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5 - EQUIPAMENTOS E METODOS CONSTRUTIVOS Comparativamente ao concreto convencional, a tecnologia do concreto rolado induziu a uma mudança de parâmetros no dimensionamento dos equipamentos-chave que controlam o lançamento de concreto, seja no volume horário de lançamento, seja nos níveis de produção das centrais de britagem e de concreto. O arranjo e a localização das plantas de produção devem ser determinados de modo a minimizar o gasto energético no balanço global de transporte (rocha bruta, agregados e concreto). Em barragens, quando é necessário implantar os equipamentos de produção à montante, obviamente escolhe-se locais sempre acima da crista das ensecadeiras, levando ainda em conta cronograma da obra versus o tempo de enchimento do reservatório. O dimensionamento dos equipamentos para produção de agregados e concretos para atender uma obra de CCR é função direta do cronograma da obra. A metodologia de lançamento e compactação do CCR permite grandes produções diárias e mensais, e os sistemas de produção devem obrigatoriamente atender a correspondente demanda por materiais. Trabalhando em dois turnos, é comum poder lançar pelo menos cerca de 30.000 m3 de CCR por mês em estruturas medianas, como exemplo em barragens de 30 a 50 metros de altura. Em barragens maiores, com altura superior a 100 m de altura e projeto descomplicado, com baixa interferência de elementos embutidos, as produções podem atingir 115.000 m3 por mês (como em Miel I) ou muito mais. Citou-se a altura como parâmetro já que as dimensões da praça dependem diretamente dela. As produções mensais mencionadas referem-se após domínio e arranque das fundações, bem como antes de atingir a crista, onde o congestionamento reduz drasticamente a produtividade. A Figura 28 mostra as instalações para produção de agregados e concreto na barragem de Miel I, na Colômbia.

Figura 28: Instalações de Britagem e Concreto para a barragem Miel I – Colômbia.

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5.1 - PRODUÇÃO DE AGREGADOS 5.1.1 - Centrais de Britagem A escolha do sistema de britagem para CCR depende fundamentalmente da produção adotada para a central de concreto e do cronograma geral do empreendimento, o que conduz a três casos mais comuns: No primeiro caso, supondo que os equipamentos de produção de agregados e de concreto rolado entrem em operação simultaneamente, o sistema de britagem deverá ser dimensionado em função do pico de produção da central de concreto. Tomando os dois extremos citados anteriormente, para produzir mensalmente 30.000 m3 de CCR, o sistema de britagem deverá contar com uma capacidade efetiva da ordem de 150 t/hora; já para o caso de 115.000 m3 por mês, serão necessários cerca de 600 t/hora efetivas, como foi o caso da barragem de Miel I, cujo sistema é ilustrado na Figura 29. O segundo caso geralmente ocorre quando as obras para desvio do rio demoram de 6 a 14 meses após a mobilização do canteiro de obras. Nestas condições, dispõe-se de um certo prazo para produzir e estocar os agregados com meses de antecedência ao início da barragem, permitindo então mobilizar um sistema de britagem de menor capacidade e mais econômico. Um terceiro caso, menos usual, refere-se a obras cujo cronograma permite o lançamento do CCR apenas no turno diurno. Neste caso é possível trabalhar em dois turnos apenas com o sistema de britagem, cuja equipe operacional é pequena. Novamente, pode-se adotar um sistema de britagem mais econômico.

Equipamentos de Britagem:

Primário:

Britador mandíbulas Faço 120 x 90 1 un Britador mandíbulas Telsmith 44”x48” 1 un

Secundário:

Britador mandíbulas Faço 120 x 40 2 un Britador mandíbulas Parker 110 x 60 2 un Britador cônico Telsmith 6614S 1 un

Terciário:

Britador cônico Telsmith 52FC 3 un Britador cônico Faço 120 RAS 1 un

Quaternário (areia):

