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2 1 EQUIPAMENTOS DE LEVANTAMENTO 1.1 INTRODUÇÃO Durante o período referente ao primeiro relatório, foi realizado um estudo direcionado a comportas. Tal estudo tem por objetivo fornecer conhecimentos para a atuação dentro da área de anteprojeto de hidromecânicos. Neste sentido o presente relatório dá continuidade a este aprendizado, contudo nesta etapa são contemplados os equipamentos de levantamento, que são responsáveis pela movimentação de carga dentro da usina. 1.2 PROPOSTA DE TRABALHO E METODOLOGIA Diferentemente do estudo de comportas o estudo de levantamento não foi realizado com livros ou leituras de artigos didáticos relacionados ao tema, por este motivo o relatório não possui referências bibliográficas. Mas sim através da análise de propostas técnicas de clientes e acompanhamento da execução de cálculos para o dimensionamento de pontes e pórticos. Tal dimensionamento se faz em nível de anteprojeto, ou seja, de maneira rápida se comparado ao projeto executivo, contudo são cálculos precisos e completos, pois têm o intuito principal de se obter as massas dos equipamentos. Isto é importante para que os setores de custos e comercial possam fazer as cotações e o preço a ser colocado na oferta ao cliente. A maioria dos cálculos é realizada através de softwares e rotinas já consolidadas, no entanto se faz necessário uma análise de resultados. Esta é importante para se avaliar a viabilidade técnica do equipamento, pois inúmeros modelos e tamanhos de equipamentos podem satisfazer uma mesma exigência. Alguns modelos se tornam mais difíceis de se transportar, outros são mais leves, contudo apresentam processos de fabricação mais custosos etc. Abaixo são apresentadas características dos equipamentos de levantamento, bem como algumas informações sobre variáveis de projeto. 1.3 EQUIPAMENTOS DE LEVANTAMENTO Desde os primórdios o homo-sapiens cria ferramentas para facilitar suas tarefas. Entre estas estão as que fornecem vantagens mecânicas, ou seja, maneiras e formas de movimentar cargas superiores aos limites da força humana. A primeira forma de se obter uma vantagem mecânica foi o sistema de polias ou roldanas, no qual se pode diminuir o esforço, quebrando-se a carga entre as seções de cabos que ligam uma polia a outra. Destas surgiram os primeiros guindastes movidos por animais, que auxiliaram nas construções na Grécia antiga, evoluindo posteriormente para uma grande gama de equipamentos que nos auxiliam a movimentar desde turbinas até grandes quantidades de concreto e ferragem para construção civil. Figura 1. Roldanas 2

3 Dentro de uma usina os equipamentos de levantamento assim como os hidromecânicos não têm função específica de geração de energia. Contudo são indispensáveis para o funcionamento da hidrelétrica como um todo. Tendo, entre outras funções, a responsabilidade pela abertura e fechamento de algumas comportas, movimentação das turbinas e geradores entre outros. Possibilitam assim a manutenção das turbinas e estruturas associadas, como pré-distribuidor e o fosso da mesma. Permitem a retirada do gerador para que se tenha acesso à turbina e para a manutenção deste. Inicialmente também são responsáveis pela montagem de todos os equipamentos citados Principais tipos Pontes rolantes: são equipamentos que se movimentam entre dois trilhos, cada qual em um dos lados da carga que será movimentada. Em geral são formadas por duas vigas entre as quais está situado o carro guincho. A ponte pode se movimentar na direção dos trilhos e o carro se movimenta perpendicularmente a estes. São em geral responsáveis pela movimentação das turbinas e geradores, logo são dimensionadas para suportarem grandes cargas. Pórticos: são semelhantes às pontes, possuem movimentação em dois sentidos, pórtico na direção dos trilhos e carro na direção perpendicular. A diferença básica entre pontes e pórticos é que os últimos possuem pernas que elevam o carro acima dos trilhos. São utilizados basicamente para movimentação das comportas, e na maioria das instalações estão expostos ao tempo, tendo de resistir a força do vento. Monovias: são equipamentos no qual o guincho é movimentado em uma única direção, ou seja, o carro ou talha onde está situado o guincho se movimenta sob uma viga. São utilizadas em geral para a movimentação de comportas, contudo podem ser acopladas a pontes rolantes para serviços auxiliares. Figura 2. a ponte rolante; b pórtico; c monovia. 3

