Como as inovações de estacas e a engenharia personalizada estão moldando a construção

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A indústria da construção dá alto valor a equipamentos construídos sob medida, projetados para eficiência e confiabilidade. Pós-Covid, fabricantes e operadores de equipamentos surgiram com maior conscientização sobre um impulso global em direção à sustentabilidade e a necessidade de resiliência da cadeia de suprimentos de fabricação.

Os equipamentos de vibroestaque usam vibrações verticais para cravar estacas no solo, reduzindo a perturbação do solo e a geração de resíduos para melhorar a eficiência do local e as metas de produtividade.

As crescentes demandas em estaqueamento e melhoria do solo decorrem da expansão da infraestrutura e construção, tanto global quanto localmente. Urbanização, atividades industriais e a necessidade de fundações estáveis em todas as condições do solo estão impulsionando esse mercado.

A conexão entre durabilidade da máquina de empilhamento, tempo de inatividade reduzido e consciência ambiental está se tornando cada vez mais evidente. Onde talhas são usadas, os requisitos de potência, velocidade, precisão e confiabilidade se cruzam.

Para OEMs, a aquisição de componentes duráveis é essencial, não apenas para o desempenho operacional, mas também para atender aos padrões ambientais, sociais e de governança corporativa (ESG).

O mercado global de máquinas de estaqueamento ultrapassou US$ 5 bilhões em 2023, com uma taxa de crescimento anual projetada de 4,2% até 2030, de acordo com a Grandview Research. Projetos de energia renovável, como eólica, solar e geotérmica, são os principais impulsionadores desse crescimento, pois a energia sustentável impacta a construção comercial e residencial.

As atitudes de construção estão se afastando de métodos ineficientes e poluentes. Há um foco maior em melhorar a eficiência do local, reduzir o uso de energia e cortar emissões, impulsionado por custos crescentes, regulamentações mais rigorosas e pressões ambientais.

Em 2023, a Federation of Piling Specialists (FPS) sediada no Reino Unido introduziu uma carta de sustentabilidade para apoiar a redução de carbono e práticas ESG mais amplas. A carta define padrões mínimos para os membros, abrangendo tanto as operações do local quanto as práticas corporativas.

O fórum internacional de sustentabilidade Construction21 recentemente estabeleceu uma conexão entre o impacto ambiental e o tempo de inatividade não planejado que pode resultar de problemas de manutenção de equipamentos.

Projetos estendidos podem afetar a poluição atmosférica e de nível de superfície, pois uma janela maior é criada para escoamento potencial ou degradação de habitat. Permanecer competitivo requer evitar armadilhas ambientais e regulatórias e, ao mesmo tempo, mitigar estouros de tempo e custo.

Pressões sobre os empreiteiros de estaqueamento
A Roger Bullivant Limited fabrica máquinas como o novo Vibro Piling Rig 4500, na foto, para uso em aplicações de estaqueamento e melhoria do solo.

Os empreiteiros de estaqueamento enfrentam uma pressão crescente para otimizar a eficiência do local, ao mesmo tempo em que reduzem o desperdício e maximizam a flexibilidade da instalação, otimizando métodos para melhorar a estabilização do solo e aprimorando as propriedades geotécnicas de solos fracos.

Diferentes métodos são empregados para atender às demandas de qualidade, profundidade e carga do solo com técnicas como colunas de pedra vibratória, perfuração rotativa e deslocamento helicoidal contínuo, selecionadas com base nas condições específicas do local e nos requisitos do projeto.

Os equipamentos de estaqueamento são máquinas complexas que devem ser projetadas para aplicar força substancial com grande precisão. Os operadores dependem de equipamentos adaptados para atender aos requisitos específicos do local, regulamentações ambientais, portarias locais e necessidades de produtividade.

O atrativo das colunas de pedra vibratória em setores como construção comercial e residencial é sua capacidade de aumentar a densidade e a resistência do solo, minimizar o risco de propagação de contaminantes e não produzir resíduos.