Britador de impacto Barmac 9100 2 un

Capacidade Instalada (ton/h): 950

Figura 29: Sistema de britagem para a barragem Miel I

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Outro aspecto importante a considerar no dimensionamento dos equipamentos de britagem é a dureza da rocha a ser empregada, referenciada pelo seu work index - wi . Em média, basaltos apresentam 20wi, granitos 16wi e calcários 9wi. Usualmente os manuais e catálogos dos fabricantes indicam as produtividades dos equipamentos em função deste índice. Quando não são indicados os wi, referem-se a granitos e calcários, que são rochas relativamente brandas. Em rochas de elevada dureza e abrasividade, como quartzito e meta -arenito, tais produtividades podem reduzir-se a metade. Para a barragem de Miel I, foi necessária a mobilização extemporânea de uma terceira linha de britagem devido a dificuldades com este tipo de rocha . 5.1.1.1 - Britagem Primária Deve-se ter adotar uma segurança extra com os britadores primários, via de regra de mandíbulas, cuja escolha nem sempre é apenas em função do dimensionamento para a produtividade necessária. Determinadas vezes o dimensionamento teórico determina, por exemplo, uma maquina com 60 x 40 cm de boca. Entretanto, as características das escavações obrigatórias para outras estruturas poderão requer planos de fogo que nem sempre produzirão blocos com dimensões compatíveis com a sua alimentação. A convivência com os sobre-tamanhos é sempre um estorvo. Reduzir a malha do plano de fogo e aumentar a fragmentação significa redução da produtividade na escavação e aumento de custo. Separação dos sobre-tamanhos durante a carga no pé da bancada ou mesmo na plataforma de alimentação do primário, idem. A tendência geral é sobre-dimensionar o primário, a despeito do maior consumo de energia, garantindo uma maior eficiência operacional e dando liberdade para dimensionar os planos de fogo sob outras conveniências. A formação geológica da rocha a britar também exerce influencia na seleção dos primários. O número, o espaçamento e a geometria dos planos naturais de fraturamento da rocha determinam a sua tendência a maior ou menor fragmentação. Infelizmente não existem regras gerais, e esta tendência pode também ser maior ou menor dentro de uma mesma litologia. Alguns anfibolitos, diabásios e basaltos produzem ótima fragmentação mesmo com planos de fogo de grandes dimensões, tornando desnecessário sobre-dimensionar os primários. Granitos, gnaisses e calcários em geral apresentam fragmentação proporcional ao plano de fogo. Em determinadas situações, pode-se contar com uma pedreira próxima empregando rocha de mesma litologia, permitindo valer-se da experiência adquirida. Para usinas hidrelétricas e grandes barragens, uma boa indicação são os britadores primários com abertura de boca à partir de 120cm x 90 cm. Se for imperativo uma máquina menor, deve-se prever um rompedor hidráulico na alimentação para redução dos sobre-tamanhos.

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Mesmo em obras menores ou de cronograma extenso, britadores primários de grandes dimensões podem ser vantajosos, caindo-se numa condição particular do terceiro caso do item anterior, onde o primário trabalharia apenas em no turno diurno, produzindo pulmão suficiente para o turno seguinte. Isto permite eliminar a frota noturna para abastecimento, com caminhões, carregadeiras e respectiva manutenção agregada. Entretanto, deve-se ponderar o custo com arrimos e fundações, sempre proporcionais ao tamanho do equipamento. Atualmente o emprego de conjuntos móveis permite otimizar as fundações, e arrimos com perfis metálicos fechados com madeira (paliçadas) dispensam as pesadas estruturas de concreto. 5.1.1.2 - Britagem Secundária O dimensionamento em estágio secundário é mais simples e direto do que no caso do primário, pois as maquinas receberão produtos já uniformes e com granulometria previsível. Os secundários podem ser de mandíbulas ou cônicos, dependendo da abertura adotada no primário para produtividade desejada. Por exemplo, primários regulados em 5” de abertura produzirão tamanhos com pelo menos 10”, incompatíveis com britadores cônicos. Os produtos dos secundários cônicos já serão os agregados graúdos, em geral de tamanho máximo entre 19 e 76 mm, equivalentes as britas 1, 2 e eventualmente 3, caso necessário. Nos grandes projetos a produção de areia artificial, embora exista intrinsecamente desde o primário, é delegada aos britadores terciários. À partir da britagem secundária deve-se preocupar com a lamelaridade dos agregados, cuja influência na trabalhabilidade do concreto rolado é mais notada do que no concreto convencional, já que as partículas alongadas e chatas promovem um “efeito ponte” que dificulta a transmissão da energia de compactação para a parte inferior da camada de CCR. Isto dificulta atingir a densidade especificada e em casos críticos pode levar a necessidade de redução da espessura da camada. Por esta razão deve-se dar preferência aos equipamentos com câmara de britagem cônica em detrimento aos britadores de mandíbulas. Quanto à forma dos grãos, os melhores produtos são obtidos nos cônicos de câmara móvel sob pressão (também chamados de “hidrocones” - Figura 30), onde o material é reduzido por compressão mecânica e grão contra grão, quebrando arestas e conduzindo a produtos ainda mais cúbicos do que aqueles obtidos com os cônicos comuns de câmara fixa. 5.1.1. 2 – Britagem Terciária; Produção de Fillers Obras menores ou de orçamento modesto podem não comportar um terceiro estágio de britagem. Nestes casos, a areia artificial decorrente da britagem primária e secundária pode ser complementada com areias naturais para composição do agregado miúdo, e os fillers podem ser obtidos de siltes naturais.

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Figura 30: Rebritadores cônicos com câmara sob pressão.

