A normalização dos equipamentos de elevação

A elevação é um processo simples de se aumentar a capacidade de transporte: uma carga arrastada, ao ser inclinada, tem reduzida sua área de contato com o solo, o que diminui o atrito. Logicamente, este procedimento cobrava um preço, em esforço de elevação, o que não permitia que fosse executado por períodos e percursos indefinidos, por um único indivíduo. Entre estas noções e a invenção da roda, a humanidade teve de se acostumar com o comportamento dos objetos cilindriformes. À medida que se descobriu que troncos e toras poderiam simplificar a movimentação de cargas, os humanos se depararam com o problema de erguê-las para cima das toras, o que iniciou a necessidade da elevação de cargas. Os equipamentos usados para elevação de cargas precisam obrigatoriamente cumprir as normas técnicas.

elevação2Da Redação –

As atividades de transporte e levantamento de cargas pesadas estão sempre presentes nas operações de montagem. Tão importantes quanto rigorosas, elas exigem muita atenção e experiência, para que possam ser executadas com eficiência e segurança. Os equipamentos e acessórios para operações de elevação devem ser escolhidos em função do peso, volume e centro de gravidade; da altura de içamento; das condições do terreno, inclusive obstáculos existentes no local; e das condições climáticas.

Com as informações do levantamento, pode-se consultar os equipamentos e acessórios a utilizar; definir um plano de levantamento; o plano de levantamento poderá ser de caráter formal ou informal, de acordo com a complexidade da operação. na preparação do levantamento, as cargas deverão ser amarradas por meio de cabos de aços, cintas ou corretes. E certas circunstância, as cargas poderão ser mantidas estabilizadas e/ou suspensas a determinada altura por pilhas de dormentes, estruturas tubulares, etc.

Os equipamentos manuais de pequeno porte incluem os macacos hidráulicos e mecânicos; os cilindros hidráulicos; as talhas de arraste, de corrente e de engrenagens; as talhas pneumáticas e elétricas; os guinchos manuais, pneumáticos, elétricos e diesel; as torres de elevação com plataforma de trabalho; os sistemas de roldanas, simples ou múltiplas; os balancins. As talhas manuais podem ser portáteis para uso em serviços de montagem ou manutenção. É recomendável que sejam de corrente em função da sua resistência. Devem ser equipadas com freio de carga mecânico que permita controlar a velocidade de subida e descida da carga.

A capacidade de carga das talhas deve estar claramente posicionada no corpo da talha, bem como o trilho também deve ter assinalada sua capacidade de carga. As talhas devem estar seguramente presas aos seus suportes através de travas ou manilhas e as talhas podem ser sustentadas em estrutura rígida (trilhos) ou por ganchos. Quando suspensas por ganchos, devem ser providos com trava que não permitam o escape da talha.

Já as  talhas elétricas devem ser providas com limite de fim de curso que não permita ao cabo de aço sobre enrolar no tambor e romper-se e os trilhos por onde correm as talhas devem ter batente de fim de curso para evitar a queda da talha.

O tambor das talhas com entalhe simples para acomodação do cabo deve ser livre de projeções que possam danificar o cabo, deve-se usar as talhas que apresentem cabos, correntes, ganchos e demais componentes em adequadas condições de uso. Manter mãos e dedos distantes de pontos de pinçamento e não permanecer sob cargas suspensas.

Os equipamentos de médio ou grande porte incluem os guindastes fixos, telescópios e treliçados; as gruas de torre telescopia, automontáveis, sobre sapatas ou trilos; as pontes rolantes e pórticos rolantes; as monovias (talhas datadas de movimento de translação). As pontes rolantes estão presentes nas áreas de produção e almoxarifados, para movimentação de cargas internas. Normalmente, são suportadas pela própria estrutura metálica ou de concreto das instalações.

No caso de terem estrutura de sustentação própria, são chamados de pórticos rolantes, ou pontes-pórticos. Os guindastes são os equipamento de elevação de cargas fundamentais na maioria dos serviços de montagem, cujas características principais são sua grande mobilidade.

Os equipamentos para içamento incluem as roldanas que devem ter as superfícies lisas e livres de defeitos que possam causar danos aos cabos. As roldanas que levam cabos que podem ser temporariamente descarregados devem ser providas de protetores ou guias ou outros dispositivos apropriados para guiar o cabo de volta para a ranhura quando a carga for aplicada novamente.

Ao usar cabos de içamento, devem ser seguidas as recomendações do fabricante do guindaste. A carga nominal dividida pelo número de pernas de cabo não deverá exceder 20% da resistência de ruptura do cabo nominal. O sistema de soquetes (fixação do cabo à manilha) deverá ser realizado da maneira especificada pelo fabricante do equipamento.

Se uma carga for suportada por mais de uma perna de cabo a tensão nas pernas deverá ser equalizada. Os ganchos devem possuir trava de segurança e não poderão ser sobrecarregados, observando sempre as recomendações do fabricante.

Os retentores da lança deverão ser instaladas de forma a limitar o curso da lança além de um ângulo acima da horizontal indicado no manual de operação do fabricante. Os guindastes serão equipados com um indicador de ângulo de lança e um dispositivo duplo bloqueio. O jipe dos guindastes telescópicos só poderão ser montados ou desmontados por pessoas capacitadas, normalmente o próprio operador do guindaste.