Isso pode ser ideal para condições de solo fraco e irregular que precisam de maior capacidade de suporte de carga do solo, ajudando a mitigar problemas de recalque e agilizando a consolidação, sendo particularmente útil para projetos que envolvem solo contaminado.

Confiando na produtividade

Roger Bullivant, especialista do setor de construção, fabrica máquinas para uso em suas próprias aplicações de estaqueamento e melhoria do solo. Eles buscavam uma solução de engenharia para resolver problemas de desempenho e confiabilidade de componentes de guincho que resultavam em horas perdidas e velocidade reduzida no campo.

Problemas na cadeia de suprimentos de mão de obra de fabricação pós-pandemia foram atribuídos à disponibilidade flutuante de peças e atrasos na produção. Para formar uma solução, a Roger Bullivant Limited fez parceria com a Koppen & Lethem, uma desenvolvedora de equipamentos hidráulicos sediada no Reino Unido e distribuidora de produtos Paccar Winch, incluindo guinchos e talhas Braden.

A Koppen & Lethem trabalhou em estreita colaboração com o fabricante da máquina de estaqueamento para projetar um sistema de elevação bidirecional personalizado, adaptado às suas especificações e requisitos, facilitando uma avaliação completa das necessidades e colaboração entre as equipes de engenharia. Eles se propuseram a reimaginar uma elevação de estaqueamento bidirecional com um design de loop fixo onde os cabos são firmemente ancorados em ambas as extremidades � para garantir posicionamento preciso e operação consistentemente eficiente.

Essa abordagem foi apoiada por imagens detalhadas do equipamento Roger Bullivant e configuração única de guincho. Desafios de design e operacionais foram destacados, juntamente com expectativas claras para garantia de qualidade e capacidades de peças e produção que suportariam desempenho de máquina de alto ciclo de trabalho, eficiência do local e longevidade do componente.

Para atender a essas demandas, a Braden projetou uma variação de seu CH210A para criar um guincho 'looping' bidirecional com 21.000 lb de tração de linha de primeira camada. Uma parte da linha enrola enquanto a outra enrola para fora, para controle avançado e manipulação da cabeça de perfuração. O novo sistema foi integrado à máquina Vibro Piling 4500 da Roger Bullivant Limited, melhorando significativamente a precisão, a produtividade e a durabilidade dos componentes.

De acordo com Gavin Davies, gerente geral da Koppen & Lethem, o foco era criar uma solução confiável que pudesse suportar as altas demandas do mercado. “Aumentar a produtividade é rei�, ele observou, enfatizando a importância da precisão e do desempenho nas operações de estaqueamento.

Habilitado para cabo duplo
Os equipamentos de estaqueamento são projetados para aplicar força substancial com grande precisão. Onde talhas são usadas, os requisitos de potência, velocidade, precisão e confiabilidade se cruzam.

Os elevadores Braden da série CH são projetados para suportar as condições exigentes de operações de construção pesada com uma embreagem de avanço e engrenagem de redução planetária selada de alta eficiência para desempenho de serviço contínuo.

A nova variação do guincho CH210A apresenta um sistema de laço com cabos firmemente ancorados em ambas as extremidades, garantindo posicionamento preciso e operação consistente.

Comparado a uma especificação padrão de 200 bar, o guincho projetado para a especificação de equipamento de estaqueamento vibro OEM da máquina de estaqueamento pode lidar com pressões operacionais mais altas, trabalhando em conjunto com um motor de pistão que pode operar a 300 bar. Isso permite maior força ao cravar ou extrair estacas em condições de solo densas ou desafiadoras.

Diz-se que o design do guincho garante mais controle sobre o equipamento, reduzindo o tempo de inatividade e melhorando a eficiência do local. O sistema pode utilizar melhor cabos de aço de maior resistência e foi projetado para maior vida útil em RPM mais alto e torque de entrada mais alto.

