície Wirtgen.....................................................
	22
	3.3.1 – Métodos de Carregamento......................................................
	23
	4 – Carregamento versus Produtividade.....................................................
	25
	5 – Critérios para Seleção dos Equipamentos............................................
	26
	6 – Principais Fabricantes...........................................................................
	27
	7 – Conclusão..............................................................................................
	28
	8 – Referências Bibliográficas.....................................................................
	29
1 - INTRODUÇÃO
O material escavado mecanicamente ou os fragmentos gerados no desmonte são coletados e transferidos para um equipamento que o transporte para seu destino final. Depois do material desmontado, o material deve ser carregado e transportado. caso o material seja minério, é transportado para instalações de beneficiamento, caso seja estéril, é transportado para o depósito de estéril. O carregamento pode ser mecânico ou manual. Se manual usa-se pás ou garfos com tiras de ferro grosso, usado em material muito duro e que faz uma triagem, recusando os finos. Quando mecânico usa-se equipamentos apropriados com grandes capacidades, capazes também de desmontar o material (escavadeiras) ou simplesmente fazer o carregamento (carregadeiras).
Escavadeira Liebherr 994 e caminhão CAT 777
Para se obter melhor produtividade no carregamento, é imperativo que as escavadeiras sejam sempre operadas fazendo o carregamento dos caminhões de ambos os lados, o que ainda é, nas minas do Brasil, prática pouco comum. A razão principal é que não se toma o cuidado de manter a adequada largura das bancadas e não se garante fácil acesso aos dois lados da máquina, devido à posição do cabo elétrico. São muito pouco utilizadas as calhas metálicas que são colocadas no piso, próximo das escavadeiras para proteção do cabo, facilitando a manobra dos caminhões. Essa dificuldade criada para o desempenho do trabalho tem sido a desculpa freqüente de não se carregar pelos dois lados. Tal prática, apesar de aconselhável, torna-se inviável, na maioria das vezes, em função da cultura de desenvolvimento de mina estabelecida em nosso país, não permitindo praças adequadas para essa operação. Os cabos de escavação fabricados no Brasil já possuem a necessária qualidade para permitir um número maior de horas de trabalho, como acontece nas minas externas. Apesar de possuírem menor custo de aquisição do que os similares importados, os cabos nacionais nem sempre estão disponíveis, obrigando a aquisição de similares importados. Será necessário ainda que, no planejamento de nossas minas, se faça maior opção pelas escavadeiras hidráulicas que poderiam em muitas situações ser mais aplicadas, permitindo a renovação de máquinas a cabo de menor porte, muitas vezes inadequadas, com menor investimento. Por serem mais leves, podem trabalhar em terrenos de menor resistência à compressão, sendo também de mais fácil locomoção. Felizmente, é crescente o número dessas máquinas nas minas do Quadrilátero. 
As Retroescavadeiras são especialmente indicadas nas operações de pedreiras, por terem suas caçambas mais compatíveis com as aberturas dos britadores primários instalados, e serem mais baratas. Em algumas pedreiras, a retroescavadeira trabalha sobre a pilha desmontada, carregando os caminhões com ciclo menor. Nas operações contratadas, a utilização de Retroescavadeiras e pás carregadeiras é mais freqüente por se adequarem melhor aos caminhões menores. Uma aplicação também adequada delas é feita na minas de fatias do Pará e Rio Grande do Sul. 
Somente em Carajás e Itabira está sendo seguida uma tendência muito moderna de instalação de GPS e pesagem nas escavadeiras, o que permite um controle em tempo real da quantidade e qualidade lavrada. Carajás é também a única mina que utiliza escavadeira PH 2800, a de maior porte no Brasil. As pás carregadeiras L1800 existentes em Itabira e Carajás já possuem também os recursos de pesagem. Um novo projeto de cobre está sendo implantado em Carajás, onde está sendo prevista a aquisição de escavadeira tipo PH 4100 de 42jc, para movimentação do estéril. 