4 1.3.2 Componentes Os principais componentes dos equipamentos de levantamento estão demonstrados na figura 2 e são: Caminhos de rolamento: também chamados de trilho, são peças fixas sobre as quais correm as rodas de apoio dos pórticos e pontes rolantes. São responsáveis por transmitir os esforços para o concreto; Vigas: são os principais elementos estruturais que suportam a carga, transmitindo-as para os trilhos através das rodas. Nas pontes e pórticos são vigas caixão ou perfis laminados. Nas monovias além da função estrutural, elas são equivalentes aos trilhos citados acima, em geral são vigas com perfil I, possibilitando que o carro translade apoiado as abas. Carro guincho: é neste que estão situados os principais equipamentos, como o guincho, os motores elétricos e redutores responsáveis pelo torque que eleva a carga, freios e tambor onde é enrolado o cabo. Figura 3. Carro guincho Atividades desenvolvidas A primeira etapa foi dedicada ao estudo dos conhecimentos básicos, entre os quais estão os mencionados acima. A etapa seguinte foi análise das especificações técnicas fornecidas pelo cliente. Está análise consiste em identificar os parâmetros importantes para a execução dos projetos. Para tanto é necessário se conhecer um pouco do funcionamento e do processo de projeto dos equipamentos de levantamento, para só então se ter conhecimento das variáveis relevantes. O que define as dimensões de um destes equipamentos é, principalmente, a carga que irá levantar, em segundo está a altura de elevação, que define o cabo a ser utilizado. Aliadas a estas características estão algumas dimensões que geralmente são características da obra civil, como altura máxima e/ou mínima, distância entre trilhos etc. O peso é definido pelo equipamento que será movimentado comportas, geradores, turbinas, grades etc., através deste peso e da altura de levantamento se tem o diâmetro e comprimento do cabo. O tambor é dimensionado de forma que o cabo seja enrolado totalmente dentro de suas ranhuras. Este processo deve ser cuidadoso, pois para o mesmo comprimento de cabo podemos ter vários tamanhos de tambores. Quando estes últimos são 4

5 muito compridos em geral ocupam grades extensões horizontais e geralmente são mais finos e conseqüentemente menos rígidos. Já tambores com grandes diâmetros podem fazer com que o carro fique com uma altura superior ao que se deseja. Após o tambor dimensionam-se os freios, equipamentos elétricos e o redutor, os quais são em geral retirados de catálogos de fabricantes. Em seguida parte-se para o carro que se apóia sobre as vigas, e suporta o tambor e os equipamentos adjuntos ao mesmo. Por fim dimensionam-se as vigas. Figura 4. Tambor com cabo enrolado como: Do relatório técnico fornecido pelo cliente deve-se identificar alguns parâmetros Solicitações: indicações de cargas e também de sobre cargas; Especificações para cismo: em algumas regiões sujeitais a terremotos devese prever um dimensionamento para uma carga superior a nominal e equipamentos auxiliares para evita descarrilamento; Memorial de cálculo e documentos: verificar quais são os documentos requisitados pelo cliente e também quais são os cálculos e formulações que devem estar presentes no memorial; Características de operação e particularidades: alguns clientes exigem que determinados equipamentos trabalhem em condições especiais, ou que possuam alguma característica pouco usual, ou mesmo peças e equipamentos extra, entre outros; Características elétricas da instalação voltagem e freqüência para o dimensionamento dos equipamentos elétricos; Normas: é de suma importância se avaliar quais as normas exigidas pelo cliente, estas fornecem as principais diretrizes para todo o processo de dimensionamento; Pintura e proteção anticorrosiva; Condições de teste: quais os testes e quais as condições em que devem ser realizados; Formas de controle: controle por cabine, com ou sem controle remoto, com controle por cabo (botoeira) etc; Condições de carregamento e tensões admissíveis: alguns clientes exigem que as tensões não sejam maiores que um determinado nível, como por exemplo, 80% do ponto de fluência; 5

