Draga de sucção com cortador hidráulico: sistemas de acionamento, eficiência e seleção

Uma draga de sucção com cortador hidráulico usa um motor diesel central que aciona bombas hidráulicas, com motores hidráulicos girando o cortador, os guinchos e, em alguns projetos, a bomba de dragagem. O arranjo parece mais complexo do que um acionamento mecânico direto, mas tornou-se o padrão para unidades de pequeno e médio porte porque oferece torque controlável, layout compacto e proteção confiável contra cargas de choque. Este artigo explica a arquitetura, a questão da eficiência e as situações em que a hidráulica é a escolha errada.

Por que a hidráulica domina as dragas de pequeno e médio porte

Os acionamentos mecânicos precisam de caixas de engrenagens, eixos cardan e embreagens passados ​​pelo casco, e cada um desses componentes deve estar alinhado com tolerâncias rígidas. Um sistema hidráulico substitui a corrente mecânica por mangueiras e uma fonte de alimentação compacta, que libera espaço no convés e permite que o cortador fique na extremidade de uma longa escada sem uma linha de eixo pesada.

A hidráulica também desacopla o motor principal da carga. O motor pode funcionar na velocidade mais eficiente enquanto o torque do cortador é ajustado de forma independente e uma válvula de alívio de pressão absorve o choque de atingir uma rocha enterrada em vez de passá-lo para a caixa de câmbio.

Arquitetura de uma unidade de energia hidráulica

A unidade de potência contém o motor diesel, uma ou mais bombas de pistão de deslocamento variável, um reservatório com filtragem e resfriamento e um coletor de válvulas que distribui o fluxo para os atuadores. Em uma draga da classe de 250 mm, o cortador pode consumir cerca de 50 kW no eixo, os guinchos giratórios puxam várias toneladas de linha cada um e a escada eleva uma ordem de grandeza semelhante.

O resfriamento merece atenção especial. O óleo hidráulico que aquece perde viscosidade e acelera o desgaste da vedação, portanto o reservatório deve ser dimensionado generosamente e o resfriador adaptado para serviço contínuo em vez de pico de produção. Um medidor de temperatura na cabine é um aviso prévio barato.

Acionamento do cortador: motor hidráulico ou caixa de engrenagens

O cortador pode ser acionado por um motor de baixa velocidade e alto torque aparafusado diretamente ao eixo ou por um motor hidráulico através de uma caixa de engrenagens planetárias. A opção de acionamento direto remove um estágio de engrenagem e simplifica a manutenção, mas requer um motor maior; a opção com engrenagem é mais compacta e mais fácil de obter peças sobressalentes.

De qualquer forma, o cortador deve ter um arranjo limitador de torque para que uma cabeça emperrada pare o motor em vez de cortar o eixo. A rotação reversível é essencial, porque retirar o cortador de um bloqueio é um trabalho rotineiro em argila.

Guinchos Hidráulicos e Controle de Transporte de Spud

Os guinchos giratórios em uma draga hidráulica são acionados por motores com freios integrados e a velocidade de giro é modulada por válvulas proporcionais. Esse controle proporcional é o que permite ao operador desacelerar o balanço em material rígido e acelerá-lo na areia, mantendo a densidade sem sobrecarregar a bomba.

O carro de spud geralmente também é hidráulico, com um cilindro que move o pontão para frente em um curso definido. O comprimento do curso, o diâmetro da haste do cilindro e a força de fixação determinam a rapidez com que o ciclo se repete, e um carro lento é um dos motivos mais comuns pelos quais uma draga apresenta desempenho inferior à sua classificação.

Hidráulico versus Diesel-Mecânico versus Elétrico

A tabela abaixo compara as três filosofias de motivação com os critérios que importam nas aquisições.

Eficiência: para onde realmente vão as perdas

A transmissão hidráulica normalmente retorna de oitenta a oitenta e cinco por cento da potência de entrada no atuador, portanto, um argumento de pura eficiência favorece o acionamento mecânico. Na prática, a máquina hidráulica muitas vezes queima menos combustível em geral, porque a bomba variável adapta o fluxo à demanda e o motor nunca funciona com carga parcial contra uma relação de transmissão fixa.

A verdadeira questão da eficiência é o ciclo de trabalho. Uma draga que oscila em velocidade constante em areia uniforme ganha pouco em termos hidráulicos, enquanto uma que se ajusta constantemente a terrenos variáveis ​​ganha muito. Os compradores devem solicitar o valor do consumo de combustível a uma taxa de produção determinada, num solo determinado, em vez de um consumo específico à potência nominal.

Práticas de Manutenção para Sistemas Hidráulicos

O óleo limpo é o jogo completo. Os filtros devem ser trocados de acordo com as condições, não apenas em horas, e amostras de óleo devem ser coletadas trimestralmente para detectar o aumento da contagem de partículas e do teor de água. As mangueiras devem ser inspecionadas quanto a abrasão no munhão da escada e ao redor do carro da haste, onde há maior probabilidade de atrito.

As vedações da haste do cilindro, os carretéis das válvulas proporcionais e as vedações do eixo do motor são os itens de desgaste. Um conjunto sobressalente de vedações e uma válvula proporcional na prateleira geralmente se paga na primeira temporada, porque uma válvula com defeito pode parar a draga por semanas enquanto uma substituição é enviada.

Clima frio, locais remotos e qualidade do combustível

Os sistemas hidráulicos toleram melhor o frio do que as caixas de velocidades mecânicas se o tipo de óleo for alterado de acordo com a estação e o reservatório for pré-aquecido antes do arranque. Em locais remotos, o principal risco é a contaminação do combustível, que danifica os injetores e, em seguida, o acionamento da bomba; portanto, um tanque de decantação e um filtro na linha de transferência valem o pequeno custo extra.

Poeira e umidade são os outros inimigos. Os respiros do reservatório devem ser equipados com secadores dessecantes em climas úmidos, e o painel elétrico deve ser vedado contra areia fina, que entra em todos os recintos de um local de dragagem.

Lista de verificação de especificações para uma draga hidráulica

Solicite o esquema hidráulico, os deslocamentos da bomba e do motor, a pressão do sistema e as configurações de alívio, o volume do reservatório, a classificação do resfriador e a qualidade do óleo. Confirme a marca dos componentes principais, porque uma máquina construída com bombas e motores amplamente disponíveis é muito mais fácil de suportar do que uma que usa peças próprias.

Em seguida, verifique as interfaces: roteamento da mangueira que não causa atrito, coletor acessível sem remover a capota do motor e medidores visíveis da posição de operação. Esses detalhes separam uma draga de sucção com cortador hidráulico que ganha seu sustento daquela que passa a temporada vazando.

Solução de problemas hidráulicos comuns

A velocidade de oscilação lenta geralmente significa desgaste interno da bomba ou do motor, um filtro de sucção entupido ou uma válvula de alívio que está abrindo mais cedo. O aumento da temperatura do óleo indica um resfriador sujo ou subdimensionado, e uma máquina que funciona quente perderá pressão à medida que o óleo fica mais fino.

Uma talha de escada irregular geralmente contém ar no circuito, e um vazamento na vedação da haste do cilindro mostra um deslocamento lento sob carga. O registro mensal da pressão da bomba em cada função fornece uma linha de base que transforma uma reclamação vaga em uma falha diagnosticável.