Na mina da Fosfértil, em Tapira, como aconteceu em muitas situações, desde o início foram utilizadas as escavadeiras Marion 151M, caçambas fabricadas em aço especial, que permitiram aumentar o volume para 13jc. Recentemente, também nessa mina, a troca das caçambas de aço fundido das escavadeiras PH 1900 adquiridas, por outras fabricadas em chapa especial permitiu passar a caçamba original de 12jc para 18 jc, melhorando a produtividade por exigir menor númerode passes para carregar o caminhão de 190t. 
Como os caminhões cresceram mais rapidamente do que as escavadeiras em termos de capacidade, muitas minas ainda convivem com uma combinação inadequada escavadeira x caminhão, resultando num ciclo de carregamento maior (mais passes por carga). A componente econômica é a principal determinante desta prática.
2 - CARREGAMENTO
O carregamento de material é conduzido pelo equipamento de escavação. Para material em blocos duros usualmente se usa a “shovel” elétrica para grandes capacidades de caçamba, carregando grandes caminhões fora de estrada. “Shovels” de 17,6 m3 de caçamba podem carregar caminhões de 200 ton em 4 ou 5 passadas (ciclos).
Outras escavadeiras cíclicas incluem “shovels” a diesel, elétrica-diesel e hidráulicas. As “shovels” hidráulicas podem ser usadas como se fossem Retroescavadeiras. As pás carregadeiras oferecem muitas vantagens, especialmente mobilidade, e possuem aplicação para operações de curto prazo onde as condições da pilha de rocha fragmentada são favoráveis. Escavadoras contínuas (BWE) tem aplicação para materiais que não requerem fragmentação, especialmente para remoção de coberturas moles.
É boa prática na mina assegurar, sempre que possível 2 ou mais bancadas simultâneas para ter-se:
áreas alternativas para trabalho (estoques de minério fragmentado)
flexibilidade no planejamento de controle de teor (blendagem).
Escavadeira Frontal de Cabo carregando caminhão com minério de ferro.
3 - EQUIPAMENTOS DE CARREGAMENTO EM LAVRA A CÉU ABERTO
A escavação e carga é feito por escavadeiras a cabo, escavadeiras hidráulicas, Retroescavadeiras hidráulicas, carregadeiras sobre pneus ou esteira, moto scrapers, dragas e monitores hidráulicos, equipamentos também utilizados nas minas do exterior. Nas minas externas, equipamentos de maior porte são encontrados com maior freqüência, existindo, assim, um número superior de escavadeiras a cabo de grande porte.
Carregamento em Carajás
3.1 - Escavadeira
È um equipamento que trabalha estacionado, com sua estrutura destinada apenas para lhe permitir seu deslocamento, sem, contudo participar do ciclo de trabalho. Pode ser montada sobre esteiras, sobre pneumáticos e sobre trilhos, sendo que a montagem sobre a esteiras é disparada a mais usada.
Características
A escavação é feita diretamente pela caçamba que é acionada pelos seguintes elementos móveis:
_ cabos de aço;
_ cilindros hidráulicos;
_ motores elétricos independentes.
Possui mecanismo que permite o giro de 360° através de uma coroa de giro;
O deslocamento é obtido através das esteiras acionadas por um sistema de transmissão ligado ao eixo motriz. A velocidade de deslocamento é muito baixa, cerca de 1,5 Km/h, devido ao grande porte da máquina e ao seu balanceamento. O seu deslocamento deve ser efetuado somente em pequenas distâncias, dentro do local de trabalho e em distâncias maiores deve ser feitos em carretas especiais.
3.1.1 - Tipos de Escavadeira
3.1.1.1 -Escavadeira Shovel
Escavadeira Shovel
É a escavadeira com caçamba frontal, equipada com implemento frontal constituído de lança e braço transversal articulado, tendo na extremidade caçamba com fundo móvel para descarga do material. É o tipo mais utilizado em mineração. Destina-se escavar taludes situados acima do nível em que a máquina se encontra. Pela combinação do movimento da lança e do braço articulado, escava de baixo para cima elevando a carga, deslocando-a no sentido horizontal e efetuando a sua descarga.
Suas partes principais são:
Lança: é sustentada por cabos, havendo possibilidade de variar seu ângulo de inclinação de 35° a 65°, aproximadamente.