6 Velocidades máximas e mínimas de operação; Condições ambientais como temperatura e umidade; Tipo de ligação elétrica: barramento blindado ou enrolador de cabos; Outras características podem ser retiradas do relatório técnico, dependendo muito do cliente. Durante a análise de tal relatório é necessário se ter muita atenção, pois são documentos muito extensos com muitas informações, as quais podem ser relevantes ou não. Além das informações não estarem ordenadas de forma padronizada, variando de cliente para cliente, ainda existem relatórios que não contém todas as informações ou que possuem exigências pouco usuais. No caso de falta de informações, devem-se avaliar outros documentos como desenhos de plantas e em alguns casos o próprio projetista deve estipular alguns parâmetros caso o cliente não os forneça. O projeto em si consiste em uma série de softwares de cálculo, os quais o engenheiro deve comandar segundo seus conhecimentos, suas experiências e bom senso. Quando a lista de massas está finalizada, bem como as dimensões dos equipamentos, estas são repassadas para a área de custos que dão continuidade no processo de oferta. 2 OUTRAS ATIVIDADES Outras atividades foram desenvolvidas com o intuito de complementar os conhecimentos, contudo com menos ênfase. Nestas atividades estão: Acionamento hidráulico: visão geral do sistema hidráulico envolvido no acionamento de uma comporta do tipo segmento. Estudos dos princípios de funcionamento das grades da tomada d água. Tais equipamentos são responsáveis por impedir que detritos atinjam as turbinas. São equipamentos estáticos sujeitos a vibrações devido ao fluxo de água, a impactos de corpos (principalmente troncos de árvores), obstrução devido aos detritos entre outros. Figura 5. Grade da tomada d água 6

7 3 CONCLUSÕES Várias atividades foram desenvolvidas durante o período deste relatório sendo que a principal delas foi à utilização dos recursos de calculo para o projeto de equipamentos de levantamento. Como já mencionado tais equipamentos não são responsáveis pela geração de energia, mas são imprescindíveis para que estes funcionem de forma correta. Responsáveis pela movimentação de grandes cargas estes devem ser muito bem projetados, pois sua falha pode acarretar em grandes prejuízos, com grande risco para as vidas humanas presentes no ambiente. Para a compreensão das ferramentas, foi preciso a compreensão dos princípios e conceitos relativos a pórticos, pontes rolantes e etc. Estudo este apresentado de forma resumida acima. A concepção de qualquer equipamento em uma hidrelétrica envolve além destes cálculos, uma analise profundo dos documentos emitidos pelo cliente. Estes documentos variam muito entre os clientes, sendo que existem várias condições diferentes, características ambientais e construtivas, além das inúmeras normas reguladoras, que variam de país para país. Tais normas, assim como a apresentada para comportas, apresentam uma série de orientações a serem seguidas. Todas estas análises foram contempladas com o intuito de realizar os cálculos e utilizar as ferramentas já citadas. O cálculo de uma ponte rolante foi realizado, não sendo os valores nem as características mencionados por motivo de sigilo, contudo o processo foi o mesmo mencionado durante o relatório. As demais atividades foram realizadas rapidamente, não tendo uma grande profundidade, sendo que o estudo da grade será o principal assunto do próximo relatório. A ALSTOM apresente um grande know-how em equipamentos de levantamento, já tendo fornecido equipamentos para inúmeras hidrelétricas, principalmente no Brasil e América Latina. Fornecendo equipamentos de grande porte e confiabilidade, já tendo fornecido pontes rolantes que ultrapassam as 700 toneladas de capacidade. 7