Em determinados casos pode ser mais econômico o aumento do consumo de aglomerante em detrimento de um sistema de britagem mais sofisticado. Entretanto, para grandes empreendimentos é mais vantajoso técnica e economicamente introduzir uma britagem terciária ou mesmo quaternária para produção de fillers em maior quantidade e de melhor qualidade. A barragem de Capanda foi pioneira no uso de fillers especiais, produzidos sob estreito controle e considerados como parte do aglomerante. Após diversos estudos para seleção de equipamentos de moagem, e tendo ainda em vista que a escassez de areia natural na região conduzia a utilização da areia artificial também nos concretos convencionais, conclui-se por implantar um sistema de britagem independente e específico para produção de areia artificial contendo a fração pulverizada em sua composição. Naquela época, os britadores de impacto do tipo Barmac (Figura 31D) ainda não eram disponíveis no Brasil, e decidiu-se por britadores com câmara de britagem sob pressão, do tipo Hydrofine - na realidade um pequeno hidrocone - que atenderam plenamente ao objetivo. Todos os concretos da obra foram fabricados com a areia artificial de elevado teor de finos, sem lavagem. A Figura 31E mostra as instalações para britagem fina de Capanda. Alimentado com excedentes do sistema secundário, principalmente com o agregado 19 a 64 mm, e eventualmente com brita 2 (38 mm), resultava uma areia de granulometria bastante uniforme. O circuito fechado na peneira de 6,4 mm propiciava certo retorno das pedras maiores, obtendo grãos de excelente cubicidade. Determinadas obras podem exigir sistemas de britagem em mais de três estágios. Para a obra da UHE Itá foi implantado um sistema de britagem em quatro estágios, que produziu agregados de excelente qualidade. Embora nenhuma das estruturas principais fosse em concreto rolado, a necessidade de produzir grande quantidade de transição processada para a barragem de enrocamento com face de concreto exigiu a obtenção de grande quantidade de areia artificial. Em Itá, após a redução inicial nos britadores primários de mandíbulas, o material recuperado da pilha pulmão passava por um secundário cônico, seguindo para

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um terciário hidrocone, e finalmente para o sistema quaternário. Este último era constituído por três equipamentos distintos: um Hydrofine de câmara sob pressão, um cônico VFC (very fine crusher), e de um britador de impacto tipo Barmac.

Figura 31: Rebritadores para finos Hydrofine (E - Capanda) e Barmac (D - Lajeado).

Esta diversidade de equipamentos para produção de areia permitiu comparar produtos de diferentes princípios de britagem. Verificou-se que os produtos do Barmac eram mais do que cúbicos, com diversos grãos arredondados. Os hydrofines produziam grãos cúbicos, como os de Capanda. Já os VFC produziam grãos ainda cúbicos, mas com alguma incidência de partículas alongadas. A Figura 32 mostra fotografias em microscópio (ampliadas 200 vezes) de areias produzidas por britadores Barmac e VFC, ambas tendo basalto como rocha de origem, permitindo tal constatação. Conforme apresentado no Capitulo 06, em Itá foram lançados cerca de 40.000 m3 de CCR em obras temporárias, e as misturas apresentaram excelente desempenho.

Para a barragem de Miel I também foi necessário um quarto estágio de britagem para produção de areia artificial com finos, adotando-se dois britadores de impacto do tipo Barmac.

Figura 32: Imagens em microscópio do formato dos grãos de areias artificiais produzidas por

britadores do tipo Barmac (E) e VFC (D).

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Em regiões chuvosas a quantidade de finos da areia artificial pode criar problemas no seu manuseio devido ao aumento de sua coesão quando saturadas. Em outras palavras, a mesma propriedade que confere menor segregação ao concreto, pode ser causa de selagem das peneiras e paralisações no sistema de transferência da areia. Em Miel I a solução adotada para evitar a saturação da areia já produzida pela água de chuvas foi cobrir a pilha com uma lona em formato de tenda, conforme Figura 33, o que pode contribuir também na redução da temperatura deste agregado e do concreto. Já na UHE Itá (obra em CCV), o problema do manuseio da areia artificial foi contornado pela exclusão nos finos de pedreira mediante um grizzly, conforme tratado no Capítulo 5.1.1.3.

Figura 33: Cobertura da pilha de areia artificial com finos na Barragem de Miel I.

Por outro lado, areias totalmente isentas de umidade apresentam problemas de segregação e perda dos fillers na pilha perdas pela ação do vento (vide Figura 24), além de dificuldades no ajuste da dosagem de água nas centrais de concreto devido sua elevada absorção. Desta forma, recomenda-se nas estações secas ou em obras com pilhas cobertas, borrifar pequena quantidade de água na saída dos britadores e também na extremidade da correia, antes de sua queda na pilha. A quantidade total de água deve ser tal que mantenha o agregado ligeiramente acima a sua condição de “saturado-superficialmente-seco – SSS”, o que na prática corresponde a uma umidade total da ordem de 1 a 4%. Esta atitude é ainda benéfica ambientalmente, pois reduz a incidência de pó no canteiro de obras. Uma solução muito eficaz para reduzir a segregação dos agregados graúdos nas pilhas são as “cascatas de pedras”, uma espécie de chicana vertical que reduz a velocidade de queda do material. Para os agregados miúdos é preferível utilizar um tubo dotado de portinholas escamoteáveis, conforme Figura 34.

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Figura 34: Duto na pilha de areia reduz a segregação e perda de finos pelo vento. UHE Lajeado.