As capacidades de carga são baseadas na competência estrutural do guindaste e sua margem de estabilidade. A capacidade de um guindaste com um comprimento específico de lança e raio de serviço está relacionada na tabela de capacidade do fabricante. Esta tabela é o guia para este guindaste, porque cita os limites para os quais os componentes foram projetados.

A tabela de capacidade indicará os limites que são baseados na competência estrutural, nos componentes do guindaste que podem ceder antes que ele se incline, ou nos limites que, se forem excedidos, causarão sua inclinação. Em nenhuma condição devem ser ultrapassados os limites de carga especificados pelo fabricante.

A margem de estabilidade do guindaste baseia-se na carga que pode levá-lo a inclinar ou balançar quando a lança estiver em sua direção menos estável, isto é, estendida para o lado. A inclinação ocorre quando as rodas ou esteiras do lado oposto da lança saem de sua posição inicial sem carga. A carga nunca deverá ser içada acima deste ponto. As capacidades relacionadas na tabela refletem uma margem de segurança de 15 a 25% abaixo do peso real de inclinação.

A NBR 8400-1 de 06/2019 – Equipamentos de elevação e movimentação de carga – Regras para projeto – Parte 1: Classificação e cargas sobre as estruturas e mecanismos, além da classificação em grupos, estabelece as cargas e suas combinações a serem levadas em consideração ao projetar equipamentos ou partes de equipamentos de elevação de carga, bem como as condições de resistência e estabilidade a serem observadas para as várias combinações de carga. Não é aplicável aos seguintes equipamentos: guindastes móveis com lança sobre pneus de borracha sólida ou pneumáticos, esteiras de lagartas, caminhões e reboques; equipamentos de elevação produzidos em série; talhas elétricas; talhas pneumáticas; acessórios para içamento; talhas manuais; plataformas de elevação, plataformas de trabalho; guinchos; macacos, tripés, aparelhos combinados para tração e içamento; empilhadeiras; equipamentos para manuseio de materiais em granel.

É necessário distinguir a grande variedade de equipamentos abrangidos pelas normas de projeto. É óbvio que um equipamento de elevação de carga com ciclo de trabalho rápido e altas velocidades não é projetado do mesmo modo que outro equipamento de pequeno porte para tarefas ocasionais. Para este equipamento não pode haver dúvidas quanto à necessidade de executar todas as verificações que parecem necessárias, para garantir a segurança do equipamento.

Portanto, o fabricante deve decidir, em cada caso específico, quais partes do equipamento que ele está projetando devem ser analisadas e aquelas para as quais o cálculo é desnecessário. Isto porque ele teria com antecedência a certeza de que os cálculos somente confirmam um resultado favorável. Como é o caso de um componente padronizado que está sendo utilizado e que já foi devidamente verificado ou para verificações específicas previstas neste documento técnico, que certamente levam a um resultado favorável, dependendo da aplicação.

Se forem considerados, por exemplo, os cálculos para verificação à fadiga, é muito fácil observar que certas verificações são desnecessárias para equipamentos de serviços leves ou moderados, pois elas sempre levam à conclusão de que os casos mais desfavoráveis são aqueles resultantes da verificação da segurança em relação ao limite elástico, ruptura ou estabilidade. Estas considerações mostram que os cálculos realizados de acordo com as normas de equipamentos elevação de carga podem tomar uma forma muito diferente de acordo com o tipo de equipamento que está sendo projetado.

No caso de uma máquina simples ou de uma máquina que contém componentes padronizados, podem ser realizados de forma resumida, sem prejudicar a conformidade da máquina com os princípios estabelecidos nas normas de projeto. Algumas explicações são desejáveis para o comprador, que pode se sentir desnorteado pela extensão do documento e confuso ao se deparar com a variedade de opções apresentadas que, todavia, é necessária se for levada em consideração a grande diversidade de problemas a serem resolvidos.

Na verdade, a única questão importante para o comprador é especificar o serviço que ele espera de seu equipamento e, se possível, fornecer alguma indicação do regime de trabalho dos vários movimentos. Quanto ao serviço a ser executado pelo equipamento, dois fatores devem ser especificados, ou seja: a classe de utilização, conforme determinado em 6.1.2.2; o espectro de carga, conforme determinado em 6.1.2.3.

Para obter o número de ciclos de elevação que determina a classe de utilização, o comprador pode, por exemplo, encontrar: o número de ciclos de elevação que o equipamento terá, em média, a cada dia de utilização; o número médio de dias de uso ao ano; o número de anos após o qual o equipamento pode ser considerado como tendo necessidade de substituição. De forma similar, o espectro de carga pode ser calculado por uma equação simplificada (ver 6.1.2.3). Em nenhum caso os cálculos requerem um alto grau de precisão, sendo mais de natureza de estimativas do que cálculos precisos.

Além disso, os números de ciclos de elevação que determinam as classes de utilização não constituem valores assegurados. Eles são meramente valores-guia que servem como base para os cálculos de fadiga e correspondem à vida média esperada com um grau de segurança razoável, contanto que o equipamento projetado de acordo com as regras de projetos atuais, seja utilizado sob as condições especificadas pelo cliente em seu edital de concorrência e que também seja operado e mantido regularmente em conformidade com as instruções do fabricante.

