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