5.1.1.3 – Rejeitos de Estoques ou Pedreira - Grizzly O aproveitamento dos finos contidos na rocha que alimenta os britadores por vezes causa uma certa polêmica entre as áreas de qualidade e de produção, pois trata-se de descartar ou não uma quantidade importante de areia artificial já pronta, proveniente da fragmentação da rocha nas bancadas de desmonte e nas diversas operações de carga e descarga. Existe de fato a possibilidade de que estes finos estejam contaminados com materiais orgânicos, argilosos, ou mesmo óleos e graxas. Em determinados casos os finos de estoque, devido sua plasticidade, provocam a selagem das peneiras de classificação, e sua eliminação no alimentador da britagem primária é uma decisão prática. O material eliminado na grelha dos alimentadores, situada imediatamente antes da boca de entrada dos primários, é também denominado de grizzly, e seu tamanho máximo depende do espaçamento adotado na grelha, em geral entre 2 e 4 polegadas. Na construção de grandes barragens e usinas hidrelétricas este material não é necessariamente uma perda, podendo ter um aproveitamento nobre principalmente em obras de pavimentação, seja de forma primária em acessos, seja em bases para pavimentos definitivos. Em barragens de enrocamento com face de concreto podem ser vantajosamente aproveitados como material da zona de transição, na qual se apóia a laje da face. Em barragens de terra é uma ótima transição para o enrocamento contra ondas - rip-rap. Na UHE Itá foi instalada uma peneira vibratória ao lado da britagem primária, alimentada por material “grizlado” em 75 mm, que permitia a recuperação dos grãos superiores a 19 mm. O material passante em 19 mm era aproveitado como fôrro de pista. Outra possibilidade é adotar um peneiramento por via úmida, com rosca desidratadora (ou classificador helicoidal) para recuperação da areia artificial lavada, que pode ser aproveitada em concreto projetado ou em filtros e drenos de obras de terra.

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Quando tais aproveitamentos alternativos não são possíveis, a decisão deverá ser meramente técnica. Deve-se então amostrar os finos e realizar os ensaios de plasticidade de Atterberg com o material passante na peneira no 40, e em função dos índices LL e IP verificar a quantidade máxima admitidas para CCR pela recomendação do American Concrete Institute - ACI 207, transcrita na tabela da Figura 35.

Figura 35: Porcentagem máxima permitida para finos de origem duvidosa 5.1.3 - Controle de Qualidade O objetivo do controle de qualidade nas centrais de britagem é garantir a manutenção da homogeneidade granulométrica dos agregados, identificando falhas e atuando na sua correção. É inadmissível perceber mudança súbita na granulometria de algum agregado apenas após o produto final (o concreto) apresentar alguma não-conformidade após aplicado e compactado na estrutura. Na fase inicial de produção, as amostras devem ser coletadas diariamente, ou mesmo a cada turno, com objetivo de auxiliar no ajuste dos equipamentos e procedimentos de britagem, até que o mesmo esteja ajustado quantitativamente e qualitativamente. Esta fase dura aproximadamente duas semanas, não sendo comum estender-se por mais do que quatro. As amostras são tomadas nas correias de produção, ou seja, entre os britadores as pilhas de estocagem, o que permite também medir a produção instantânea do sistema. A produção, em ton/hora, é medida multiplicando-se o peso de produto coletado numa determinada extensão de correia (da ordem de 5 metros), pela velocidade da mesma. Estas determinações permitem o controle do

Limite de Liquidez

Índice de Plasticidade

% máxima material < 0,075mm

0 – 5 0 – 5 10 0 – 25 5 – 10 9 0 – 25 10 -15 4 0 – 25 15 – 20 3 0 – 25 20 – 25 1,5

23 – 25 0 – 5 9 25 – 35 5 – 10 8 25 – 35 10 – 15 6,5 25 – 35 15 – 20 5 25 – 35 20 – 25 1,5 35 – 45 0 – 5 8,5 35 – 45 5 – 10 5,5 35 – 45 10 – 15 4 35 – 45 15 – 20 2 35 – 45 20 – 25 1,5 45 – 55 0 – 5 5,5 45 – 55 5 – 10 5 45 – 55 10 – 15 3,5 45 – 55 15 – 20 3 45 – 55 20 – 25 1,5

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balanceamento da produção, alertando para excedentes de determinadas frações e escassez de outras. Uma vez ajustado o sistema de britagem inicia-se a fase de produção, onde as amostras são coletadas semanalmente, ocasião em que procede-se também a um check-list do sistema inspecionando os diversos equipamentos, principalmente as aberturas das maquinas, o estado das peneiras e os dispositivos anti-segregação. Os ensaios a realizar devem ser: granulometria, densidade aparente, densidade absoluta e absorção. A cada quatro amostras de produção prepara-se por quarteamento uma amostra mensal para outros ensaios de eventual interesse, como abrasão Los Angeles, lamelaridade, sanidade, reatividade, etc. No agregado miúdo deve-se dedicar atenção ao teor de finos, na sua quantificação, e, principalmente, na constância desta quantidade, pois os fillers desempenham papel fundamental nas propriedades do concreto rolado, requerendo uniformidade. O teor de finos é determinado no ensaio de granulometria e corresponde ao percentual passante na peneira no. 200 (0,075 mm). Entretanto, como este ensaio é realizado com amostra seca em estufa, ocorre aderência de partículas de pó aos grãos maiores, e principalmente a aglomeração de diversas partículas formando falsos grãos, que assim não serão devidamente contabilizados como fillers. Já que os fillers virão a desprender-se dos agregados e incorporados à pasta durante mistura nas betoneiras, em razão da adição da água e ao atrito entre os materiais, recomenda-se realizar alguns ensaios para melhor caracterizar o seu exato teor. No Laboratório de Capanda ensaios comparativos foram efetuados em diversas amostras gêmeas, mediante peneiramento por via seca e por via úmida, obtendo-se os resultados apresentados na tabela da Figura 36. Constata-se neste caso que o teor de finos resulta em 11% no ensaio de peneiramento úmido, e em 6% no caso do peneiramento a seco. Em outras palavras, os ensaios a seco podem mascarar à menor o teor real de fillers em cerca de 83%. Tamanho dos grãos: 4,8 (mm) 2,4 (mm) 1,2 mm 0,6 mm 0,3 mm 0,15 mm 0,075mm

Ensaio via seca (%) 8 39 58 69 78 87 94

Ensaio via úmida (%) 8 39 58 68 76 84 89

Faixa ABNT (CCV) 0-5 0-20 15-50 40-75 70-90 90-98 100

Figura 36: Comparativo de granulometria com areia artificial lavada e não lavada.

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5.2 - PRODUÇÃO DE CONCRETO Os misturadores para CCR devem ser dotados de capacidade suficientemente elevada, compatível com a alta produtividade no lançamento. O CCR pode ser adequadamente produzido em misturadores intermitentes já consagrados para produção de concreto convencional, como também em misturadores contínuos, do tipo pug-mill, similares aos utilizados para mistura de solo-cimento. Os misturadores intermitentes mais utilizados são os do tipo tambor basculante e os do tipo forçado com eixo duplo. Mais recentemente surgiram os misturadores intermitentes bi-cônicos (Eire), também eficazes com qualquer tipo de concreto. 5.2.1 - Centrais Convencionais Intermitentes (por betonadas) As centrais intermitentes são caracterizadas pela dosagem e mistura em quantidades pré-determinadas, ou por “bateladas”. Todos os “ingredientes” (agregados, aglomerantes, água e aditivos) são dosados gravimétrica e individualmente, e misturados em porções geralmente entre 1 e 4 m3. 5.2.1.1 – Central dosadora + caminhão-betoneira São os sistemas mais econômicos para produção de concreto convencional, porém apresentam limitações de produtividade e qualidade. Seu emprego em concreto rolado não é adequado, embora venha sendo empregado em alguns projetos de pequeno volume. O principal problema é a deficiência da mistura, prejudicada pela consistência seca do traço que não consegue fluir dentro do tambor do caminhão-betoneira. Numa tentativa de reduzir a segregação, a prática recomenda limitar o tamanho máximo do agregado em 25mm. Para minimizar prejuízos às estruturas devido a heterogeneidade do concreto, o teor de cimento deve ser superior a 160 kg/m3. Efetivamente não é um processo de fabricação indicado para obras típicas de CCR como barragens, mesmo de pequena altura. 5.2.1.2 – Misturadores do tipo tambor basculante Na maioria das experiências pioneiras com CCR no Brasil, como Tucuruí e Itaipu, o concreto rolado foi produzido nas mesmas centrais intermitentes com betoneiras de tambor basculante então utilizadas para concreto convencional. No inicio de construção da barragem de Capanda mais de 150.000 m3 de CCR foram produzidos numa central Lohja, com 2 misturadores basculantes Loro-Parisini com 3,0 m3 de capacidade nominal, enquanto uma central contínua era montada especificamente para produção do CCR. Devido ao CCR apresentar maior empolamento do que o CCV, foi necessário reduzir cada betonada para 2,5m3. Apesar disto, a produção nominal da central - 120m3/h - foi suplantada, obtendo-se picos consistentes de 130 m3/h em alguns turnos. Vide Figura 37.

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Figura 37: Central de CCV de Capanda, onde também foi produzido CCR.

Um problema freqüentemente verificado na produção de CCR em betoneiras de tambor é a tendência dos finos de misturas secas aderirem em determinadas partes da câmara de mistura, ocasionando perda de material e comprometendo a eficiência do misturador. Um projeto adequado, levando em conta a geometria interna do tambor ou tratamento com película anti-aderente pode resolver ou minimizar este problema. Betoneiras bi-cônicas modernas com geometria adequada não apresentam problemas de aderência. CCR com agregados de até 76 mm de diâmetro são empregados sem restrições em betoneiras de tambor ou bi-cônicas. 5.2.1.3 – Misturadores do tipo forçado (eixo duplo) A grande vantagem deste equipamento é a sua grande produtividade, decorrente do reduzido tempo de mistura. Adicionalmente, como as pás alcançam todo o interior da câmara de mistura, não existe o problema de aderência relatado para as betoneiras basculantes. Desta forma, estas centrais são aptas a produzir CCR e CCV, o que é muito conveniente. Este tipo de misturador foi empregado nas barragens de Miel I e Canabrava (Figura 38), entre outras. A central de Miel I era dotada de misturadores para 4 m3

e capacidade nominal de 600 m3/h com CCV. Devido ao maior empolamento do CCR cada betonada foi reduzida para 3,5 m3, condição em que a produtividade registrou picos de 410 m3/h. O tamanho máximo do agregado pode atingir 150 mm, o que não significa vantagem no caso específico do CCR. O gasto energético é superior ao das centrais com betoneiras basculantes.

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Figura 38: Centrais de concreto de mistura forçada em Miel I (E-Betomac) e Cana Brava (D-Shwing)

5.2.2 - Centrais Contínuas (Pugmill) Um misturador contínuo do tipo pugmill foi empregado na barragem de Saco de Nova Olinda, conforme visto na Figura 39E. Coerente com sua concepção de usina para solos, a dosagem dos agregados era volumétrica, controlada mediante regulagem da abertura das comportas sob os silos. O cimento era dosado em rosca helicoidal, com controle mediante um variador de velocidade. Devido sua grande simplicidade e baixo custo, um sistema similar foi utilizado atender obras auxiliares em CCR na UHE Itá e também no AHE Itapebi. Na barragem de Capanda também foram empregados misturadores contínuos, sendo todos os materiais dosados gravimétricamente (vide Figura 39D). Foram montadas duas linhas de produção paralelas, cada uma com capacidade nominal de 120 m3/h. A dosagem dos materiais era controlada pela vazão em massa de cada componente, dada em toneladas/hora. Para os agregados foram instaladas pontes de pesagem com células de carga sob as correias extratoras dos diversos silos, cuja velocidade era ajustada manualmente no painel de comando mediante potenciômetros instalados sob os mostradores digitais da vazão em massa. Somente o dosador de cimento possuía um integrador eletrônico para correção automática da dosagem. Um potenciômetro mestre possibilitava o aumento ou redução da produção horária em função das demandas da praça de lançamento. Por trabalhar com materiais mais abrasivos do que solos, as pás metálicas dos misturadores para CCR requerem ligas especiais para reduzir os intervalos de manutenção. Uma central de produção contínua requer um silo-pulmão para absorver pequenas interrupções momentâneas da praça de lançamento sem a necessidade da parada total da produção. Em Capanda a capacidade deste silo era de 20 m3.

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Figura 39: Centrais de concreto de mistura contínua, em Nova Olinda (E) e Capanda (D)

As centrais contínuas devem ser dotadas de um by-pass para eventual desvio de parte da produção, o que é conveniente para evitar enviar para a barragem CCR fora de especificação, o que é comum acontecer no início da produção. Este dispositivo é útil também para amostragem do CCR para ensaios, ou ainda para alimentar outros meios de transporte. 5.2.3 - Controle de Qualidade 5.2.3.1 – Inspeções e Aferições Semanalmente ou sempre que ocorrer alguma anomalia na produção é recomendado realizar uma inspeção dos equipamentos seguindo um check-list previamente estabelecido em conjunto com o fabricante dos mesmos. Devem ser verificadas as condições do sistema adutor de água, sistema de abastecimento de cimento, silos, dosadores, misturadores e pontos de transferência. Conforme a confiabilidade do sistema de dosagem, as aferições devem ser quinzenais ou mensais, sempre após as manutenções. Geralmente são praticadas as seguintes tolerâncias ou desvios máximos para os dosadores: cimento e água 1%; agregado miúdo 2%; agregado graúdo 3%. Em projetos menores ou com equipamentos menos sofisticados pratica-se desvios máximos de 3% para todos os materiais. Quando utilizados aditivos, adota-se desvio máximo de 5%. 5.2.3.2 – Correções a Ajustes nas Dosagens Na barragem de Capanda, sob condições climáticas favoráveis, a umidade dos agregados era determinada a cada 2 horas para o agregado miúdo e a cada turno para os graúdos; sob clima instável esta atividade era contínua. Amostras de CCR eram coletadas também a cada 2 horas, intercaladas com a amostragem dos agregados, para verificação da consistência Vê-Be da mistura fresca peneirada na malha de 38 mm, e da umidade e teor de finos na fração

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peneirada na malha de 19mm. Os ensaios na fração peneirada em 19 mm demonstraram maior comodidade, precisão e eficácia comparativamente aos ensaios na fração integral, visto que contemplam cerca de 75% da massa da mistura e contém a matriz fina (pasta), principal responsável pela trabalhabilidade do CCR. Nos estudos de laboratório a quantidade ótima de água do CCR de Capanda foi determinada em 102 kg/m3, equivalente a um teor de umidade de 4,3% no CCR integral. Na fração peneirada, esta umidade correspondia a 6,3%. Na prática, tal umidade medida na central de concreto era efetivamente empregada no período noturno. Em dias quentes, com incidência de ventos e baixa umidade relativa dor ar, o teor de umidade no CCR peneirado necessitava ser elevado a até 8,5%, de forma a compensar a forte evaporação após transporte e lançamento. Esta prática foi subsidiada por ensaios comparativos em amostras coletadas nas centrais de produção e na praça antes da compactação. 5.2.3.3 – Amostragem para Ensaios de Controle O controle de qualidade da produção dos concretos é exercido através da coleta rotineira de amostras de concreto e de seus materiais constituintes nas próprias centrais de concreto. Quanto o laboratório for distante, deve ser implantada uma pequena instalação específica junto as centrais. Em Capanda as amostras de CCR eram coletadas a cada turno de trabalho, ou a cada 2.000 m3 produzidos, tomando-se 4 corpos de prova cilíndricos F25 x 50 cm para ensaios de densidade e posteriormente de resistência a compressão. Os materiais (água, cimento e agregados) eram amostrados semanalmente

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5.3 - TRANSPORTE 5.3.1 - Transporte por Caminhões O transporte por caminhões caçamba para solos, rodoviário ou fora-de-estrada, é o meio de transporte mais comum e praticamente adotado em todas as obras de CCR, mesmo que parcialmente, devido a sua grande flexibilidade e acesso aos diversos pontos da obra, e raramente necessitam de adaptações especiais. Em praças de grandes dimensões é comum o emprego de caminhões rodoviários “trucados” com capacidade de 10m3, como em Capanda - Figura 49. Em praças menores estes caminhões apresentarão dificuldade de manobra e danos à camada acabada, sendo então mais adequados e econômicos os caminhões “toco”, como em Nova Olinda e Picada – Figura 40.

Figura 40: Transporte de CCR com caminhões caçamba comuns, em Nova Olinda (E) e Picada (D).

Em praças estreitas, porém extensas, como em Cana Brava, caminhões fora-de-estrada proporcionam maior produtividade (9 m3/viagem – Figura 41E) sem causar danos à camada acabada. Em determinadas situações com dificuldades extremas de acesso, como no caso da barragem de Miel I, podem ser necessários caminhões articulados de 3 eixos devido a sua excepcional capacidade de tração e facilidade de manobras. Nesta barragem foram empregados 6 caminhões Volvo A-25 que transportaram 8 m3 por viagem (Figura 42), que naquelas condições produziram em média 151 m3/h, com máximo mensal de 253 m3/h. Quando trafegam em acessos externos os caminhões deverão ter seus pneus limpos antes de entrar na praça de lançamento, o que é feito com jatos de ar comprimido e água, conforme Figura 41.

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Figura 41: Limpeza dos pneus dos caminhões antes de entrar na praça de lançamento, em Cana

Brava (E) e Peixe (D).

Figura 42: Transporte de CCR com fora-de-estrada articulado na barragem de Miel I.

5.3.2 - Transporte por Correias O transporte por correias é particularmente indicado para grandes obras de CCR onde seja necessário elevado ritmo de construção, como na barragem de Olivenhain com 778 m de extensão, 94 m de altura máxima e volume de 1.070.000 m3, Figura 43, onde foram utilizadas correias desde as centrais até a barragem, e caminhões para distribuição dentro da barragem. Com este sistema foram obtidos os recordes norte-americanos de 225.125 m3/mês e 12.195 m3/dia.

Figura 43: Barragem de Olivenhain - EUA, utilizado transporte misto, com correias e caminhões.

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Em grandes barragens situadas em locais de difícil acesso como vales estreitos, nem sempre é possível prover continuamente acessos para caminhões, e as correias tornam-se praticamente a única opção viável. Este foi o caso da barragem Miel I, implantada numa profunda garganta (vide Figura 04), onde foi contratado um sistema de lançamento contínuo junto a Rotec Industries, constituído por: § Sete correias transportadoras com comprimento total da ordem de 1 km; § Um tower crane 2500 adaptado para 3300 tm de capacidade; e § Um crawler placer para 600 m3/h.

Os desenhos da Figura 44 ilustram o sistema, que transportou o CCR desde a central de concreto até a praça de lançamento na barragem. Ressalta-se que foi necessário escavar um túnel com 325 m para passagem das correias, de modo a acessar uma plataforma na altura média da barragem.

Figura 44: Sistema de transporte de CCR por correias para a barragem Miel I.

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Somente para a primeira etapa o concreto foi transportado por caminhões, tendo em vista as irregularidades da fundação, tratadas com concreto dental. Foram adotados caminhões articulados Volvo A-25 com um dispositivo composto de aletas metálicas em angulo, soldadas na parte inferior da caçamba e em suas laterais, para reduzir a segregação do CCR no momento de descarga. A instalação do sistema Rotec teve inicio com a montagem do Tower Crane 3000, e para tal foi necessário construir uma fundação em concreto onde foi ancorada a sua base. As fotos da Figura 45 ilustram o sistema desde a central de concreto até a praça de lançamento, esta em duas situações distintas.

Figura 45: Sistema de correias e Tower Crane para transporte de CCR na barragem Miel I.

O lançamento de CCR na barragem foi subdividido em três etapas construtivas, sendo a primeira, já mencionada, com caminhão, com os quais foram lançados cerca de 167.000 m3 (10% do total da barragem).

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Na segunda etapa utilizou-se o sistema Rotec pleno, com Tower Crane e correias acopladas ao Crawler Placer, conforme ilustrado na seqüência de fotos da Figura 46. Foram obtidas produtividades medias mensais de 268 m3/h, com máximo mensal médio de 293 m3/h, onde foi obtido o pico de 111.000 m3/mês.

Figura 46: Transporte de CCR com Tower Crane e Crawler Placer na barragem Miel I.

Na terceira e última etapa utilizou-se sistema misto, com o Tower Crane alimentando caminhões dentro da barragem conforme Figura 47, tendo em vista que a reduzida praça de trabalho próximo a crista da barragem tornou inadequado o uso do Crawler Placer. Nesta etapa, correspondente aos últimos 13 m de altura, a

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produtividade média inicial foi de 196 m3/h, reduzindo-se na crista para 66 m3/h, com media geral de 113 m3/h. À partir de determinada altura o lançamento de argamassa de ligação com guindaste e caçambas (vide Figura 48E) tornou-se crítico, devido a necessidade de uso deste guindaste também em apoio a outras atividades na barragem, inclusive ao vertedouro. Foi então necessário transportar a argamassa também mediante correias para abastecimento de caminhões betoneira, mesmo sacrificando um pouco a produção do CCR, já que não se poderia avançar com CCR sem a argamassa prévia. Vide Figura 48D.

Figura 47: Transporte de CCR com Tower Crane e caminhões na barragem Miel I.

Figura 48: Transporte de argamassa de ligação com guindaste (E) e correias (D) em Miel I.

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O emprego deste sistema fez necessário instalar um guindaste Peiner VTN 1401 em determinada altura (vide Figura 47E), para desmontagem e retirada do Tower Crane, que também foi empregado para apoio na construção do vertedouro. Além das produtividades nas diversas etapas já informadas anteriormente, os seguintes dados da barragem de Miel I cabem registro: § Volume máximo mensal: 111.000 m3 § Volume máximo mensal diurno: 63.740 m3 § Volume máximo mensal noturno: 56.630 m3 § Volume máximo diário em dois turnos: 7.143 m3 § Volume máximo diário diurno: 3.650 m3 § Volume máximo diário noturno: 3.930 m3 § Volume máximo em 1 hora: 408 m3 § Volume máximo médio em um turno: 347 m3 § Horas médias programadas por dia: 20:00 hs § Horas médias efetivamente trabalhadas/dia: 13:54 hs § Índice de produção médio geral na barragem: 223,2 m3/h § Índice de mão de obra direta: 0,485 h/m3 § Índice de mão de obra indireta: 0,071 h/m3 § Índice total de mão de obra: 0,556 h/m3

Frota de equipamentos dentro da barragem:

§ Trator de esteira Caterpillar D5M 1 § Trator de esteira FiatAllis FD9 1 § Carregadeira John Deere 644G 2 § Rolo compac. vibro tandem Cat 634 - 11,7 t 2 § Rolo compac. vibro Dynapac – 2,5 t 2 § Caminhão betoneira 6 m3 2 § Mini carregadeira Caterpillar 216 1 § Placas vibratórias 2 § Compactadores manuais de impacto 2 § Vassoura mecânica 2 § Joint Inserter 2 § Misturador de calda 1

Os índices de mão de obra acima se referem ao ciclo produtivo completo, ou seja, lançamento, compactação, adensamento, arremates, cura e limpeza. 5.3.3 – Transporte por Gravidade - Chutes Trata-se de um dos processos mais econômicos para transporte de CCR, que obviamente é aplicável somente quando a central de concreto encontra-se em cota superior a da barragem, ou pelo menos acima de uma porção significativa da mesma, conforme ocorreu na barragem de Capanda, Figura 49.

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Figura 49: Transporte de CCR por gravidade, com chutes livres e dissipadores

Para reduzir a velocidade de queda e evitar a segregação do CCR são necessários dissipadores de energia. Devido ao desgaste, foi necessária freqüente manutenção nos dissipadores, mediante substituição de chapas de aço. Devido a configuração inclinada, os tubos Alvenius, com 35 cm de diâmetro, também apresentavam desgaste (na geratriz inferior) sendo girados 90 graus a cada parada para manutenção, o que ocorria uma vez por semana.

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Por esta razão foram instaladas duas linhas de chutes, de modo que enquanto uma linha fornecia concreto outra recebia manutenção. Foi realizado um único teste de alimentação de concreto convencional pelos chutes, que se mostrou factível. Entretanto, devido ao planejamento em etapas, durante o uso dos chutes a barragem sempre contou com rampa de acesso por jusante, não sendo necessário insistir neste processo já que os caminhões-betoneira ingressavam diretamente na praça de lançamento. 5.3.4 – Transporte por Gravidade – Vacum Chutes Uma alternativa muito interessante adotada pelos chineses na barragem de Jiangya é o vacum chute. Trata-se de uma calha metálica coberta com manta de borracha montada de forma convexa, o que reduz a quantidade de ar no seu interior. Vide Figura 50. A passagem no concreto provoca a dilatação da manta (e = 5mm), criando uma pressão negativa - “vácuo” – que reduz a velocidade do fluxo e impede a aceleração e a segregação dos agregados graúdos, de maior inércia. A bibliografia relata que nesta barragem a altura do chute atingiu 100m, obtendo produções da ordem de 170 m3/h, isenta de segregação.

Figura 50: Transporte de CCR por gravidade, com vacum chutes – China.