Braço Móvel: fica na parte intermediaria da lança e pode girar em torno de uma articulação, executando em um movimento de baixo para cima o corte do talude.
Caçamba: fica acoplada ao braço móvel e é provida de dentes que facilitam o corte da rocha. A descarga do material é feita em sua parte inferior, através de uma abertura móvel. Sua capacidade é dada pelo volume de sua caçamba (jardas cúbicas), podendo a máquina trabalhar com diferentes caçambas, dependendo da densidade do material em que se está trabalhando.
Movimentos básicos efetuados pela máquina são:
Deslocamento para frente ou para ré, pelas esteiras;
Levantamento da caçamba;
Avanço ou recuo do braço móvel
;Giro da superestrutura;
Variação do ângulo da lança;
Abertura da tampa de fundo da caçamba.
Altura ótima de corte:
É a altura ideal do banco no qual trabalhará a máquina. É uma função da capacidade da caçamba, sendo determinada por tabelas, O ideal seria que após o giro do braço móvel para permitir o carregamento do material, a caçamba tenha sido completamente enchida. Se o banco é muito baixo, o enchimento da caçamba não será completo, diminuindo a produção da maquina. Se a altura for excessiva, haverá problemas, para a escavação do material situado ao topo do banco.
Rendimento:
Para otimização do rendimento da escavadeira, o ideal seria que ela trabalhe tendo sempre ao seu lado dois caminhões estacionados e prontos para serem carregados.
Caminhões posicionados para maior rendimento
3.1.1.2 – Escavadeira de Arrasto (DRAGLINE)
Destina-se a escavar em níveis abaixo do terreno em que a máquina se apóia. Sua lança é constituída por uma estrutura em treliça metálica, em cuja extremidade passa o cabo de elevação da caçamba. É sustentada por cabos que permite variação do ângulo de 25° a 40°.
A escavação é feita pelo arrastamento da caçamba através da utilização de um cabo de arrasto. É um equipamento aplicado em escavações de material pouco compacto, podendo escavar material dentro da água e o que possui maior raio de alcance. Todavia, se o alcance é muito grande, as condições de balanceamento são ruins, o que limita a capacidade da caçamba da máquina.
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Escavadeira de Arrasto (Dragline)
Como a caçamba deste equipamento não é fixa, a operação de descarga em caminhões torna-se difícil refletindo pelo aumento do tempo de ciclo uma redução considerável na produção. Neste caso, é recomendável a descarga em montes com carregamento dos caminhões sendo feito com o emprego de carregadeiras frontais.
Quando empregada em locais de material de baixo suporte, o equipamento é apoiado sobre plataforma de madeira ou outro dispositivo auxiliar, esta operação tem como objetivo reduzir a pressão do equipamento sobre o terreno.
Usada na remoção de solos moles, que impeçam o tráfego até de tratores de esteiras. É comum a necessidade de esteiras. Para a chegada das unidades de transporte pode ser necessário construir estradas de serviço com solos de melhor qualidade, com espessuras a partir de 1,00 
3.1.1.3 – Retroescavadeiras
A escavadeira com caçamba invertida, também denominada de retroescavadeira, é equipada com implemento frontal, constituído de lança segmentada e um braço articulado em sua extremidade livre que sustenta a caçamba.
É semelhante à shovel, com diferença de que a caçamba é voltada para baixo, de modo que a escavação é realizada abaixo do nível onde se apóia a máquina. À medida que a escavação prossegue, a máquina se desloca em marcha ré. São máquinas de capacidade de caçamba relativamente pequena e de raio de alcance limitado, podem executar escavação em terrenos mais compactados.
Atualmente, as Retroescavadeiras são dotadas de acionamento hidráulico, dispensando desta forma os cabos de comando e permitindo á maquina maior precisão e maior rapidez de operação.
Retroescavadeira Volvo 360B
3.1.1.4 – Bucket Whell
As BWE foram desenvolvidas para a mineração de linhito na Europa e tem como característica principal operarem em ciclo contínuo ou seja escava e despeja o material na correia transportadora. Algumas características da BWE são:
deve ser operada sobre condições de engenharia muito rígidas,alto custo de investimento inicial,
limitada a escavações de rochas muito brandas, (inconsolidadas);
capacidade de altas taxas de produção, operando em ciclo contínuo;
necessita de sistema auxiliar de deposição de estéril.
