UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA
IVAIR RIBEIRO JUNIOR
EQAUIPAMENTOS DE BOMBEAMENTO DE CONCRETO NO ESTADO FRESCO
Tubarão
2016
INTRODUÇÃO
A concretagem é a fase final de um processo de elaboração de elementos de infraestrutura e superestrutura, e em geral a mais importante. A concretagem somente pode ser liberada para execução depois de verificado se as fôrmas estão consolidadas e limpas, se as armaduras estão corretamente dispostas e se as instalações embutidas estão devidamente posicionadas.
Nessa etapa, de lançamento, adensamento e cura do concreto é extremamente importante a presença do engenheiro na obra. No mínimo, é necessária a presença de um técnico, ou ainda, de um mestre de obra de inteira confiança e com larga experiência em execução de concretagem. Os erros cometidos nessa etapa geralmente acarretam grandes prejuízos futuros. A necessidade de correção das patologias ocorridas nas estruturas provocadas por falta de cuidados na fase de concretagem implicará em perda da reputação e de dinheiro para o profissional e construtora responsáveis.
O transporte é feito por equipamento chamado bomba que empurra o concreto por meio de uma tubulação metálica, podendo vencer grandes alturas e/ou distâncias horizontais. A grande vantagem da bomba é a capacidade de transportar volumes maiores de concreto em comparação com os sistemas usuais (carrinhos, jericas e caçambas), podendo atingir de 35 a 45 m3 por hora, enquanto que outros meios atingem de 4 a 7 m3. As outras vantagens são obtidas com a maior produtividade, menor gasto com mão de obra e menor energia de vibração (concreto mais plástico). Em conjunto com a bomba podem-se usar lanças (caminhão-lança) que facilitam atingir todos os pontos de concretagem. Os seguintes cuidados são importantes na operação com bomba e lança:
• Diâmetro interno da tubulação deve ser maior que o triplo do diâmetro máximo do agregado graúdo;
• Lubrificar a tubulação com nata de cimento, antes da utilização;
• Reforçar as curvas com escoras e travamento para suportar o golpe de aríete provocado pelo bombeamento;
• Designar, no mínimo, dois operários para segurar a extremidade do mangote de lançamento;
• Operar usando rádios comunicadores e controle remoto da lança;
• Verificar se a movimentação da lança não provoca danos nas instalações elétricas, telefônicas e vizinhas;
• Manter a continuidade da concretagem, com um caminhão sempre na espera.
As bombas são equipamentos de extrema importância para a construção civil. Tanto para grandes quanto para pequenas obras, elas imprimem mais velocidade à concretagem, diminuem a quantidade de mão de obra e equipamentos, facilitam a aplicação e permitem um melhor acabamento, devido à maior plasticidade do concreto.
Seu funcionamento é muito complexo, mas podemos dizer que está baseado em acionar dois pistões para funcionarem alternadamente. Enquanto um se enche com o concreto proveniente do caminhão betoneira, o outro se esvazia, empurrando o concreto para a tubulação de saída.
Dependendo do seu modelo, as bombas podem ser montadas sobre o chassi de um caminhão, ou serem do tipo rebocável, seguindo para a obra engatada em outro veículo.
Não existe uma classificação oficial para estes equipamentos, portanto, para distingui-los, vamos agrupá-los da seguinte forma:
Bomba Lança: Equipamento que obrigatoriamente deve ser montado sobre o chassi de um caminhão, devido ao seu tamanho e peso. O nome lança se deve ao fato dela possuir um mastro distribuidor, articulado normalmente em três ou quatro partes. No Brasil as bombas-lança mais utilizadas são as de 28 m e 32 m de alcance do mastro e a maior bomba que existe em atividade possui 56 metros de Lança.
Bomba Reboque ou Estacionária: São equipamentos sem o mastro distribuidor, mas que podem ter o mesmo desempenho de uma Bomba Lança em termos de velocidade e potência de bombeamento. São rebocadas até a obra e necessitam da montagem de tubulação até o local de descarga. São mais utilizadas em prédios, galpões com pé direito baixo, estacas hélice, etc.
Auto Bomba: Seria uma Bomba Reboque ou Estacionária montada sobre o chassi de um caminhão, dispensando a necessidade de um veículo para rebocá-la.
