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Ponte rolante é uma máquina de elevação do tipo guindaste de ponte. Os principais equipamentos que fazem parte das máquinas de elevação são os seguintes: guindaste, ponte rolante, elevador e guincho. No Brasil a norma da ABNT que rege o projeto e a construção de máquinas de elevação é a NBR 8400 - Cálculo de Equipamentos para Elevação e Movimentação de Carga - de 1984.
Tamasauskas afirma que são necessários os seguintes dados técnicos para o desenvolvimento de um projeto de uma ponte rolante: objetivo do equipamento, classificação dos mecanismos e estruturas conforme a norma NBR 8400, tensão elétrica de alimentação, ambiente de trabalho, sistemas de controle de rotação dos motores elétricos, carga útil, tipo do controle de movimentos, dispositivo de fixação da carga, vão, altura de elevação, velocidades dos movimentos, comprimento do caminho de rolamento, disponibilidade física e dimensional do local de operação do equipamento e intermitência (%) e classe de partida para os motores elétricos, conforme a norma NBR 8400.
Componentes
Ponte
É a estrutura principal que realiza o movimento de translação (movimento de profundidade
dentro de um barracão, por exemplo) da ponte rolante que cobre o vão de trabalho. Uma
ponte rolante é constituída por duas cabeceiras e uma uni-viga ou bi-viga.
Cabeceiras
Estão localizadas nas extremidades da viga. Nas cabeceiras estão fixadas as rodas, uma das
quais geralmente é acionada por uma caixa de engrenagem, que por sua vez é acionada por
um motor elétrico, o que permite o movimento de translação da ponte rolante. Estas rodas se
movem por sobre os trilhos que compõem o caminho de rolamento.
Viga(s)
É a viga principal da ponte rolante. Quando o projeto da ponte rolante utiliza apenas
uma viga tem-se uma ponte chamada de uni-viga, e quando o projeto da ponte rolante utiliza
duas vigas tem-se uma ponte chamada de ponte dupla-viga. Sobre ou sob esta viga,
dependendo do tipo de ponte rolante desloca-se o carro da talha.
Carro talha
O carro talha se movimenta sobre as vigas principais da ponte e é o mecanismo onde se
localiza o sistema de elevação (talha). É responsável pelo deslocamento transversal e vertical
da carga. Pelos eixos X e Y é feito esse movimento.
Talha
A talha pode ser montada no carro ponte e é responsável pelo movimento de elevação da
carga. Geralmente a talha utiliza um cabo de aço para levantar um bloco de gancho ou
dispositivo de elevação. A parada do movimento de elevação utiliza um motor elétrico com
freio eletromagnético, chamado de motofreio. A talha também pode ser montada sob a viga
principal da ponte, com o auxílio de um Trolley para permitir o deslocamanto na transversal
da ponte, não sendo necessário o carro ponte.
Trolley
O trolley movimenta a talha sob a viga da ponte rolante. Geralmente o movimento do trolley é
realizado por um motor elétrico que aciona uma caixa de engrenagens.
Caminho de rolamento
Trata-se de um par de trilhos ferroviários, normalmente fixados nas vigas laterais do edifício,
que servem como caminho para o deslocamento longitudinal da Ponte Rolante. Esse par de
trilhos é posicionado abaixo das rodas da cabeceira e deve ser cuidadosamente calculado para
resistir aos esforços existentes no trabalho deste equipamento.
Botoeira pendente
A botoeira pendente é a forma mais tradicional de controlar os movimentos de uma ponte
rolante. Entretanto, como a botoeira pendente é ligada ao painel elétrico da ponte
rolanteatravés de um cabo, ela pode contribuir para: aumentar o risco da operação (devido à
proximidade do operador com a carga que está sendo movimentada), diminuir
a produtividade (o operador pode ter dificuldade em se movimentar por entre máquinas e
materiais, pois está preso a ponte rolante pela botoeira pendente) e aumentar os custos
de manutenção (pois o cabo está sujeito a enroscar em algo e a botoeira pendente está sujeita a
golpes e pancadas).
Controle remoto
Outra maneira de controlar os movimentos de uma ponte rolante é através do uso de um
controle remoto via rádio frequência. Este tipo de equipamento é composto por um receptor
de rádio frequência conectado eletricamente ao painel da ponte rolante, um transmissor
portátil para seleção dos movimentos, carregador de baterias e bateria (química). O uso do
controle remoto via rádio frequência oferece algumas vantagens sobre a botoeira pendente:
O transmissor do controle remoto é portátil, assim, assegura um melhor
posicionamento do operador em relação a carga que está sendo movimentada, ou seja,
mais segurança na operação da ponte rolante.
O controle remoto permite que o operador se posicione a uma distância segura do
receptor que está conectado ao painel da ponte rolante, ou seja, o operador pode escolher
a melhor e mais eficiente rota dentro da configuração de instalação de fábrica para se
locomover, aumentando a produtividade.