Deve ser operado sob condições de engenharia extremamente rígidas;
Escavadeira Bucket Whell
Conjunto de esteiras da Bucket Whell
3.1.1.5 – Produção das escavadeiras
A capacidade instantânea de produção das escavadeiras é dada por:
 Onde: Q = produção horária [t/h];
c = capacidade da caçamba [m3];
d = densidade do material [t/m3];
fe = fator de enchimento;
fp = fator de empolamento;
T = ciclo da caçamba [seg].
Das variáveis acima algumas dependem do tipo e porte do equipamento (c), outras do material a ser manuseado (d, fe, fp) e outras de ambos e das condições operacionais da frente de lavra (T).
A variável mais importante, pala sua influencia sobre a produção e por ser mais administrável, é o ciclo (T). O ciclo de carregamento é composto pelos tempos necessários as seguintes operações:
_ escavação (ou carga da caçamba);
_ giro com carga;
_ descarga;
_ giro sem carga;
_ posicionamento;
_ esperas.
O tempo de escavação direta depende da escavabilidade do material e da altura da bancada, enquanto o de carregamento depende da fragmentação e da altura da pilha de material desmontado. Bancadas e pilhas baixas reduzem a eficiência durante o enchimento, aumentando o tempo necessário. Material mal fragmentado, com blocos grandes, também tem o efeito de dificultar o enchimento da caçamba.
O tempo de descarga depende apenas das dimensões relativas dos caminhões e da escavadeira e do posicionamento daquele em relação a esta. As dimensões são decididas na seleção e dimensionamento dos equipamentos e são definidas na compra. O posicionamento correto dos caminhões depende do treinamento dado aos motoristas e aos ajudantes da escavadeira.
A principal espera é da escavadeira enquanto um novo caminhão se posiciona para carga. O carregamento pelos dois lados da escavadeira pode eliminar esta espera. A espera por um novo caminhão é minimizada pelo ajustes do portes dos equipamentos aos respectivos ciclos. Vale lembrar que esta condição raramente é totalmente satisfeita, desde que as frentes são móveis e passarão necessariamente por períodos de maior e de menor ajuste.
O treinamento dos escavadeiristas é importante para que estes tirem o máximo dos equipamentos. Um bom operador de escavadeira ajusta a caçamba para o inicio do enchimento ou para posição de descarga num único movimento conjugado ao giro, sem termos adicionais, e carrega a caçamba num único movimento conjugado ao giro, sem termos adicionais, e carrega a caçamba num movimento ao longo da frente da bancada ou da pilha de material desmontado.
O tempo de ciclo total, inclui carga, giro carregado até o ponto de descarga, descarga e retorno em carga, sendo que o ciclo básico das escavadeiras é referido a um ângulo de giro de 90°, aumentando-se o ângulo de giro o tempo de ciclo cresce diminuindo em caso invertido.
As características das maquinas tais como a capacidade de carga, velocidade de giro e velocidade de deslocamento são dados que podem ser obtidos através dos fabricantes, entretanto, somente estes elementos não nos permite estabelecer a duração do ciclo da máquina.
Variáveis como o tipo de material a ser escavado, ângulo de giro para descarga, profundidade de corte, o posicionamento da unidade transportadora em relação à escavadeira e habilidade do operador influem na produtividade do equipamento.
A profundidade a ser escavada também contribui para uma melhor produtividade, se a espessura de corte é reduzida o operador terá mais dificuldade em encher a caçamba em uma única passada, neste caso, terá que optar em dar mais de uma passada para encher a caçamba ou trabalhar com sua capacidade reduzida. Em ambos os casos, haverá uma redução na produção do equipamento, pelo aumento no tempo de ciclo ou pelo aproveitamento apenas parcial do volume da caçamba.
Quando a espessura de corte é maior que a necessária para o enchimento da caçamba, sobrará no corte, determinada quantidade de material que será removido mais tarde, com a mesma perda de rendimento do caso anterior.