Caso o comprador não seja capaz de determinar a classe de utilização e o espectro de carga, ele pode limitar-se somente a declarar o grupo de estrutura no qual o equipamento deve ser classificado. Um guia para a escolha do grupo é fornecido na tabela abaixo, que não é obrigatório, porém fornece exemplos simples que, por comparações, pode facilitar a seleção. No caso de mecanismos, também devem ser especificados: a classe de utilização, conforme especificado em 6.1.3.2; o espectro de carga, conforme especificado em 6.1.3.3.

A mesma observação se aplica em relação ao equipamento como um todo. As Tabelas A.1 a A.3 (disponíveis na norma) podem ser utilizadas para facilitar a determinação da classe de utilização. Com base na classe de utilização do equipamento, estas tabelas possibilitam a determinação do número total de horas de trabalho para o mecanismo, de acordo com a duração média de um ciclo de trabalho e a relação entre o tempo operacional do mecanismo e a duração do ciclo completo.

A Tabela 8 (disponível na norma) pode ser utilizada como um guia pelo comprador que deseja simplesmente escolher um grupo para cada um dos mecanismos que quer combinar com o equipamento. Como regra geral, o comprador não precisa fornecer outras informações para o projeto do equipamento, exceto para o descrito a seguir: a área das cargas içadas expostas ao vento, se esta área for maior que aquelas estabelecidas em 6.2.4.1.2; o valor da velocidade do vento, onde as condições locais são consideradas para requerer um projeto para um vento fora do serviço maior que aquele estabelecido em 6.2.4.1.2.

O projeto de um equipamento de elevação e seus componentes deve levar em consideração as tarefas que devem ser executadas durante seu uso. Para esta finalidade, a classificação em grupo inclui: o equipamento em geral; os mecanismos individuais em geral; os componentes estruturais e mecânicos. Esta classificação tem dois critérios como base: a duração total do uso do item considerado; a carga no gancho, solicitação ou espectros de tensão aos quais o item é submetido.

Os equipamentos em geral estão classificados em oito grupos, designados pelo símbolo A1, A2…, A8, respectivamente (ver 6.1.2.4), com base em dez classes de utilização e quatro espectros de carga. A duração do uso de um equipamento de elevação significa o número de ciclos de levantamento que o equipamento executa. Um ciclo de levantamento é a sequência completa de operações, iniciando com a carga sendo elevada e terminando no momento em que o equipamento está pronto para elevar a próxima carga.

A duração total do uso é uma duração de uso calculada, considerada como um valor-guia, iniciando quando o equipamento é colocado em operação e terminando quando finalmente é retirado da operação. Com base na duração total do uso, existem 10 classes de utilização, designadas pelos símbolos U0, U1,…, U9. Estas classes são apresentadas na tabela abaixo.

elevação3

Como equipamentos do mesmo tipo podem ser utilizados de várias formas, o agrupamento mostrado na tabela abaixo pode ser considerado somente um modelo. Em especial, quando vários grupos são mostrados como apropriados para um equipamento de um determinado tipo, é necessário verificar, com base na duração total do uso calculada do equipamento e no espectro de carga, em quais classes de utilização e de espectro ele deve ser classificado e consequentemente em qual grupo.

elevação4

Um ciclo de tensão é um conjunto completo de tensões sucessivas, iniciando no momento em que a tensão sob avaliação excede a tensão σm e terminando no momento em que esta tensão estiver prestes a exceder pela primeira vez σm na mesma direção. Portanto, isso representa a tendência da tensão σ ao longo da duração de uso, igual a cinco ciclos de tensão. A duração total do uso é uma duração de uso calculada, considerada um valor-guia aplicado até o tempo de substituição do componente.

No caso de componentes estruturais, o número de ciclos de tensão está sempre relacionado com o número de ciclos de levantamento do equipamento. Determinados componentes podem ser submetidos a vários ciclos de tensão durante um ciclo de levantamento, dependendo de sua posição na estrutura. No entanto, a relação em questão pode ser diferente de um componente para o outro. Uma vez que esta relação seja conhecida, a duração total do uso do componente é derivada da duração total do uso que determinou a classe de utilização do equipamento.

Quanto aos componentes mecânicos, a duração total do uso é derivada da duração total do uso do mecanismo ao qual o componente sob avaliação pertence, levando em consideração a velocidade da rotação e/ou outras circunstâncias que afetem sua operação. Com base na duração total do uso, existem 11 classes de utilização, designadas pelos símbolos B0, B1,…, B10.

Os cálculos estruturais devem ser conduzidos determinando as tensões desenvolvidas em um equipamento durante sua operação. Estas tensões devem ser calculadas com base nas cargas estabelecidas: as cargas principais atuantes sobre a estrutura do equipamento, que se presume esteja parado, nas condições mais desfavoráveis de carregamento; cargas devido aos movimentos verticais; cargas devido aos movimentos horizontais;  cargas devido aos efeitos climáticos.

