Hidráulica na escavadeira

Vimos como o sistema de válvulas da escavadeira pode mover pistões hidráulicos em duas direções com grande força. Mas como os projetistas de equipamentos usam essa tecnologia para criar tais poderosas máquinas de escavação?

Imagem cedida pela Caterpillar As mangueiras hidráulicas se contorcem ao redor do braço da lança até os aríetes hidráulicos da escavadeira

Vamos voltar à idéia de uma escavadeira sendo uma versão poderosa e enorme de um braço humano. Comparamos os segmentos de aço - a lança, a haste e a caçamba - três peças de seu braço, similarmente conectadas por três juntas. É óbvio que seu braço não seria útil o suficiente sem músculos - seus músculos fornecem a força que realmente afasta e aproxima os vários segmentos de seu braço. Os cilindros em uma escavadeira servem para a mesma função. Todos os segmentos são articulados conjuntamente, e cada cilindro pode puxar um segmento conectado para mais perto ou empurrá-lo para mais longe.

Cada pistão do cilindro é controlado por sua própria válvula de carretel. Quando você escava com uma escavadeira, na verdade está controlando no mínimo quatro carretéis individuais (que movem quatro pistões diferentes). Na animação abaixo, você pode ver como um operador ativa alguns desses pistões diferentes juntos para escavar com a escavadeira.

Os aríetes hidráulicos são o músculo em um braço de escavadeira.
Nesta animação, você pode ver como o pistão em um dos cilindros se move.
Todos os cilindros hidráulicos na retro-escavadeira funcionam do mesmo modo.

A escavadeira também tem dois pistões hidráulicos perto da base do braço da lança. O braço da lança é conectado ao trator com uma peça de aço fundido oscilante de modo que esses pistões possam balançar o braço da escavadeira de um lado para outro. São sincronizados de modo que quando você empurra um, o outro puxa. Em muitas escavadeiras européias, a lança é presa ao mecanismo de elevação lateral, um suporte que pode mover todo o braço da escavadeira horizontalmente no trator. Isso permite que o operador escave em espaços onde seria muito difícil manobrar todo o trator em uma boa posição de trabalho.

Imagem cedida pela Caterpillar A lança nesta escavadeira Caterpillar européia pode se deslocar de um lado para outro

Uma das mais significativas variáveis no desempenho da escavadeira é a profundidade da escavação. Isso é simplesmente uma classificação da profundidade na qual um braço de escavadeira pode escavar. Normalmente, a profundidade está entre 3 e 5 m. Muitas escavadeiras têm uma haste extensível, que permite aumentar essa profundidade em poucos metros quando necessário. A maioria dos trabalhos de escavadeira não requerem que os operadores escavem trincheiras e buracos de mais de 3 m de profundidade, mas a profundidade da escavação ainda é uma medida útil, pois também indica a distância que a escavadeira pode alcançar.

Outra avaliação importante é o cavalo-força. Se você leu Como funciona a potência do motor, então sabe que cavalo-força é uma medida de quanto trabalho algo pode fazer em determinada quantidade de tempo. Uma classificação de cavalo-força da escavadeira lhe diz quanta potência o motor fornece para todos os sistemas na escavadeira, o que lhe dá uma idéia do que a escavadeira é capaz de fazer.

Os modelos de escavadeira com profundidade de escavação maior normalmente têm mais cavalos-força. O aumento de ambos os fatores expande as habilidades da escavadeira. As escavadeiras projetadas para aplicações de construção residencial - como escavação de fundações, nivelação e escavação de trincheiras para esgoto e linhas utilitárias - geralmente têm profundidade de escavação de 4,2 a 4,8 e 70 a 85 cavalos-força. As escavadeiras projetadas para aplicações industriais e comerciais - como manutenção de estradas e pontes, ou construção em larga escala - têm uma profundidade de escavação maior que 5 m e no mínimo 100 cavalos-força.

Imagem cedida pela Caterpillar A escavadeira tem muitas aplicações

As escavadeiras também têm índices de força de ruptura. A força de ruptura descreve a força máxima que o braço pode aplicar em uma carga. Essa força é medida pelo máximo que a extremidade da caçamba pode empurrar, porém todos os aríetes hidráulicos no braço contribuem para a força total. As escavadeiras também têm índices de elevação do braço e elevação da lança, que lhe dizem o peso máximo que o braço e a lança podem elevar individualmente quando os aríetes hidráulicos estão empurrando com força total. Essa é outra medida da capacidade geral de uma escavadeira, e é especialmente útil para as empresas que planejam usar a escavadeira como um tipo de guindaste para elevar cargas pesadas. A escavadeira nas imagens acima tem uma força de ruptura de 6.670 kg (65,4-kN), uma capacidade de elevação do braço de 2.830 kg e uma capacidade de elevação da lança de 1.787 kg.