Figura representando a manobra do caminhões
Desta maneira é sempre conveniente trabalhar em bancadas com profundidades de corte que sejam múltiplas da profundidade ótimo de corte.
3.1.1.5.1 - Procedimentos de escavação e carregamento para garantir uma maior produtividade:
Sobre o Banco
Este procedimento é utilizado quando é impossível o caminhão locomover no banco inferior. Nestes métodos, os caminhões não tem rampas a transpor, consequentemente resultam distâncias de transporte mais curtas.
Escavadeira retro e caminhão trabalhando no mesmo banco
Pé do Banco
Este procedimento representa o método clássico de carregamento e é usado principalmente para carregamento de rocha detonada.
Escavadeira shovel trabalhando no pé do banco
Bancos Diferentes
Escavadeira trabalhando no topo do banco, carregando caminhão no banco inferior. Permite um ângulo de giro, ciclos mais rápidos e conseqüentemente uma maior produtividade do equipamento.
Escavadeira retro trabalhando no topo do banco
3.2 – Pá-carregadeira
Quando as condições particulares como operação em jazidas em locais restritos ou mesmo quando as distâncias de transporte tornam o emprego de moto-escreiperes antieconomico, deve ser estudado o emprego de equipamentos alternativos Dentre os equipamentos destinados à escavação e carga de veículos, sem dúvida o mais empregado é a pá carregadeira.
A pá-carregadeira é um equipamento dotado de uma caçamba frontal, operada hidráulica, que executa serviços de escavação, transporte e descarga de material em veículos de transporte, usinas de solos, executando ainda inúmeras outras tarefas.Sobre um trator convencional, ligeiramente modificado, são adaptados dois braços laterais de levantamento da caçamba, acionado por pistões hidráulicos de duplo efeito. A caçamba é articulada em relação aos braços, podendo ocupar diversas posições (de escavação, de carga ou qualquer outra posição intermediaria).
Para o carregamento das unidades de transporte, as carregadeiras é que se deslocam, movimentando-se entre o talude de rocha e o veículo, sendo intensa a sua movimentação em seu trabalho.
Este tipo de equipamento é usado para pequenos cortes de materiais com pouca resistência, carregamento de material solto, limpeza de praças de trabalho e pequenos nivelamentos e espalhamentos.
Sua locomoção poderá ser feita sobre esteiras ou sobre pneus.
3.2.1 - Carregadeira sobre pneus
As carregadeiras sobre pneus são utilizadas em serviços de grandes volumes, permitindo também o transporte do material escavado a pequenas e medias distancias. Tendo em vista melhorar esta capacidade, é construída com tração nas quatros rodas. Alguns modelos possuem uma articulação entre eixos dianteiros e traseiro, por meio de sistema hidráulico, que confere a maquina excelentes condições de manobrabilidade.
Montada sobre pneus de grande diâmetro, à pá-carregadeira exerce uma baixa pressão sobre o solo permitindo-lhe executar uma grande variedade de trabalhos. Deslocando-se à velocidade de até 45km/h, pode mover-se rapidamente de uma frente de trabalho para outra, sendo ainda capaz de manter uma velocidade de até 32Km/h quando carregada.
Pá Mecânica L330D Volvo
3.2.2 – Carregadeiras sobre Esteiras
As carregadeiras de esteiras são empregadas nos serviços de pequenos e médios volumes ou quando as condições do terreno não permitem um maior esforço a tração.
Montada sobre esteiras, a carregadeira transmite uma baixa pressão sobre o terreno, possibilitando a operação em solos com baixa capacidade de suporte e trabalhando em áreas que seriam inacessíveis aos equipamentos montados sobre rodas.A pá carregadeira de esteiras normalmente é montada sobre sapatas com pequena altura de ressalto, que permitem o seu trabalho sobre superfícies duras, pavimentadas, sem provocar maiores danos à superfície.
O equipamento de esteiras opera à baixa velocidade. O que reduz sua capacidade de locomoção entre as frentes de serviço. O sistema hidráulico possibilita um controle eficiente e sensível sobre a caçamba.