As várias cargas, os fatores a serem aplicados e o método prático de conduzir os cálculos são examinados. As especificações fornecidas a seguir são utilizadas: carga de trabalho: peso da carga útil içada, mais o peso dos acessórios (blocos de roldanas, ganchos, barras de carga, garras, etc.); peso morto: peso morto dos componentes atuando sobre um determinado elemento, excluindo a carga de trabalho.

As cargas principais incluem: as cargas devido ao peso morto dos componentes: SG; as cargas devido à carga de trabalho: SL; todas as partes móveis consideradas na posição mais desfavorável. Cada elemento estrutural deve ser projetado para a posição do equipamento e magnitude da carga de trabalho (entre zero e a carga nominal de trabalho) que cause a tensão máxima 2 no elemento em questão.

As cargas devido ao movimento vertical originam-se com o içamento da carga de trabalho mais ou menos repentinamente, de acelerações (ou desacelerações) do movimento de elevação e do choque vertical das cargas devido ao deslocamento sobre trilhos. As oscilações causadas pela elevação da carga devem ser levadas em consideração, multiplicando-se as cargas pelo fator denominado “coeficiente dinâmico” Ψ. No caso de elevação de uma carga em uma superfície sem restrição, os efeitos dinâmicos da transferência da carga do solo para o equipamento devem ser levados em consideração pela multiplicação da força gravitacional devido à massa da carga içada por um fator Ψ. A massa da carga içada inclui as massas da carga útil, dos dispositivos de manuseio e de uma porção da massa dos cabos de elevação suspensos ou correntes, etc.

A NBR 8400-2 de 06/2019 – Equipamentos de elevação e movimentação de carga – Regras para projeto – Parte 2: Verificação das estruturas ao escoamento, fadiga e estabilidade estabelece as verificações a serem realizadas para os diversos elementos estruturais considerando os três casos de solicitação definidos na NBR 8400-1 e, se existe margem de segurança suficiente em relação às tensões críticas, as três possíveis causas de falha descritas a seguir: exceder o limite de escoamento; exceder a tensão crítica de flambagem global ou localizada; exceder o limite de resistência à fadiga. As tensões geradas nos diversos elementos estruturais são determinadas para os três casos de solicitação definidos na NBR 8400-1 e uma verificação é realizada para assegurar que há segurança suficiente de um coeficiente n em relação às tensões críticas, considerando as três possíveis causas de falha descritas a seguir: exceder o limite elástico; exceder a tensão crítica de flambagem global ou localizada; exceder o limite de resistência à fadiga.

A qualidade do aço utilizado deve ser estabelecida e as propriedades físicas, composição química e qualidade da solda devem ser garantidas pelo fabricante do material. As tensões admissíveis para os materiais utilizados são determinadas, com referência às tensões críticas para o material. Estas tensões críticas são aquelas que correspondem ao limite elástico (que, na prática, envolve estabelecer a tensão correspondente ao limite crítico para escoamento) ou à tensão crítica de flambagem global ou localizada ou, no caso de fadiga, a tensão para a qual a probabilidade de sobrevivência nos ensaios é de 90%.

As tensões nos elementos estruturais devem ser calculadas com base nos diferentes casos de solicitação examinados na NBR 8400-1, aplicando-se os procedimentos convencionais de cálculo de resistência dos materiais. As verificações requeridas nas normas de projeto para a segurança da estrutura contra falha por escoamento, instabilidade e falha por fadiga não garantem a segurança contra fratura frágil. Para obter segurança suficiente contra fratura frágil, a qualidade do aço deve ser escolhida de acordo com as condições que influenciam a fratura frágil.

As influências mais importantes sobre a sensibilidade à fratura frágil em estruturas de aço são as seguintes: A: efeito combinado da tensão residual longitudinal com a tensão do peso próprio; B: espessura do elemento t; C: influência do frio. As influências A, B, e C são avaliadas em número de pontos. A qualidade do aço requerida depende da soma destes pontos.

As propriedades dos diferentes tipos de aço frequentemente utilizados são fornecidas nas seguintes normas: EN 10025-1, EN 10025-2, EN 10025-6 , EN 10149-1, EN 10149-2, EN 10149-3, EN 10210-1, e EN 10219-1. A qualidade dos aços nestas normas de projeto se refere à propriedade do aço para exibir comportamento dúctil em determinadas temperaturas.

Os aços são divididos em quatro grupos de qualidade. O grupo no qual o aço é classificado é obtido a partir da resistência ao impacto em um determinado ensaio e a uma determinada temperatura. As Tabelas 4, 5, 6 e 7 (disponíveis na norma)compreendem os valores de resistência ao impacto e temperaturas de ensaio para os quatro grupos de qualidade. As resistências ao impacto indicadas são os valores mínimos, sendo os corpos de prova longitudinais e os valores médios dos três ensaios.

Os aços de diferentes grupos de qualidade podem ser soldados. Além das condições descritas para a escolha da qualidade do aço, os seguintes requisitos devem ser observadas: aços não acalmados ou não desoxidados do grupo de qualidade 1 podem ser utilizados para estruturas de equipamentos de manuseio de carga somente no caso de perfis laminados e tubos não excedendo a 6 mm de espessura; elementos com espessura superior a 50 mm não podem ser utilizados para estruturas soldadas de equipamentos de manuseio de carga, salvo se o fabricante possuir uma ampla experiência em solda de chapas espessas.