Bomba de Mangote: São bombas com menor potência e velocidade de bombeamento, mas perfeitas para serem utilizadas em obras residenciais. A distribuição do concreto é feita através de mangotes de três polegadas e a consistência do concreto (slump) é excelente para o enchimento de lajes, vigas, etc.
2.1 VOLUME E PRESSÃO PARA BOMBEAR O CONCRETO
O local de aplicação e o volume a ser utilizado são os principais determinantes dos requisitos para que se dimensione uma bomba de concreto. São estes os itens principais que devem ser considerados:
- a distancia horizontal e vertical da tubulação (ml)
- do volume de concreto a ser utilizado (m3)
- do tempo a ser lançado (horas)
- da qualidade do concreto
Na qualidade do concreto a ser lançado temos as seguintes observações:
- A percentagem de cimento na mistura
- A curva granulométrica da mistura
- A consistência do concreto
- A dimensão máxima dos agregados - DMC
Uma bomba para concreto que tenha como objetivo de se lançar um certo volume de concreto em um certo tempo (vazão- m3/h) tem de ser dimensionada de tal maneira que se possa aspirar um certo volume e empurrar ao seu ponto de aplicação. Ou seja aspirar e empurrar e então quanto maior for o comprimento da tubulação e quanto maior for a a velocidade do fluxo do concreto (m/s) mais elevada será a pressão de bombeamento (bar).
1bar = 0,1 N / mm2
2.2 VALORES DE IDENTIFICAÇÃO TÉCNICA
As bombas de concreto são classificadas com as características de vazão máxima (m3/h) e de pressão máxima de bombeamento (bar). Mas por estes dados não se pode dimensionar uma bomba necessária pata uma determinada obra.
Compare o seguinte:
1- Uma bomba de concreto colocando 50 m3/h numa distancia horizontal de 400 metros;
2- Uma bomba de concreto colocando 50 m3/h numa distancia horizontal de 100 metros.
Fica evidente que a bomba para o primeiro caso deverá ser mais potente.
Então o volume de saída Q (m3/h) com uma determinada potência hidráulica P depende da pressão do bombeamento p (bar):
P = Q , p = TK (coeficiente de identificação)
Logo temos então a terceira variável para o dimensionamento de uma bomba de concreto que é a potencia do equipamento:
“A potência requerida é o produto da vazão e da pressão do bombeamento"
Observa-se que para certa potencia (KW) a vazão (m3/h) diminui sempre que a pressão (bar) de bombeamento aumenta. Baseado nesta formulação temos que a potencia pode ser obtida pela formulação abaixo onde está contido o rendimento total de 75% e onde estão incluídos os fatores de conversão:
P (KW) = TK / 25 = Q (m3/h) . p (bar) / 25
Como exemplo:
1- Uma típica da bomba sobre caminhão com um 90 kW com pressão máxima de 70 bar pode entregar qual volume de concreto?
Q = P . 25 / p = 90 × 25/ 70 = 32,14 m3 / h de concreto.
2- Se no exemplo acima uma pressão de bombeamento de 4,5 N / mm2 for considerada suficiente para a unidade qual seria o volume de concreto por hora?
Q= P . 25 / p= 90 × 25/45 = 50,00 m3 / h de concreto
É preciso fazer contas para ser capaz de se atingir um objetivo de saída, ou seja, se ter uma vazão de concreto desejada com precisão, e em conjunto com a saída do concreto desejado se obter uma base racional para poder selecionar a bomba de concreto a ser utilizada na obra.
3 BOMBEAMENTO E SUAS DEPENDÊNCIAS
3.1 VARIÁVEIS
A vazão desejada do concreto bombeado depende do tipo de trabalho da mão de obra e do progresso do trabalho desejado.