Sendo um equipamento mais pesado que o de rodas e com centro de gravidade mais baixo, pode trabalhar com greide de inclinação transversal de até 35% e de 60% na direção de seu deslocamento.
A maior vantagem das carregadeiras de pneus sobre as de esteiras reside em sua maior velocidade de deslocamento. Por outro lado, a tração sobre pneus revela-se deficiente principalmente na fase de escavação, pois há sempre o risco de deslizamento. Além disso, terrenos fracos ou excessivamente úmidos dificultam bastantes os trabalhos das máquinas de pneus.
Pá-carregadeira de esteiras
3.2.3 – Operação das Pá-carregadeiras
Durante a operação, a pá-carregadeira também executa transportes à curta distância, deslocando-se entre o corte e as unidades de transporte.
A caçamba ou concha é umas das principais características da máquina. Consta de uma caixa de aço que tem um de seus bordos uma lâmina cortante(lisa ou dentada), que é aparafusada na carcaça da caçamba. O sistema hidráulico dá um controle sensível sobre a ferramenta de trabalho, possibilitando manobras de posicionamento rápido e preciso da caçamba.
A carga de operação é admitida como 50% da carga de tombamento, considerando o peso do conjunto da caçamba e da carga, medida do centro de gravidade da caçamba afastada no alcance máximo com os contrapesos padrões e pneus sem lastro.
O ciclo das carregadeiras compreende 4 movimentos:
ir até a pilha;
recuo;
avanço e descarga;
retorno.
Quando a distancia entre a unidade transportadora e a carregadeira é inferior a 10m, os ciclos das carregadeiras são bem aproximados. O número ideal de caçambadas por caminhão é de 3 a 5 caçambadas.
3.2.4 – Capacidade da caçamba
A capacidade máxima da caçamba que poderá ser usada na pá-carregadeira, dependerá do peso do material a ser carregado.
Define-se como capacidade coroada da caçamba, o volume de material carregado por ela, quando o talude sobre o plano que delimita a sua boca for de 2:1. Aproximadamente tem – se:
Capacidade rasa = 0,85 capacidade coroada
Uma mesma máquina pode trabalhar com caçambas diferentes, sendo a escolha da caçamba adequada feita em função da densidade do material em que se está trabalhando. Toda carregadeira traz em suas especificações a ”carga máxima de operação”, que é a metade da carga necessária ao equilíbrio estático. 
Desta forma, sendo:
P = carga máxima
V = volume da caçamba
ds = densidade do material solto
p = peso da caçamba
Que é o volume de caçamba ideal para um material de densidade ds.
3.2.5 – Produção da Pá-carregadeira
A produção da pa-carregadeira de pneus ou de esteiras, dependerá dos seguintes elementos:
Tempos fixos para carregar a caçamba, mudar marcha, manobrar e descarregar a caçamba;
Tempo gasto para o percurso de carga até a posição de descarga;
Tempo gasto para retornar à posição de carga.
Os tempos de manobras para o posicionamento do equipamento, mudança de marcha, carga e descarga da caçamba permanecem constantes ao longo do serviço, sendo os mesmos para carregadeiras de pneus e esteiras.
Para distancias de carregamento superiores a 25 metros, deverão ser acrescidos os tempos gastos de ida e retorno no percurso excedente. Os tempos de percurso de ida e retorno serão calculados em função da velocidade desenvolvida no trajeto.
Os equipamentos sobre pneus, quando se deslocam com a caçamba carregada, a unidade viaja a uma velocidade média de cerca de 60% da velocidade da velocidade máxima na primeira marcha. Quando retorna vazio o equipamento viaja a uma velocidade máxima de 80% da velocidade da segunda marcha.
Devido as maiores velocidades desenvolvidas, este equipamento deverá ter uma produção maior que as carregadeiras de esteira. Para as carregadeiras sobre esteiras, admite-se que o equipamento opere em média com uma velocidade de 80% da velocidade máxima da segunda marcha; avante e a ré, respectivamente para os percursos de ida e retorno. As premissas acima são válidas para operação em terrenos planos. Quando a superfície de deslocamento apresentar-se irregular, estas velocidades deverão ser reduzidas a valores mais reais.
Outro elemento a ser considerado na estimativa de produção da carregadeira é o tipo de material a ser escavado.
A capacidade efetiva da caçamba é variável em função de suas dimensões e do volume de vazios existentes entre as partículas do material. A partir do tempo total de ciclo da operação e do volume carregado em cada ciclo, a produção horária da carregadeira de pneus ou esteiras pode ser obtida pela aplicação da formula:
P = (b . g . h . i . 60) / T
Onde: P = produção horária do equipamento [m3/h];
	b = capacidade nominal da caçamba;
	g = fator de carga;
	h = fator de conversão;
	i = fator de eficiência;
	T = tempo total de ciclo [min].
Os fatores usados na formula acima são obtidos em tabelas que podem ser encontradas em manuais de escavação.
3.3 – Minerador de Superfície Wirtgen
Para o carregamento de material desmontado utiliza-se um minerador de superficie marca Wirtgen modelo 2200 SM, em operação desde o ano de 2003 e com resultados bastante animadores em termos de produtividade, custos e aspectos ambientais, segundo a empresa mineradora e o fabricante do equipamento. Possuem grande penetração nas rochas com resistência até 130 Mpa. Porém pouco utilizado no Brasil, sendo utilizado na lavra de calcário em João Pessoa – PB, na Mina da Graça, pertencente ao grupo CIMPOR.
Minerador de superfície Wirtgen 2200 SM
As opções de carregamento do material desmontado pelo minerador de superfície Wirtgen 2200 SM pode ser através do carregamento direto de caminhões com o uso de correia transportadora de descarga ou o carregamento indireto e deposição temporária em pilhas no piso da cava. O uso de mineradores de superfície na mineração permite o desmonte de rochas sem o emprego de explosivos, possibilitando a mineração em locais próximos a zonas urbanas.
3.3.1 – Métodos de Carregamento
A figura 1 mostra esquematicamente as opções de carregamento possíveis de serem aplicadas na operação do minerador de superfície. 
Figura 1 - métodos de carregamento do material (Manual de produção, Wirtgen, 2002)
O carregamento direto de caminhões pode ser observado na figura 2 e apresenta a vantagem de não exigir um retrabalho do material desmontado mas exige maior área para manobra dos caminhões, ocorre desgaste da correia de descarga e a produção fica dependente da disponibilidade de caminhões para serem carregados. 
Figura 2 - Carregamento direto de caminhões – método frontal
O carregamento indireto lateral, como mostrado na figura 3, pode ser usado para blendar material na própria cava, formar estoques de minério na mina e não precisa esperar a presença de caminhões para produção. Entretanto a produção limita-se a 3 ou 5 cortes de cada lado da pilha formada, o material tem de ser retrabalhado por uma maquina de carregamento convencional e o material tende a absorver Água quando depositado no piso da cava.
Figura 3 - Carregamento indireto – método lateral
No carregamento através do método windrow (posterior), como mostrado na figura 4, também não se necessita de caminhões para produção, as taxas de produção são maiores do que com o uso de correias, o material pode ser mais graúdo e possibilita uma melhor seletividade em camadas inclinadas. Entretanto necessita de grandes áreas de explotação, o material tem de ser retrabalhado por uma pá-carregadeira ou scrapper e tambémtende a absorver água quando depositado no piso da cava.
Figura 4 Carregamento indireto – método windrow
4 – CARREGAMENTO VERSUS PRODUTIVIDADE
A produtividade das frotas de carregamento na mineração a céu aberto, depende de que o projeto e o planejamento de lavra sejam adequados à jazida e de que os equipamentos selecionados estejam ajustados às demais operações unitárias de lavra e beneficiamento. Assim, o tipo, porte e número de equipamentos a utilizar e a produtividade resultantes dependem de:
Tamanho de valor da jazida: vida da mina, taxa de produção, método de lavra;
Projeto da cava: altura das bancadas, largura das frentes de trabalho, desnível entre as frentes de lavra e o destino dos caminhões,
Tipos de rocha: características do minério e do estéril, como densidade “in situ”, empolamento, umidade, resistência à escavação, grau de fragmentação;
Projeto da disposição do estéril: local de disposição, forma de disposição do estéril;
Projeto das estradas: largura das estradas, inclinação das rampas de acesso, raio das curvas, superfície de rolamento;
Planejamento de lavra: número de frentes simultâneas no minério, relação estéril/minério dos caminhões, como britadores, silos, moegas, grelhas. Etc;
Infra-estrutura de apoio: manutenção das estradas e frentes de lavra, desmonte do minério e do estéril.