A qualidade do aço e seu ensaio, neste caso, devem ser determinados por especialistas. Se as partes forem curvadas a frio com uma relação de raio/espessura da chapa < 10, a qualidade do aço deve ser adequada para curvatura a frio. Deve-se lembrar que a fadiga é uma das causas de falha contempladas e, portanto, a verificação à fadiga é um adicional em relação ao limite elástico, flambagem global ou flambagem local.

Se as tensões admissíveis à fadiga, conforme determinado a seguir, forem maiores do que as permitidas para outras condições, isto indica que as dimensões dos componentes não são determinadas pela verificação à fadiga. Há uma relação dos parâmetros que devem ser considerados ao verificar os componentes estruturais à fadiga.

O objetivo deste Anexo A primeiramente é classificar as diversas juntas de acordo com o seu efeito de entalhe, conforme definido e, em seguida, determinar para estes vários efeitos de entalhe e para cada grupo de classificação do componente, conforme definido na NBR 8400-1, 5.1.4 , as tensões admissíveis à fadiga como uma função do coeficiente κ definido em 5.6.4. Estas tensões admissíveis à fadiga foram determinadas como resultado dos ensaios realizados em corpos de prova com diferentes efeitos de entalhe e submetidas a vários espectros de carga.

Elas foram determinadas com base nos valores de tensão que nos ensaios garantiram 90% de sobrevivência, incluindo um fator de segurança de 4/3. Na prática, uma estrutura consiste em elementos que foram soldados, rebitados ou aparafusados e a experiência mostra que o comportamento de um elemento difere bastante de um ponto para o outro.

A região próxima de uma junta constitui invariavelmente um ponto fraco que estará vulnerável, conforme o tipo de junta empregado. Examina-se, desta forma, em primeiro estágio o efeito da fadiga sobre os elementos, distantes de qualquer junta e nas proximidades imediatas das juntas. Em segundo estágio, examina-se a resistência à fadiga dos elementos de junta propriamente ditos (cordões de solda, rebites e parafusos).

A NBR 8400-3 de 06/2019 – Equipamentos de elevação e movimentação de carga – Regras para projeto – Parte 3: Verificação à fadiga e seleção de componentes dos mecanismos estabelece as regras para a seleção de componentes submetidos ao desgaste e para as verificações a serem efetuadas para os elementos mecânicos, considerando os três casos de solicitação estabelecidos na NBR 8400-1, assegurando que haja margem de segurança suficiente em relação às tensões críticas e considerando as três possíveis causas de falha, descritas a seguir: exceder a tensão de ruptura; exceder a tensão crítica de flambagem; exceder o limite de resistência à fadiga. Os componentes do mecanismo são projetados verificando se eles oferecem a segurança apropriada contra falha por ruptura, flambagem, fadiga ou desgaste excessivo.

É particularmente importante evitar superaquecimento ou deflexão que possa interferir no funcionamento correto do mecanismo. Peças sujeitas à flambagem são projetadas em conformidade com a NBR 8400-2:2019, 5.3, verificando se a tensão calculada não excede um determinado limite, que é função de uma tensão crítica, havendo um risco de ocorrer flambagem acima desta tensão.

Para esta verificação, o coeficiente qm é levado em consideração e o seu valor depende do grupo em que o mecanismo é classificado (ver NBR 8400-1:2019, Tabela 21). Algumas considerações gerais relacionadas à verificação de peças à flambagem são fornecidas na NBR 8400-2:2019, Anexo C. A resistência à fadiga de um determinado componente é principalmente determinada: pelo material a partir do qual o componente é construído; pela forma, condição da superfície, estado de corrosão, tamanho (efeito de escala) e outros fatores que produzem concentração de tensão; pela relação κ entre as tensões mínima e máxima que ocorrem durante os diversos ciclos de tensão; pelo espectro da tensão; pelo número de ciclos de tensão.

A resistência à fadiga de um componente mecânico é conhecida somente em casos excepcionais. Geralmente, ela deve ser derivada de características do material e do componente, a partir das leis aceitas referentemente ao seu comportamento. O ponto de partida é fornecido pelo limite de fadiga sob cargas de fadiga de tração alternada (κ = –1) de um corpo de prova polido fabricado do material em consideração.

A diminuição desta resistência à fadiga como um resultado da forma geométrica da peça, da sua condição de superfície, do seu estado de corrosão e do seu tamanho é permitida por meio de fatores apropriados. A partir do limite de fadiga sob cargas alternadas, o limite correspondente para outras relações κ entre as tensões extremas é obtido com o auxílio de um diagrama de Smith, no qual certas hipóteses são feitas quanto à forma da curva de resistência à fadiga.

O limite de fadiga, determinado para o componente real, e em função da relação κ entre as tensões extremas, é tomado como base para a plotagem da curva de Wöhler, em relação à qual certas hipóteses também são feitas. A partir desta curva de Wöhler (a resistência à fadiga sob o efeito exclusivo dos ciclos de tensão, todos tendo a mesma relação κ entre as tensões extremas), a hipótese de Palmgren-Miner de dano acumulado por fadiga pode ser utilizada para determinar a resistência à fadiga de um componente, de acordo com o grupo em que o componente é classificado.