Para uma determinada obra é previsto um determinado volume de concreto que será aplicado em um tempo pré-determinado com esses dados temos a vazão. Para se escolher qual tipo de bomba será necessária para atender esta vazão é preciso saber qual a pressão do bombeamento. A pressão do bombeamento vai depender das seguinte variáveis primarias:
1- comprimento da tubulação horizontal
2- diâmetros do tubo de entrega,
3- vazão de entrega
4- consistência do concreto
5- da distancia vertical
6- das curvas montadas em mudança de direção
7- da densidade do concreto
3.2 COMPRIMENTO DA TUBULAÇÃO HORIZONTAL
A pressão de bombeamento diminui a partir de uma máxima pressão no inicio da bomba de concreto para zero na extremidade de saída do tubo de entrega. Quanto maior for o comprimento dos tubos maior será a pressão necessária para se bombear o concreto porque maior será a superfície de fricção do concreto nas paredes internas dos tubos. É fato que se tem maior atrito para se bombear um concreto com uma tubulação de 100 mts do que em 50 mts, como se trata de proporcionalidade temos necessidade de metade da pressão para a tubulação de 50 mts.
Para uma máxima vazão se deverá incluir o comprimento total horizontal e ou vertical sobre a qual o concreto é para ser bombeado. Mas tem-se que corrigir a metragem vertical devido ao maior esforço que se tem para bombear.
3.3 DIÂMETRO DO TUBO DE ENTREGA
Para uma determinada vazão a velocidade do fluxo de concreto aumenta com a diminuição do diâmetro da tubulação. A pressão para se bombear depende da velocidade do fluxo. Como fazer o cálculo da velocidade é feito um exemplo abaixo que demonstra a velocidade em função do diâmetro dos tubos:
Velocidade (m/s) = Vazão (m3/h) / área da tubulação (cm2) * 2.778
vazão = 30 m3/h
Diâmetro tubulação DN100 mm = 78.54 cm2
Velocidade = 30/78.54 *2.778=1.06 m/s
3.4 VAZÃO DE ENTREGA
Para um diâmetro de tubulação a velocidade aumenta proporcionalmente a sua vazão, veja na fórmula acima. MUITO IMPORTANTE: Mas saiba que é fato se dobrando a velocidade poderá se ter um aumento a taxa de desgaste da tubulação de 4 a 6 vezes.
Se a velocidade de bombeamento for mais lenta o sistema certamente irá durar mais tempo. Então faça os operadores bombear o mais lento possível para que os equipamentos tenham menor desgaste. A principal regra é: Nunca bombear mais rápido do que você precisa.
O aumento da velocidade mostra-se como o aumento dos custos de manutenção, aumento do consumo de combustível e diminuição da vida útil da bomba. É preciso ter em mente que ao acelerar é o mesmo que apertar o botão que diz "Gastar Muito Dinheiro." (frase de Rod Edwards).
3.5 CONSISTÊNCIA DO CONCRETO
Os concretos mais secos tem a característica de fluir menos do que os concretos mais plásticos. A pressão de bombeamento é menor nos concretos mais plásticos. Nos concretos secos não se deformam facilmente e requerem uma maior pressão para se fluir nas tubulações, nas curvas e nas seções de redução.
3.6 DISTÂNCIA VERTICAL
A pressão na tubulação é aumentada com a altura de elevação. Uma coluna de 100 mts de altura faz uma pressão de 25 bar. A pressão depende da densidade do concreto fresco. Esta pressão estática deverá ser adicionada no cálculo da tubulação.
3.7 DISTÂNCIA VERTICAL DAS CURVAS MONTADAS EM MUDANÇA DE DIREÇÃO
Com mudanças de direção se tem um aumento de pressão, Este aumento esta relacionado dos graus e dos raios destas curvas. O fator de equivalência de uma curva de 30 graus com o raio de 1 mts é de 1 mts de comprimento reto. Como exemplo:
4 curvas de 90 graus = 360 graus / 30 graus = 12 mts a acrescentar no cálculo o comprimento horizontal equivalente.
CONCLUSÃO
Com os cálculos apresentados conseguimos fazer contas para ser capaz de se atingir um objetivo de saída, ou seja, se ter uma vazão de concreto desejada com precisão, e em conjunto com a saída do concreto desejado se obter uma base racional para poder selecionar a bomba de concreto a ser utilizada na obra determinando vazão e velocidade do fluxo de concreto, e o tipo de tubulação utilizar em uma determinada obra. Também concluímos que os concretos mais secos tem a característica de fluir menos do que os concretos mais plásticos. A pressão de bombeamento é menor nos concretos mais plásticos. Nos concretos secos não se deformam facilmente e requerem uma maior pressão para se fluir nas tubulações, nas curvas e nas seções de redução.
Nenhum comentário:
Postar um comentário