A produtividade depende de uma implantação bem executada, isto é, depende da seleção e treinamento do pessoal de manutenção, da pavimentação.
Depende, ainda, de uma boa administração da produção, ou seja, do planejamento a curto prazo, da seleção e treinamento dos operadores, da seleção e treinamento do pessoal de manutenção das estradas e frentes de serviço, da alocação dos equipamentos às frentes de serviço a nível de planejamento de turno e operação.
5 - CRITÉRIOS PARA SELEÇÃO DOS EQUIPAMENTOS
Na seleção dos equipamentos de lavra, o critério mais geral é de que os equipamentos selecionados devem possuir a capacidade necessária de produção ao menor custo operacional e mantido o valor do investimento em níveis compatíveis com a rentabilidade do capital investido.
A capacidade de produção dos equipamentos, em termos de produção por hora programada, é função da produção desejada para o empreendimento e do regime de trabalho adotado. Quando a seleção e dimensionamento dos equipamentos de lavra, estas duas variáveis já foram estabelecidas. A capacidade nominal do sistema de carregamento e transporte é então dada pela simples divisão da capacidade de produção pelas horas programadas.
Considerando isoladamente, o sistema mais econômico seria o que se utiliza o menor número de equipamentos: um equipamento de carga e o menor número de equipamentos de transporte que pudesse manter a produção desejada nas condições específicas daquela mina.
Para maior simplicidade de expressão e entendimento, passaremos a falar em escavadeiras e caminhões de basculamento traseiro, lembrando que, com poucos ajustes, o mesmos se aplica a outros equipamentos cíclicos de carga, tais como retro-escavadeiras, pás carregadeiras, escavadeiras hidráulicas e draglines; e a outros equipamentos de transporte também cíclicos como vagões de descarga pelo fundo e caminhões articulados.
Um único equipamento de carga dificilmente garantirá a continuidade da operação, reduzindo a utilização dos caminhões e da britagem, afastando estes equipamentos e possivelmente o conjunto, dos respectivos ótimos. Quando o estéril pode ser manuseado pelo mesmo tipo e porte do equipamento do minério,temos uma condição favorável, em que a homonegeidade das frotas pode permitir a substituição do equipamento do minério pelo estéril, eventualmente permitindo a redução dos equipamentos de carga a um no minério e um no estéril.
Definindo o número de frentes de lavra, capaz de atender as necessidades do planejamento de lavra, a capacidade de cada escavadeira fica estabelecida. Como influência das escavadeiras sobre os caminhões é maior do que a destes sobre aquelas, é normal que as escavadeiras sejam selecionadas primeiro.
6 – PRINCIPAIS FABRICANTES:
Caterpillar;
Volvo;
Komatchu;
Liebherr;
Fiatallis
7 – CONCLUSÃO
O carregamento é uma das principais atividades na mineração, pois requer um projeto bem planejamento e bem elaborado, visando à produtividade e eficiência dos equipamentos, a sua disponibilidade física, a capacidade e tipo de equipamento a ser utilizado, garantindo maior flexibilidade no processo de operação de escavação e carregamento em mina de lavra a céu aberto.
8 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
Wirtgen. (2002) Surface Mining Manual. Edition 2002. 50 pp.
GERMAN, Darcy José (2002). Centro de Gestão e Estudos Estratégicos Ciência, Tecnologia e Inovação. A Mineração no Brasil. Relatório Final 
LEME, O.A. Carregamento e Transporte – Como Garantir a Produtividade, Revista Brasil Mineral. Ano XII – N° 126, Janeiro de 1995.
Livro “Opet Pit Mining” – Versão Traduzida.
Manual LIEBHER
Q = c.d.fe.3600
 T.fp
P = (V x ds) + p
ou
V = (P – p)/ds