O método descrito para a determinação da resistência à fadiga é aplicável somente aos componentes em que a estrutura do material é homogênea em toda a seção que está sendo considerada. Ele não pode, deste modo, ser utilizado no caso de componentes que foram submetidos a tratamento superficial (ou seja, nitretação, cementação). Nestes casos, a resistência à fadiga pode ser derivada da curva de Wöhler somente se ela tiver sido determinada em relação aos componentes que foram fabricados do mesmo material, com um formato e tamanho comparáveis e que tenham sido submetidos exatamente ao mesmo tratamento superficial.

A verificação da resistência à fadiga somente precisa ser realizada para o caso da solicitação I. Quando o número de ciclos de tensão for menor que 8 000, esta verificação não é necessária. O limite de resistência à fadiga de um corpo de prova polido é um valor de laboratório que praticamente nunca é atingido pelas peças realmente utilizadas.

Diversos fatores, como forma, tamanho, condição da superfície (qualidade da usinagem e possível corrosão induzem à descontinuidade resultando em efeitos de entalhe), diminuem a tensão admissível na peça, quando esta tensão é calculada por métodos elementares convencionais para a resistência dos materiais. Esses fatores são levados em consideração por meio de coeficientes denominados ks, kd, ku, kc, sendo respectivamente, todos maiores ou iguais à unidade, pelo produto do qual o limite de resistência à fadiga para um corpo de prova polido é dividido.

A NBR 8400-4 de 06/2019 – Equipamentos de elevação e movimentação de carga – Regras para projeto – Parte 4: Equipamento elétrico estabelece as regras para instalações elétricas de baixa tensão de equipamentos de elevação e movimentação de carga a fim de garantir a segurança das pessoas, o funcionamento adequado da instalação e a conservação dos bens. Aplica-se aos circuitos elétricos de equipamentos de elevação e movimentação de carga alimentados sob tensão nominal igual ou inferior a 1.000 V em corrente alternada. Esta norma aplica-se às instalações em equipamentos de elevação e movimentação de cargas novos e às reformas. As modificações destinadas a, por exemplo, acomodar novos equipamentos elétricos, ou substituir equipamentos existentes, não caracterizam necessariamente uma reforma geral da instalação do equipamento. Esta norma não se aplica aos seguintes equipamentos: guindastes móveis com lança sobre pneus de borracha sólida ou pneumáticos, esteiras de lagartas, caminhões e reboques; equipamentos de elevação produzidos em série; talhas elétricas; talhas pneumáticas; acessórios para içamento; talhas manuais; plataformas de elevação, plataformas de trabalho; guinchos; macacos, tripés, aparelhos combinados para tração e içamento; empilhadeiras; equipamentos de manuseio de materiais a granel.

O sistema de alimentação deve estar conforme a IEC 60204-32:2008, 4.3. A variação de tensão no ponto de alimentação não pode passar de –5 %…+ 5 % da tensão nominal sob condições operacionais normais. Em aplicações com distâncias de cabeamento muito longas, pode ser necessário limitar a variação de tensão ainda mais. A porcentagem de queda de tensão permitida ao longo do sistema de alimentação deve ser considerada caso a caso.

É recomendado que os detalhes deste sistema sejam acordados entre o fornecedor e o cliente. O tipo de aterramento da fonte de alimentação (ver NBR 5410) pode ter efeitos significativos nos requisitos da eletrificação dos equipamentos de elevação e movimentação de carga. O tipo de aterramento a ser considerado deve ser informado pelo cliente. Nos casos onde o tipo de fonte de alimentação for TN (exceto TN-S) com neutro solidamente aterrado, o equipamento normalmente irá operar corretamente.

Se o tipo de fonte de alimentação for esquema IT, algumas restrições devem ser consideradas, por exemplo, equipamento projetado para alimentação TN (exceto TN-S) pode incorporar componentes para filtragem EMC, que podem: não suportar a tensão de fase para terra ou sistemas IT durante a falha de aterramento; introduzir altas correntes de fuga inaceitáveis.

Para o sistema de aterramento IT, não é recomendado que componentes eletrônicos possuam filtros EMC/RFI. Os requisitos para secionamento da alimentação e secionamento do equipamento de elevação são fornecidos na IEC 60204-32:2008, 5. É recomendado que detalhes do secionamento de alimentação sejam acordados entre o fornecedor e o cliente.

Requisitos adicionais podem ser aplicados, se esses dispositivos forem utilizados em operações de emergência (ver IEC 60204-32:2008, 9.2.5.4). As seguintes seções da IEC 60204-32:2008 estabelecem os requisitos básicos dos alimentadores dos equipamentos de elevação: cabos flexíveis – ver IEC 60204-32:2008, 13.7; fios coletores, barramentos e conjuntos de anéis coletores – ver IEC 60204-32:2008, 13.8; conexões entre equipamentos de elevação e suas partes móveis – ver IEC 60204-32:2008, 14.4.3.

