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3.MÁQUINAS DE ELEVAÇÃO

As máquinas de elevação representam uma grande variedade de equipamentos utilizados em todos os setores da atividade industrial.

A classificação destes equipamentos necessitaria inúmeras considerações para que fossem incluídos todas as formas construtivas da atualidade.

Os principais equipamentos que fazem parte das máquinas de elevação são: guindastes, pontes rolantes, elevadores e guinchos.

O projeto e construção de máquinas de elevação requerem a aplicação de normas específicas, que determinam as condições básicas que devem ser obedecidas.

A especificação das características do equipamento é muito importante para a definição das condições da aplicação. A seguir são apresentadas as especificações principais de uma ponte rolante que servirá como exemplo para os estudos que serão desenvolvidos neste capítulo.

Capacidade Nominal60/25 toneladas ServiçoManuseio de Panela Vazia ClassificaçãoAISE 6 – Classe 3 Temperatura Ambiente 50oC Velocidade do Levantamento Principal10 m/min. Velocidade do Levantamento Auxiliar10 m/min. Velocidade de Translação do Carro Principal30 m/min. Velocidade do Carro Auxiliar40 m/min. Velocidade de Translação da Ponte80 m/min. Vão da Ponte16500 m Altura de Elevação Principal14500 m Altura de Elevação Auxiliar16250 m Peso da Ponte108,2 toneladas Peso do Carro Principal33,3 toneladas Peso do Carro Auxiliar14,9 toneladas Peso da Barra de Carga (Levantamento Principal)7 toneladas Peso do Gancho (Levantamento Auxiliar)1 tonelada AlimentaçãoAC 440 V – 60 Hz – Trifásico Tensão de Comando230 Vcc Regime40% ED – 150 man./hora

Tabela 9: Especificações Básica da Ponte Rolante

A figura 14 apresenta uma vista geral das dimensões básicas do equipamento que devem ser consideradas na fase do projeto. Nesta figura são apresentadas algumas limitações referentes ao local da instalação.

3.1. Meios de Elevação:

O sistema de elevação da carga corresponde à parte construtiva que diferencia este equipamento em relação aos demais utilizados na movimentação de cargas.

A construção do sistema de elevação das principais máquinas apresenta algumas características comuns, as quais serão analisadas neste item.

b G

Nível do Piso

Figura 14: Especificações Básicas para Instalação de uma Ponte Rolante

Figura 15: Ponte Rolante Siderúrgica para Manuseio de Panela (Capacidade 300 Toneladas) 3.1.1.Elementos de Máquina para Transmissão por Cabos de Aço:

a)Cabo de Aço:

Os cabos de aço estão presentes na maioria dos equipamentos de elevação de carga. Outros elementos de sustentação, como por exemplo: correntes de elos redondos, correntes articuladas e cordas de cânhamo são utilizados em aplicações específicas, porém na construção dos equipamentos o cabo de aço é o principal elemento utilizado.

As características que garantem ao cabo de aço esta grande utilização são: boa flexibilidade, grande capacidade de carga, durabilidade e padronização.

O elemento de construção dos cabos é o arame de aço. Os arames utilizados na construção do cabo possuem resistência à ruptura por tração que pode variar de 160 a 220 (Kgf/mm2). Para garantir uma solicitação uniforme para todos os arames, o entrelaçamento utilizado para a formação do cabo deve seguir uma orientação correta para evitar desgaste prematuro e sobrecarga em alguns arames. As principais características construtivas do cabo são:

-Número de pernas e número de arames (Seale, Filler e Warrington); -Tipo de Alma (Aço ou Fibra);

-Sentido e Tipo de Torção (Direita/Esquerda e Regular/Lang);

- Passo;

- Lubrificação;

-Pré formação;

-Resistência do Cabo. Durante a especificação do cabo de aço para uma aplicação em um equipamento de elevação os fatores a serem analisados são:

-Escolha da construção e função da aplicação; -Diâmetros indicados para polias e tambores;

-Ângulo de desvio máximo de um cabo de aço;

-Fator de segurança da aplicação.

A utilização dos cabos de aço nos equipamentos de elevação requer a utilização de dispositivos e acessórios que devem ser especificados no projeto dos equipamentos, os principais são: sapatas, manilhas, grampos, soquetes e terminais.

Para maiores detalhes referentes ao projeto e especificação referentes aos cabos de aço recomenda-se consultar as normas específicas (ex. NBR 13541 e 6327) e os catálogos dos principais fabricantes (ex. CIMAF).

b) Polias:

As polias são os componentes que guiam e sustentam o cabo de aço. Na construção do sistema de elevação as polias podem ser móveis (passagem) ou compensadoras (equalizadoras). As polias móveis apresentam rotação que acompanha a velocidade de movimento do cabo enquanto as polias compensadoras apenas ajustam o movimento do cabo.

A combinação de polias permite que a capacidade de um sistema de elevação seja multiplicada, reduzindo a velocidade de elevação. Este sistema é conhecido como moitão. Um fator importante a ser observado nestas construções é o rendimento da transmissão (ver exemplo de cálculo item 3.1.6).

A especificação da polia esta diretamente relacionada com o diâmetro do cabo de aço a ser utilizado, seguindo as recomendações normalizadas para a aplicação. A NBR 8400, item 6.7.3, apresenta as recomendações para a determinação do diâmetro mínimo de enrolamento para as polias. A norma AISE 6 e CMAA também apresentam as recomendações a serem obedecidas na especificação de polias aplicadas em pontes rolantes.

As demais dimensões de polias também são normalizadas, visando atender as capacidades requeridas para os respectivos cabos de aço. O projeto da ranhura de passagem do cabo é muito importante para garantir desgaste reduzido do cabo e da polia. Para a especificação completa das polias, incluindo materiais e processo de fabricação, recomenda-se consultar os manuais dos fabricantes (ex. Miguel Abad), normas de dimensões (ex. DIN 15061, 15062 e AISE 6) e referências indicadas.

Na construção do sistema de polias outros componentes também devem ser especificados. O eixo deve ser calculado para suportar a carga de trabalho e os rolamentos devem ser especificados para a vida útil requerida. Os principais tipos de rolamentos utilizados nestas construções são: cargas leves rolamentos de esferas; cargas elevadas rolamentos de rolos cilíndricos ou rolamentos de rolos cônicos.

c)Tambor (Dromo):

O Tambor é o elemento do sistema de elevação que tem a função de acomodar o cabo de aço entre os cursos mínimo e máximo. Esta condição, juntamente com o diâmetro especificado para o cabo, determina as características dimensionais para o tambor (ver exemplo item 3.1.6). O dimensionamento do tambor deve levar em consideração três condições de carregamento:

1)Solicitação de compressão e flexão por causa do enrolamento; 2)Solicitação de flexão devido à tração do cabo; 3)Solicitação de rotação que produz um momento de torção.

Os detalhes de cálculo do tambor são apresentados no exemplo do item 3.1.6. Os tambores são formados basicamente pelo corpo, onde são executadas as ranhuras, as paredes laterais e o eixo de apoio. A transmissão do movimento de rotação para o tambor pode ser feita diretamente pelo eixo de saída do redutor ou através de uma engrenagem acoplado a uma das paredes laterais (principalmente em guinchos). Na construção de acionamento direto, normalmente o mancal do lado acoplado é o próprio mancal de saída do redutor. O mancal do lado oposto ao acionamento é montado sobre um pedestal fixo a estrutura do equipamento.

Na condição máxima de desenrolamento do cabo devem ser previstas pelo menos duas espiras ainda enroladas sobre o tambor, desta forma a fixação do cabo fica isenta da força de tração. A extremidade do cabo é fixa no corpo do tambor através de grampos parafusados.

Para muitos tambores de guincho, com grande extensão de cabo, o enrolamento ocorre em mais de uma camada de cabos. Neste caso ocorre o enrolamento de cabo sobre cabo.

3.1.2.Dispositivos destinados ao Manuseio de Carga:

A diversidade de tipos de cargas e materiais a serem movimentados pelos equipamentos de elevação exigem para alguns casos o projeto de dispositivos especiais.

O elemento mais comum é o gancho forjado. Estes componentes são normalizados e podem ser encontrados nos catálogos dos fabricantes especializados. Além dos ganchos alguns dispositivos como laços, manilhas, olhais

Para aplicações em instalações siderúrgicas são necessários uma grande variedade de dispositivos de manuseio de carga. Para os materiais granulados, como por exemplo o descarregamento de carvão e minério de ferro dos navios e escória de alto forno, são utilizadas as caçambas, conhecidas como “grabs”. Este equipamento exige um dispositivo especial para comandar a abertura e fechamento das caçambas. No manuseio de panelas e calhas de sucata de aciaria, são utilizadas as barras de carga com ganchos lamelares. Nas áreas de laminações existe grande variedade de dispositivos. O manuseio de placas e chapas grossas é feito por eletroímã ou tenazes do tipo pinça. As bobinas de aço são movimentadas por gancho laminado tipo “C” ou tenazes de bobinas. Os dispositivos com acionamento elétrico exigem um enrolador para o cabo de alimentação.

Nas instalações portuárias os dispositivos para o manuseio das cargas variam desde simples laços até dispositivos automatizados para o movimento de containers. Para cargas especiais pode ser necessário o projeto de dispositivos especiais para aumentar a produtividade dos trabalhos de carga e descarga.

Figura 16: Mastro Telescópico de Ponte Rolante para Manuseio de Bobinas de Alumínio

Figura 17: Descarregador de Navios com Caçamba para Manuseio de Minério. 42

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