Introdução 

As pontes rolantes são equipamentos utilizados nos diversos segmentos industriais para movimentação de cargas. A configuração da ponte rolante varia conforme a aplicação a que se destina, podendo ter alterações nas seguintes características: 

1) Geometria: as pontes mais comumente utilizadas são uni-viga ou dupla-viga.  

2) Tipo de sustentação: as pontes podem ser apoiadas sobre trilhos ou suspensas. 

3) Capacidade de carga: conforme o tipo de carga içada, a capacidade nominal da ponte pode variar de 0,5 tonelada até centenas de toneladas. 

4) Tipo de manipulação da carga: pode ser realizada por meio de ganchos, grampos, tenazes, caçambas, eletroímãs, etc.  

5) Tipo de acionamento: a operação da ponte pode ser realizada pelo operador situado dentro da cabine ou à longa distância, através de controle remoto. 

As pontes rolantes estão sujeitas à diversos tipos de carregamentos, principalmente carregamentos de natureza cíclica, sendo comum o surgimento de trincas de fadiga em regiões mais solicitadas. Grande parte das demandas de análise estrutural estão relacionadas com determinação de vida em fadiga dessas regiões e proposição de modificações na estrutura da ponte para extensão da vida útil remanescente. 

Também é comum o surgimento de demandas de repotenciamento de pontes rolantes, visando atender novas necessidades do processo produtivo do cliente. Dessa forma, são realizadas análises estruturais e verificação dos componentes mecânicos considerando os novos carregamentos para assegurar que as solicitações se enquadrem dentro dos limites aceitáveis por norma.   

Objetivo 

Para garantir a operação segura das pontes rolantes nos mais diversos tipos de necessidade, o ISQ possui uma equipe de Engenharia com experiência em análises estruturais e mecânicas e fornece soluções para adequar a estrutura do equipamento conforme exigências de normas nacionais e internacionais. 

Metodologia 

As verificações estruturais das pontes rolantes são realizadas utilizando simulações computacionais em elementos finitos e cálculos analíticos. As análises também podem ser realizadas para o carro (trolley) utilizado na ponte.  

Inicialmente a estrutura do equipamento é modelada no software a partir dos desenhos de fabricação disponibilizados pelo cliente. Na falta desses últimos, o ISQ é capaz de realizar levantamentos em campo através de escaneamento 3D e medições de espessura para coleta de informações para modelagem. 

De posse dos modelos computacionais, são aplicados os carregamentos e condições de contorno devidas, sendo considerados os efeitos de: 

1) Peso próprio da estrutura da ponte, carro e equipamentos mecânicos/elétricos suportados; 

2) Carga levantada pelo carro; 

3) Impactos vertical e lateral (side thrust) gerados durante o levantamento da carga; 

4) Forças de inércia geradas durante a aceleração/frenagem da ponte ou carro; 

5) Skewing (reação perpendicular ao trilho gerada pelo enviesamento da estrutura) 

6) Colisão contra batentes de translação; 

7) Sobrecargas eventuais. 

Os carregamentos são calculados e combinados conforme especificações de normas nacionais, como a ABNT 8400 – Cálculo de equipamento para levantamento e movimentação de cargas, e internacionais, como a AISE Technical Report No. 6 – Specification for eletric overhead traveling cranes for steel mil service. 

A partir das combinações de carregamentos são realizadas análise estática, de flambagem e de fadiga para verificação estrutural do equipamento. 

1) Análise estática 

A análise estática tem por objetivo verificar se a estrutura atende ao critério de falha de plastificação. Por meio dela obtém-se o valor do índice de utilização dos componentes quando submetidos aos diversos tipos de carregamentos, sendo considerados aprovados quando o valor do índice é inferior a 1. O índice de utilização é calculado com base nas tensões atuantes e na tensão admissível do material, obtida através dos fatores de segurança das normas. 

2) Análise de flambagem

A análise de flambagem tem por objetivo verificar se a geometria da estrutura possui estabilidade suficiente para suportar cargas compressivas, mesmo no regime elástico. Por meio dela obtém-se os autovalores dos componentes, através dos quais é possível calcular a tensão crítica na qual ocorrerá a flambagem. 

3) Análise de fadiga 

A análise de fadiga ter por objetivo verificar se a estrutura suporta carregamentos de natureza cíclica sem falhar dentro de uma determinada vida/número de ciclos esperado. Por meio dela obtém-se a variação de tensão gerada durante a ciclagem do equipamento, sendo possível identificar os pontos mais susceptíveis ao surgimento de trincas. Através da variação de tensão obtida no modelo a vida útil remanescente da estrutura pode ser calculada. 

Destaca-se que o ISQ possui equipe treinada para realização de extensometria em pontes rolantes, podendo ser utilizada para validação do modelo computacional. 

Análise mecânica 

As análises mecânicas são realizadas através de cálculos analíticos recomendados pelas normas utilizando-se as especificações dos componentes mecânicos e esforços obtidos no modelo computacional. São verificados os componentes que constituem o sistema de translação da ponte, como motores, redutores, eixos, rodas, rolamentos e trilhos, sendo levantados os fatores de serviço e índices de utilização. Também são avaliados os componentes que constituem o sistema de elevação de carga, como motores, redutores, tambores, cabos, polias e ganchos. 

Conclusão 

O ISQ conta com equipe de Engenharia com experiência na avaliação estrutural e mecânica de pontes rolantes e outros equipamentos de movimentação de cargas. Por meio de simulações computacionais e análise experimental de tensões temos condições de avaliar a integridade da estrutura e fornecer soluções para garantir a operação segura do equipamento dentro da vida esperada. 

Texto: Túlio Rossi Coelho Soares 

Engenheiro Mecânico 

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