De acordo com a IEC 60204-32:2008, 13.8.2 a continuidade do condutor de proteção com contatos deslizantes deve ser garantida, por exemplo, pela duplicação do coletor de energia. Adicionalmente, quando contatos deslizantes são utilizados para fornecer energia a acionadores eletrônicos, contatos duplos devem ser utilizados também nos coletores de fase para evitar ruído e falha de hardware, que pode ocorrer se um contato for cortado temporariamente.

Os requisitos gerais para práticas de cabos e condutores são fornecidos na IEC 60204-32:2008, Seções 13 e 14. Para o dimensionamento da seção nominal dos condutores, os requisitos se aplicam à fonte de alimentação dos equipamentos de elevação e também à fiação dentro dos equipamentos de elevação. Para o dimensionamento de condutores elétricos em equipamentos de elevação e movimentação de carga, devem ser considerados os seguintes critérios técnicos: queda de tensão (ver 5.1.1); capacidade de condução de corrente (ver 5.1.2); sobrecarga (ver 5.1.3); curto-circuito (ver 5.1.4); seção mínima (ver 5.1.5).

A seção do condutor a ser escolhida deve ser a maior seção nominal que atenda a todos os critérios fornecidos anteriormente. A queda de tensão deve ser considerada, prestando atenção na variação de tensão dentro da fonte de alimentação. Para linhas de alimentação muito longas, não somente o componente de resistência, mas também os componentes de indução da impedância do fornecimento, precisam ser levados em consideração.

Ao calcular a queda de tensão, a posição mais desfavorável do equipamento de elevação em relação ao ponto de alimentação deve ser considerada. Ao calcular a queda de tensão admissível em uma linha de alimentação utilizada por diversos equipamentos de elevação, as correntes de partida (ID) e nominal (IN) dos motores que operam simultaneamente devem ser levadas em consideração.

Observações para o cálculo: neste item, não é necessário considerar a corrente nominal (IN) do motor, mas sim a corrente de projeto/requerida (IB) do motor em carga nominal completa; para motores tipo gaiola de esquilo ID (corrente de partida) consultar o catálogo do fabricante. No caso de o motor ser controlado por um acionamento eletrônico (arranque suave, conversor de frequência, etc.) a corrente máxima durante qualquer fase de operação deve ser considerada como a corrente de partida, embora a maior corrente não ocorra necessariamente na inicialização do movimento.

Com partida direta, o ID é tipicamente cinco vezes a dez vezes IN. Com acionamentos eletrônicos, a corrente de partida depende do tipo de conversor e de seus ajustes; com os conversores de frequência, ID tipicamente está abaixo de duas vezes IN; para motores com rotor de anéis coletores, considerar ID como sendo aproximadamente duas vezes IN; para acionamentos com n motores em paralelo, aplicar n × ID para calcular a queda de tensão na partida e n × IN para calcular a queda de tensão em regime normal; no caso de dois ou mais equipamentos de elevação estarem operando juntos, estes devem ser considerados como um equipamento utilizando a soma das correntes (ID ou IN) de cada movimento em conjunto; no caso de a fonte de alimentação também alimentar outras cargas (contínuas) como iluminação, bombas hidráulicas, eletroímã de içamento ou outros equipamentos de elevação, a corrente de projeto/requerida (IB) destes dispositivos precisa ser levada em consideração.

O tipo de proteção para o equipamento de conexão e distribuição deve ser apropriado para as condições adjacentes, seguindo as diretrizes fornecidas na IEC 60204-32:2008, 1.1.3. As conexões e terminais de conexão devem ser instalados em gabinetes ou caixas. As estruturas de ligação cuja conexão acidental possa ser perigosa devem ser claramente separadas, exceto se o seu projeto evitar este risco.

A fim de garantir a proteção mecânica contínua de cabos e condutores, estes devem adentrar nos alojamentos através de prensa-cabos, buchas ou dispositivos similares. Os condutores dotados somente de isolação podem ser instalados somente em eletrodutos ou eletrocalhas onde as extremidades estejam equipadas com a proteção adequada. Condutores e cabos sem cobertura, que são fixados nas partes da estrutura, devem ser protegidos, se necessário, contra desgaste mecânico e rompimento.

O resistor de frenagem do acionamento de elevação deve ser capaz de absorver a energia de geração durante o movimento de descida com carga máxima em velocidade máxima. Para movimentos horizontais, o resistor de frenagem deve ser capaz de absorver a energia de geração durante a desaceleração do movimento, também, levando-se em consideração a possibilidade de balanço da carga e da força do vento (a carga e a fixação das cargas incluídas).

O resistor de frenagem deve ser capaz de absorver a energia de geração durante ciclos de acionamento sucessivos da aplicação. A falha do resistor de frenagem não pode levar à perda da capacidade de frenagem nem a nenhuma aceleração descontrolada do movimento. Os resistores de frenagem e seus invólucros podem se aquecer e atingir temperaturas perigosas. A proteção ou advertência de perigo pode ser fornecida dependendo da aplicação.