Com o uso do controle remoto, a botoeira pendente pode ser retirada ou pode
continuar instalada atuando como reserva do controle remoto. Em ambos os casos o
desgaste dos cabos será mínimo, reduzindo os custos de manutenção da ponte rolante.
Cabine
Outra maneira de controlar os movimentos de uma ponte rolante é através de uma cabine de
operação que é localizada na própria ponte rolante. Este tipo de controle é utilizado quando o
ambiente abaixo da ponte é muito agressivo e/ou quando o operador precisa visualizar a
operação pelo alto, como, por exemplo, a movimentação de um container (transporte).
Tipos de equipamentos
Ponte rolante apoiada
A viga da ponte rolante corre por cima dos trilhos do caminho de rolamento. Estes trilhos são sustentados pelas colunas de concreto do prédio ou, no caso do
projeto do prédio não ter previsto a instalação de uma ponte rolante, colunas de aço especialmente fabricadas para a estrutura do caminho.
Ponte rolante suspensa
A viga da ponte rolante corre por baixo dos trilhos das vigas do caminho de rolamentos. Estes trilhos são sustentados pelas colunas de concreto do prédio ou, no caso do projeto do prédio não ter previsto a instalação de uma ponte rolante, colunas de aço especialmente fabricadas para a estrutura do caminho.
Ponte rolante uni-viga
A ponte rolante é constituída por duas cabeceiras, uma única viga e um ou dois carros trolley que sustentam a(s) talha(s). O carro trolley corre na aba inferior da viga da ponte rolante.
Ponte rolante dupla-viga
A ponte rolante é constituída por duas cabeceiras, duas vigas e um ou dois carros trolley que sustentam a(s) talha(s). O carro trolley corre em trilhos que são fixados na parte superior da viga da ponte rolante.
O grupo agora vai demonstrar o projeto real de uma ponte rolante, com suas devidas normas e técnicas utilizadas para segurança e elaboração do projeto.
A norma utilizada nos cálculos, materiais e processos a seguir são todos retirados da norma da abnt a NBR 8400.
Dados Técnicos e Características Principais do Projeto
Ambiente de serviço: Coberto, sem vento, temperatura máxima 40°C. Capacidade nominal de carga:..............................................................................15 t. Vão da ponte rolante:......................................................................................10 m Velocidade nominal de levantamento:............................................................9 m/min Velocidade nominal de translação do carro (direção):.....................................36 m/min Velocidade nominal de translação da ponte:...................................................80 m/min Curso útil do gancho:.......................................................................................6 m Extensão do caminho de rolamento:...............................................................150 m Classe de utilização da ponte rolante:..............................................................B Estado de carga:......................................................................................2 Classificação do mecanismo para:
a) Mecanismo de levantamento: Grupo 2M
b) Mecanismo de translação do carro (direção)...............................................Grupo 2M
c) Mecanismo de translação da ponte:............................................................Grupo1AM
Observações
1. A ponte rolante será operada, por meio de combinadores, instalados na cabina de comando, com a utilização de freios de sapatas.
2. Todos os movimentos da ponte serão acionados, por meio de um sistema rotórico convencional de 5 pontos de velocidades (utilizando motores com rotores bobinados também chamados motores de anéis). A tensão de alimentação elétrica será 440V, 60Hz, trifásica.
3. Para o mecanismo de elevação principal, utilizar para o motor elétrico, um fator de marcha de 40% e classe de partida igual a 150.
4. Para o mecanismo de translação da ponte, utilizar para o motor elétrico, um fator de marcha de 40% e classe de partida igual a 150.
5. Para o mecanismo de translação do carro, utilizar para o motor elétrico, um fator de marcha 40% e classe de partida igual a 150.
6. As avaliações dos projetos, serão feitas quinzenalmente durante o acompanhamento do andamento do projeto pelo Professor Orientador.
7. Estas folhas de dados técnicos deverão ser devolvidas com o projeto.
Projeto do equipamento
O projeto do equipamento será de acordo com as normas:
NBR 8400 - antiga PNB 283 - Mecânica/Estrutural EB 620 - Motores Elétricos Anéis.Para consultas, onde as normas acima forem omissas, utilizar:
1. CMMA2. AISE3. FEM4. JIS5. DIN6. IEC7. OUTRAS
Nota:
Todo componente e material aplicado na fabricação do equipamento deverá ser disponível no mercado brasileiro (Bitolas de Chapas / Perfis, etc.).
Máquinas de elevação e transporte de cargas
1. Escolha dos números de cabos de sustentação
Recomenda-se de 1t A 30t utilizar 4 ( quatro ) cabos e talha gêmea.
2. Diagrama esquemático do cabeamento
3. Cálculo e escolha do moitão
Para carga útil de 15t e peso total do moitão = 215 Kg ( tab. a baixo ) Temos uma massa total de m = 15,215t
Figura 1-Talha Gêmea de 4 Cabos
Figura 2- Moitão
Tabela 1- Dados do moitão
Fonte: http://www.helevar.com.br/acessorios/1ha.asp#
4. Seleção do rolamento de escora
Co = FS x Po
Onde:
Co Capacidade de carga elástica
Po Carga elática equivalente
FS Fator de esforço elástico = 2
F = m.g
F = 15215 Kg x 10 m/s2 = 152,15 KN
Co = 2 x 152,15 KN Co = 304,30 KN Co = 304300 N
Para Co = 304,30 KN
No catálogo da FAG temos:
Rolamento Axial de Esfera - Nº 51410
d = 52 mm
D = 110 mm H = 43 mm Peso = 2,18 Kg
Obs. Cálculo demonstrativo, pois o moitão já vem montado com todos elementos dimensionados conforme os valores da carga especificada.
Figura 3 – Rolamento de escora
5. Escolha do diâmetro do cabo padronizado
Rendimento da talha
Onde:
N Número de polias a contar da compensadora inclusive
Mancais de rolamento = 0,98
a. Força de tração
b. Diâmetro mínimo do cabo
Onde:
Q Coeficiente que depende do grupo no qual está classificado o mecanismo, do cabo e do tipo de levantamento efetuado.
Para grupo 2M Q = 0,30 ( NBR 8400 )
Nota : , para o diâmetro de 18,69 mm adotar cabo padrão de ¾” (19,05 mm)
Ø Normalizado = ¾” - cabo de aço polido com alma de fibra 6 x 41 com carga de ruptura (Cs) = 23,8 tf (tonelada força) e peso = 1,41 Kg/m (Tabela-2).
Tamanho do cabo = nº de cabos x altura de elevação + 1,5 perímetro das polias
Perímetro = (Diâmetro x π)
Tamanho do cabo = 4 x 6 + (1,5 x (0,355 x π)) ≈ 30 m
Obs. 1,5 devido ao cabo passar por as três metades das polias existentes
Peso do cabo = Tamanho do cabo x massa por metros
Peso do cabo = 30 m x 1,41 kg/m
Tabela 2- Especificação técnica do cabo
6. Escolha do diâmetro do tambor
Onde:
= 18 (para grupo mecânico = 2M
= 1 (NBR 8400)
= 3/4” = 19,05 mm
7. Potência e rpm do tambor
Diâmetro primitivo do tambor D = 342,90 mm
Velocidade nominal de levantamento: Vl = 9 m/min
Altura de elevação H = 6000 mm
Diâmetro do cabo de aço d = ¾”
Carga nominal Qn = 15000 Kgf
Peso dos dispositivos de levantamento Qd = 215 kgf
Figura 3- Seção do cabo de aço
Número de cabos de sustentação da carga f = 4
Número de pontas de cabos presos no tambor i = 2
Potência transmitida ao eixo do tambor
Calculada pela expressão
Onde:
Nu = Potencia útil
F = Força em N (Caga + acessórios x aceleração da gravidade)
Vl = Velocidade de levantamento da carga.
Nu = =
Rotação do tambor
Cálculo realizado pela expressão Vl = D.Wt.π
Onde:
Vt = Velocidade de levantamento da carga 9m/min
D= diâmetro do tambor em m
Wt = rotação do tambor
Logo:
=
1. Cálculo da quantidade de ranhuras normais de um lado do tambor
Considerando que devemos enrolar 6m de cabo em cada lado do tambor e que a cada rpm, é igual ao perímetro do mesmo, devemos calcular a expressão abaixo.
n = nº ranhuras
H = 6000mm = altura de elevação
f = 4
D = 342,90mm = diâmetro do tambor
i = 2
2. Calculo do comprimento do tambor (teórico)
Figura 4 – Tambor
Onde:
Folga lateral para prender cabos = 75mm
Fr Folga entre lados ranhurados = 75mm
l = n x p = 14 x 29 l = 406mm
8. Rotação do motor de levantamento
Para o cálculo do RPM do motor de levantamento precisaremos dos dados abaixo.
Rotação do tambor Wt=8,35 rpm
Fator de redução adotado Fr = 4:1
Onde:
Wm = Rotação do motor
Obs. Para atender esse cálculo, devemos procurar um redutor no mercado que atenda esse
fator de redução Fr = 4 : 1.
9. Cálculo da potência do motor
Para realização desse cálculo precisaremos da potência útil do sistema que foi calculada na
anteriormente.
Onde:
Nm = Potência do motor de levantamento
Nu = Potência útil do sistema de levantamento
ᾑred = Rendimento do redutor de levantamento.
10. Bibliografia
FAG, Rolamento
Catálogo geral, Rolamentos de esferas. Rolamentos de rolos. Caixas. Acessórios
Revelar, Moitões
http://www.helevar.com.br/acessorios/1ha.asp
NRB 8400
Cálculo de equipamento para levantamento e movimentação de cargas
Vieira, A.L.
Elementos de máquinas