“O guincho de loop CH210 era uma especificação difícil�, disse Davies. “Uma parte do cabo vai por cima e é montada na parte superior e uma é montada por baixo, pode ser puxada para cima e para baixo.�

“Estaqueamento é um setor de mercado competitivo, o valor pelo dinheiro é crucial�, ele continuou. “O que nós fizemos foi montar os cabos em ambas as extremidades dentro do tambor de elevação. O tambor era ranhurado, pois o gerenciamento da corda era crucial.�

O custo real do tempo de inatividade não planejado

Quando o equipamento de construção falha, isso não só aumenta o custo de propriedade, mas também estende os cronogramas do projeto. Projetos prolongados podem levar a consequências ambientais negativas, como aumento de emissões e escoamento, ao mesmo tempo em que afetam as percepções do perfil de sustentabilidade da empresa.

De acordo com a Aberdeen Strategy & Research, o custo médio do tempo de inatividade em todos os setores foi estimado em US$ 260.000 por hora em 2016, o que equivale a aproximadamente US$ 340.000 por hora hoje, ajustado pela inflação. Reduzir o tempo de inatividade ajuda a cortar custos de mão de obra, aumentar a eficiência do local e reduzir as pegadas de carbono, alinhando-se com as metas ESG.

Técnicas como a estaca vibratória, que não produzem resíduos e podem ajudar a mitigar o escoamento de poluentes no canteiro de obras, aumentando a eficiência do local e reforçando a conservação ecológica, passaram por desenvolvimentos importantes nas últimas décadas.

A otimização do desempenho em componentes de elevação desempenha um papel fundamental na mitigação de paradas de trabalho inesperadas e na extensão da vida útil do equipamento de estaqueamento.

Para OEMs como Roger Bullivant, em um setor onde o tempo de inatividade pode impactar diretamente os resultados ambientais e financeiros, otimizar os relacionamentos da cadeia de suprimentos de fabricação, o desempenho dos componentes do guincho e a confiabilidade da máquina de estaqueamento pode ser considerado essencial.

“Nas décadas de 1970 e 80, em todas as indústrias do Reino Unido e suspeito que mais no mundo todo, costumava haver salas cheias de engenheiros�, disse Davies. “Uma pessoa que cuida de guinchos, havia uma equipe de hidráulica, uma equipe de eletrônica.

Uma variação do BRADEN CH 210A, um guincho bidirecional “looping�, foi projetado para atender aos requisitos de aplicação da Roger Bullivant Limited.

“Nos OEMs de pequeno e médio porte, grandes departamentos de engenharia não existem mais. Então, a engenharia especializada, como o guincho, a hidráulica, o controle remoto, é realizada pela Koppen & Lethem em nome do OEM. Tudo o que fazemos é individualizado para o cliente. É isso que eles esperam de nós.�

Futuro do mercado de máquinas de estaqueamento

O mercado de máquinas de estaqueamento continua crescendo à medida que projetos de infraestrutura que exigem soluções dinâmicas de melhoria e estabilização do solo impulsionam a demanda por equipamentos alinhados aos objetivos de sustentabilidade e aos requisitos operacionais das empresas de construção.

A Roger Bullivant Limited já está incorporando talhas de estaqueamento CH210A adicionais em sua frota de equipamentos especiais, aprimorando ainda mais suas capacidades de melhoria do solo e melhorando a eficiência de combustível.

Andrew Clarke, gerente nacional de operações de estacas, Roger Bullivant Limited, disse: “A introdução da nova plataforma 4500 Vibro Piling é outra grande adição à nossa frota, fortalecendo as capacidades do nosso departamento de GI e melhorando a eficiência de combustível e as emissões. Portanto, nos ajudando a atingir as metas de redução da nossa pegada de carbono até 2030.�

Soluções de engenharia personalizadas para as necessidades do cliente são uma peça crítica em um espaço competitivo. Ao manter o equipamento operacional e evitar atrasos desnecessários, as empresas de construção podem atingir as metas ESG ao mesmo tempo em que reforçam a produtividade do local.

Todd Razor é um contador de histórias do Centro-Oeste dos EUA que aborda pessoas do setor e tendências em tecnologias de construção, manufatura e movimentação de materiais em todo o mundo.

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