A NBR 8400-5 de 06/2019 – Equipamentos de elevação e movimentação de carga – Regras para projeto – Parte 5: Cargas para ensaio e tolerâncias de fabricação estabelece as cargas de ensaio e as tolerâncias de fabricação para equipamentos de elevação de carga. As tolerâncias especificadas são válidas para equipamentos, como pontes rolantes, pórticos rolantes e guindastes. A NBR 8400, sob o título geral Equipamentos de elevação e movimentação de carga – Regras para projeto, tem previsão de conter as seguintes partes: Parte 1: Classificação e cargas sobre estruturas e mecanismos; Parte 2: Verificação das estruturas ao escoamento, fadiga e estabilidade; Parte 3: Verificação à fadiga e seleção de componentes dos mecanismos; Parte 4: Equipamento elétrico; Parte 5: Cargas para ensaio e tolerâncias de fabricação. Esta parte não é aplicável aos seguintes equipamentos: guindastes móveis com lança sobre pneus de borracha sólida ou pneumáticos, esteiras de lagartas, caminhões e reboques; equipamentos de elevação produzidos em série; talhas elétricas; talhas pneumáticas; acessórios para içamento; talhas manuais; plataformas de elevação, plataformas de trabalho; guinchos; macacos, tripés, aparelhos combinados para tração e içamento; empilhadeiras; equipamentos de manuseio de materiais a granel.

Antes de estarem em serviço, os equipamentos devem ser ensaiados dinamicamente sob condições de sobrecarga, utilizando a velocidade nominal máxima para cada movimento de acionamento e com sobrecarga que não seja menor do que a obtida pela multiplicação da carga de trabalho SL pelo coeficiente ρ fornecido na tabela abaixo.

elevação5

Aplicando este ensaio dinâmico nas velocidades nominais, não é necessário realizar o ensaio estático. O procedimento detalhado dos ensaios a serem aplicados aos equipamentos de elevação e movimentação de cargas, antes da colocação em marcha, está estabelecido na NBR 16147. O uso das normas de projeto pressupõe que as tolerâncias especificadas para os equipamentos nos itens 4.2.1.1 ao 4.2.1.13 devem ser mantidas. Estas tolerâncias são aplicáveis exceto se outras condições tiverem sido acordadas com o usuário, sem levar em consideração as deformações elásticas durante a operação.

As deformações elásticas devem ser levadas em consideração se requerido. As tolerâncias especificadas são válidas para equipamentos como pontes rolantes, pórticos rolantes e guindastes. Quando forem utilizadas trenas, elas devem ser metálicas e calibradas. As leituras obtidas devem ser corrigidas levando-se em consideração a catenária da trena, bem como a divergência da temperatura ambiente em relação à temperatura-padrão de calibração. Todas as medições em um e no mesmo equipamento devem ser efetuadas com a mesma trena e a mesma força de tração.

A maior variação do vão do equipamento a partir da dimensão de projeto não pode exceder os seguintes valores: para s ≤ 15 m: Δs = ± 2 mm; para s > 15 m: Δs = ± [2 + 0,15 × (s – 15)] mm (máx. ± 15 mm). (s deve ser expresso em metros). As vigas do equipamento, suportadas livremente em suas extremidades, não podem ter flecha, mesmo se o projeto não prescrever uma contraflechas.

Isso significa que o caminho de rolamento do carro com o equipamento descarregado (sem carro) não pode ter qualquer desvio abaixo da horizontal. Este requisito somente é aplicável aos equipamentos com vão maior que 20 m. Para equipamentos com vão maior que 20 m, as vigas principais devem ser projetadas com uma contraflecha cujo valor deve ser igual à deflexão ocasionada pelo próprio peso das vigas mais 50% da soma do próprio peso do carro e da carga máxima.

Fica a critério do fabricante a aplicação da contraflecha nos seguintes casos: quando o valor calculado for inferior a 5 mm ou 1/2000 do vão (o que for maior); para vigas fabricadas de perfis simples. O equipamento de elevação é qualquer equipamento de trabalho para elevar e baixar cargas, e inclui todos os acessórios utilizados para o fazer (como acessórios para apoiar, fixar ou fixar o equipamento). Exemplos de equipamentos de elevação incluem: pontes rolantes e suas pistas de apoio; gruas de pacientes; elevadores de veículos; elevadores de cauda de veículos e guindastes montados em veículos; um berço de limpeza de edifícios e seu equipamento de suspensão; elevadores de mercadorias e passageiros; empilhadeiras; e acessórios de elevação.

Acessórios de levantamento são peças de equipamento que são usadas para prender a carga ao equipamento de elevação, fornecendo uma ligação entre as duas. Qualquer acessório de içamento usado entre o equipamento de içamento e a carga pode precisar ser levado em conta na determinação do peso total da carga. Exemplos de acessórios de elevação incluem: estilingues de fibra ou corda; cadeias (perna única ou múltipla); ganchos; olhais; vigas espalhadoras; dispositivos magnéticos e de vácuo.

A carga inclui qualquer material, pessoas ou animais (ou qualquer combinação destes) que seja levantada pelo equipamento de elevação. As cargas geralmente são fornecidas com pontos fixos ou fixos permanentes ou semipermanentes para elevação. Na maioria dos casos, esses são considerados parte da carga. Exemplos de cargas incluem: materiais a granel soltos; sacos, malas, paletes, etc.; itens como um grande bloco de concreto, máquinas e quaisquer olhais de elevação fixados permanentemente.



Categorias:Metrologia, Normalização

Tags:, , , , , , , , ,

Deixe uma resposta

%d blogueiros gostam disto: