SUMÁRIO INTRODUÇÃO... 4 1. GUINDASTE: HISTÓRIA E DEFNIÇÃO... 5 1.1. Tipos de Guindaste... 7 2. CAPACIDADE DE CARGA... 12 3. PLANO DE RIGGING... 13 4. OPERAÇÃO DO GUINDASTE... 17 4.1. Acidentes na Operação... 19 5. MEMORIAL DE CÁLCULO... 22 5.1. Calculo de carga suportada pelo guindaste... 22 5.2. Componentes Hidráulicos... 23 5.3. Medidas de Controle... 24 CONCLUSÃO... 25 Referências Bibliográficas... 26
4 INTRODUÇÃO A presente pesquisa irá mostrar informações sobre Guindastes. Para a presente pesquisa, buscamos conhecer suas características de desempenho para posterior aplicação ou a fim de desenvolvê-lo de forma a torná-lo mais eficiente, é utilizado um conjunto de propriedades que, além de fornecer informações relevantes sobre suas condições de funcionamento e suas operações de forma segura. A seguir, são apresentadas nossas pesquisas e conclusões sobre o conhecimento adquirido.
5 1. GUINDASTE: HISTÓRIA E DEFNIÇÃO Guindaste é uma máquina usada para erguer, movimentar e baixar materiais pesados. Um guindaste é basicamente constituído de uma torre equipada com cabos e roldanas e é amplamente utilizado na construção civil e na indústria de equipamentos pesados. Na construção civil os guindastes são habitualmente estruturas temporárias fixadas ao chão ou montadas num veículo especialmente concebido para isto. Enquanto que na indústria de equipamentos pesados geralmente são utilizados guindastes suspensos em trilhos elevados que movimentar cargas muito pesadas. Os guindastes podem ser controlados por um operador na cabine, ou ainda por uma pequena unidade de controle remoto que pode comunicar-se via rádio, infravermelho ou por cabo. Quando se utiliza um guindaste com um operador na cabine do equipamento, os trabalhadores no chão podem comunicar com o operador via sinais visuais com as mãos. Uma equipe experiente pode facilmente posicionar cargas com grande precisão usando apenas estes sinais, conforme figura 01 abaixo. Figura 01: Sinais operação guindaste. Fonte: http://segurancaparatodos.webnode.com.br/products/sinais-para-guindaste.
6 Os primeiros registros de uso de guindastes remontam do século I ou II conforme ostra um relevo em pedra encontrado em um túmulo em Roma, datado deste período, onde se vê um guindaste sendo usado para construir um monumento. Durante a Idade Média os guindastes foram utilizados para construir as grandes catedrais da Europa. Para isto os guindastes eram fixados no alto das paredes ou muralhas enquanto estas eram construídas Para içar os materiais era utilizada a força de homens que giravam duas grandes rodas uma de cada lado do guindaste. Na figura 02 modelo guindaste romano. Figura 02: Reconstrução de um guindaste Romano. Fonte: http://www.nebrasco.com.br/nebrasco/conheca.htm
7 1.1. Tipos de Guindaste Tipo mais comum de guindaste consiste em uma torre treliçada de aço ou em uma torre telescópica montada em uma plataforma móvel, que pode ser constituída de trilhos, rodas, acoplados a caminhões ou ainda sobre esteiras. A base da torre é articulada, e pode ser suspendida e abaixada por cabos ou ainda por cilindros hidráulicos. Um gancho no topo da torre é suspenso por cabos e polias. Os cabos são movimentados através de motores que operam com uma variedade de tipos de transmissões. Os motores podem ser a vapor, elétricos, ou ainda de combustão interna. Enquanto que com relação à transmissão esta costuma ser à base de embreagens principalmente em equipamentos mais antigos. Recentemente este padrão começou a ser modificado com o uso de motores de combustão interna que permitem combinar a característica dos motores de vapor "torque máximo em velocidade zero" pela adição de um elemento hidráulico, criando com isso um bom controle de torque. As vantagens operacionais deste arranjo são conseguidas através do controle eletrônico de movimentação hidráulica. Alguns modelos de guindaste que utilizam esta tecnologia podem ser convertidos em guindastes de demolição adicionando-se uma esfera de demolição, ou em escavadeiras adicionando uma pá carregadeira, embora alguns detalhes de projeto possam vir a limitar sua eficácia. Os guindastes móveis podem ser ainda do tipo telescópico, conforme figura 03 a seguir, que é um tipo de equipamento cuja lança consiste em certo número de tubos, cada tubo dentro de outro tubo. Um mecanismo hidráulico (geralmente um pistão) estende ou retrai os tubos aumentando ou diminuindo o comprimento da lança. Outro tipo de guindaste bastante popular é o guindaste montado sobre um caminhão utilizando a plataforma de uma carreta ou caminhão, o que fornece ao guindaste a mobilidade de um caminhão convencional. As patolas que são usadas para nivelar e estabilizar o guindaste estende-se horizontalmente e verticalmente possibilitando a movimentação de materiais pelo guindaste.
8 Figura 03: Guindaste Telescópico. Fonte: http://www.nebrasco.com.br/nebrasco/conheca.htm Ainda falando sobre mobilidade, outro tipo de guindaste que vem se tornando popular é o guindaste para terrenos-difíceis, montado sobre quatro pneus de borracha ele foi desenhado para operações do tipo pegar e carregar e para aplicações fora de estrada. As patolas se estendem horizontalmente e verticalmente e são usadas para nivelar e estabilizar o guindaste para as operações de içamento. Estes guindastes [hidráulico-telescópicos] são as máquinas de motor-único onde o mesmo motor é usado mover a lança e o equipamento em si, similar ao modelo encontrado no guindaste da esteira rolante. Sendo que no guindaste de esteira rolante sua principal característica é ele ser montado sobre um jogo de trilhas que fornecem para a estabilidade e a mobilidade do guindaste. Os guindastes móveis e telescópicos têm como principais características sua mobilidade e a alta capacidade de realizar operações complexas de movimentação de materiais. Tanto na construção civil quanto em montagem ou remoção de equipamentos Guindaste rough terrain pesados. Modelo desse guindaste na figura 04 a seguir.
9 Figura 04: Guindaste rough terrain. Fonte: http://www.nebrasco.com.br/nebrasco/conheca.htm Na construção civil existe ainda uma ampla utilização de guindastes fixos, em obras onde o uso de guindastes é constante e a obra se estende por um período de tempo longo. Para este tipo de necessidade geralmente é utilizado o guindaste de torre, conforme figura 05 abaixo, que é uma forma moderna do guindaste de contrapeso. Fixo a terra, os guindastes de torre oferecem a melhor combinação de altura e capacidade, e são usados frequentemente na construção de edifícios altos. Para conservar o espaço de trabalho na obra, o eixo vertical do guindaste é construído frequentemente dentro e ao centro da futura edificação, que é então, após o termino da obra (quando o guindaste é desmontado) convertido ao eixo do elevador. Um eixo horizontal é balanceado assimetricamente no alto do eixo vertical, a seção curta do eixo horizontal carrega um contrapeso de blocos de concreto, e sua seção longa carrega o equipamento responsável pelo içamento. O operador de guindaste senta-se em uma cabine no alto da torre. Um guindaste de torre é montado geralmente por um guindaste telescópico com menor capacidade de içamento, mas grande alcance, e no caso dos guindastes de torre que são içados para construção de arranha-céus muito altos um guindaste menor será ao termino da obra içado ao topo da torre terminada para desmontar guindaste de torre.
10 Figura 05: Guindaste de Torre. Fonte: http://www.nebrasco.com.br/nebrasco/conheca.htm Indiferentemente de suas características peculiares todos os guindastes seguem alguns princípios mecânicos que ilustram o uso de uma ou mais máquinas simples para criar uma vantagem mecânica. Um guindaste de contrapeso contém um eixo horizontal na física, a alavanca é um objeto rígido que é usado com um ponto apropriado do fulcro para multiplicar a força mecânica que pode ser aplicada a outro objeto. O princípio da alavanca permite que uma carga pesada unida à extremidade mais curta do eixo possa ser içada por uma força menor aplicada no sentido oposto (extremidade mais longa do eixo). A relação do peso da carga à força aplicada é igual à relação dos comprimentos do braço mais longo e do braço mais curto, e é chamada a vantagem mecânica. Abaixo representação na figura 06.
11 Figura 06: Principio da alavanca. Fonte: http://www.nebrasco.com.br/nebrasco/conheca.htm Um guindaste de jib possui um suporte inclinado (o jib), esse suporta um bloco de polia fixo. Os cabos são enrolados varias vezes em volta de um bloco fixo e presos a outro bloco que se unira à carga a ser içada. Quando a extremidade livre do cabo é puxada manualmente ou por uma máquina, o sistema da polia emprega uma força à carga que é igual à força aplicada multiplicada pelo comprimento do cabo que passa entre os dois blocos. Este número é a vantagem mecânica. Na figura 07 abaixo a representação da polia. Figura 06: Polia. Fonte: http://www.nebrasco.com.br/nebrasco/conheca.htm
12 2. CAPACIDADE DE CARGA As capacidades de carga são baseadas na competência estrutural do guindaste e sua margem de estabilidade. A capacidade de um guindaste com um comprimento específico de lança e raio de serviço está relacionada na tabela de capacidade do fabricante. Esta tabela é o guia para este guindaste, porque cita os limites para os quais os componentes foram projetados. A tabela de capacidade indicará os limites que são baseados na competência estrutural, nos componentes do guindaste que podem ceder antes que ele se incline, ou nos limites que, se forem excedidos, causarão sua inclinação. Em nenhuma condição devem ser ultrapassados os limites de carga especificados pelo fabricante. Na figura 07 abaixo exemplos de excesso de carga. Figura 07: Excesso de carga. Fonte: http://www.internationalpaper.com/documents/pt/forms/200716-014.pdf A margem de estabilidade do guindaste baseia-se na carga que pode levá-lo a inclinar ou balançar quando a lança estiver em sua direção menos estável, isto é, estendida para o lado. A inclinação ocorre quando as rodas ou esteiras do lado oposto da lança saem de sua posição inicial sem carga. A carga nunca deverá ser içada acima deste ponto. As capacidades relacionadas na tabela refletem uma margem de segurança de 15 a 25% abaixo do peso real de inclinação.
13 3. PLANO DE RIGGING As empresas contratantes de serviços envolvendo içamento de cargas com guindastes encontram, em geral, certas dificuldades em estabelecer parâmetros e critérios técnicos que possam justificar a necessidade de um plano de rigging para esta tarefa. Tais dificuldades independem da natureza do serviço, que pode ser um simples descarregamento de caminhão ou até mesmo uma operação complexa, envolvendo a mobilização de mais de um guindaste e com elevado grau de risco. O planejamento do serviço tem a sua importância, pois, além de possibilitar a seleção do equipamento mais adequado e da melhor estratégia de içamento, também fornecem dados que servem para a compra de suprimentos como materiais necessários à mobilização e preparação da máquina e acessórios, de forma a se evitar imprevistos, retrabalho e estabelecendo parâmetros de segurança operacional. O plano de rigging deve ser elaborado por um profissional capacitado, incluindo a memória de cálculo, os projetos de dispositivos, os desenhos demonstrativos de todas as fases de içamento, as posições mais críticas e as folgas previstas em relação as interferências. Nele devem constar, de forma imprescindível, as seguintes informações técnicas: 1. Configuração do guindaste: lança, raio de operação, tipo de moitão, passadas de cabo, contrapesos, posicionamento das sapatas jib e etc. 2. Capacidade bruta do guindaste: conforme valores das tabelas de cargas e digrama de içamento do guindaste 3. Velocidade do vento: máxima permitida para operação do guindaste com carga. este cálculo é feito através de uma tabela padrão no qual se classifica determinados tipos de designação do vento como: vento parado, aragem, brisa e etc; e normalmente demarcado no plano como beaufort; nome dado ao tipo de vento da tabela de velocidade através de classificação por números, ex.: Beaufort 6 é designado como Vento leve e atua entre 10,8 e 13,8 m/s ou 39 e 49 km/h
14 4. Força na sapata: força máxima atuando na sapata do guindaste com mais esforço, onde, o guindaste em operação transmite forças consideráveis ao solo, através das sapatas, originadas pelo peso do guindaste, do contrapeso adicional e pela carga bruta, uma vez determinada a força aplicada na sapata e a resistência do solo, o rigger pode então calcular a área de suporte que deve ser construída para a operação. É fundamental que sempre se considere as medida das da sapatas mais próxima ao centro de giro do guindaste, caso o peso do guindaste não seja conhecido através do catálogo do fabricante adotar o seguinte cálculo: P= NE X 12,00 t (onde P (Peso do guindaste), NE (número de eixos) e 12,00 é o valor brasileiro atribuído à tonelagem de carga exercida por eixo em veículos rodoviários pesados. 5. Porcentagem de utilização do guindaste: classificação em porcentagem da utilização do guindaste na operação em questão; para se fazer este cálculo basta utilizar a seguinte fórmula: CGB / CPB x 100 = Carga bruta, dividido pela Capacidade bruta x 100. Assim se obtém um valor numérico em porcentagem de utilização do guindaste, que deve ser respeitado principalmente contra a limitação do fabricante, do LMI do guindaste e normas ISO e DIN. 6. Layout completo da operação: desenho técnico feito à mão ou através de softwares como o Autocad da Autodesk, impresso em folhas tipo A1, implementando no desenho o equipamento bem como seus acessórios, interferências e sua carga, normalmente se faz o plano de rigging com o desenho em perfil e topo, podendo variar em alguns casos, hoje em dia já se aplica e desenvolve-se planos de rigging em 3D digitalmente. 7. Relação de eslingas e acessórios com detalhes da montagem das amarrações, tipos de cintas e cabos, dimensionando-as e estabelecendo os tipos de terminais adaptáveis a acessórios complementares como manilhas. 8. Identificação do guindaste: Marca modelo, capacidade nominal e série; é fundamental a escolha correta do equipamento, pois este é o mentor da operação e é fundamental que seja estabelecido com conhecimento técnico.
15 Recomenda-se ainda a visitar o local da operação, para que se possam verificar as condições previstas durante a operação, tendo em vista a dinâmica da obra. O plano de rigging deve ser inserido na proposta técnica da empresa prestadora de serviços, a qual servirá para analise quanto à segurança e relação custo/benefício, possibilitando uma contratação comercial adequada. Algumas empresas exigem a elaboração do plano somente para a movimentação de cargas acima de certo peso, ou então conforme o bom senso ou avaliação subjetiva do profissional contratante. Esta relação de itens pode ser adaptada e ampliada, conforme o perfil e a política de segurança da empresa, adotando-se uma nota para cada um deles conforme sua grandeza. A somatória final das notas servirá para determinar a necessidade ou não de elaborar um plano operacional. Tais procedimentos representam uma tentativa de formalizar uma avaliação técnica baseada e parâmetros controláveis, substituindo os impasses gerados por decisões pessoais. Para criação e desenvolvimento de planos de Rigging são utilizados normas como a NR 18. A Seguir nas figuras 08, 09 e 10 segue modelos de plano de Rigging para se ter uma base de como você deverá dispor seu desenho no papel.
16 Figura 08: Modelo de Plano de Rigging. Fonte: http://www.rigger.com.br/wp-content/uploads/2010/07/riggingloadercrane.jpg Figura 09: Modelo de Plano de Rigging. Fonte: http://www.rigger.com.br/wp-content/uploads/2010/07/plrigger.jpg
17 Figura 10: Modelo de Plano de Rigging. Fonte: http://www.rigger.com.br/wp-content/uploads/2010/07/riggingbr.jpg 4. OPERAÇÃO DO GUINDASTE Somente pessoas autorizadas e qualificadas poderão operar guindastes. Os empregados devem portar o cartão de identificação como operador de guindastes, que será revalidado a cada ano, após a emissão do Atestado de Saúde Ocupacional (ASO). O operador do guindaste deverá obedecer às especificações do fabricante e as limitações aplicáveis à operação de todos os guindastes.
18 guindastes: As seguintes qualificações mínimas serão exigidas para operadores de 1. Ter no mínimo 21 anos; 2. Estar física e mentalmente apto e capaz de operar o guindaste com segurança; 3. Conhecer as funções do rigger e do pessoal que prende a carga, inclusive toda a sinalização empregada; 4. Estar adequadamente treinado para aquele o tipo de guindaste que irá operar; 5. Estar apto a avaliar distâncias, alturas e não ser daltônico; 6. Saber utilizar extintores de incêndio e conhecer as formas de escape; 7. Estar autorizado a operar o guindaste. Antes de iniciar a operação de içamento ou movimentação de carga, o operador deve: 1. Observar as condições do guindaste, seguindo check list do equipamento. 2. Estabelecer o plano de movimentação de carga e obter as aprovações necessárias (plano de rigger). 3. Verificar a tabela de carga. 4. Verificar a capacidade de resistência do solo. 5. Verificar se o guindaste está corretamente patolado. 6. Identificar obstáculos e interferências na área de movimentação. 7. Estabelecer plano de isolamento e sinalização da área. 8. Observar o correto nivelamento do guindaste. 9. Definir a posição de trabalho do rigger/sinaleiro e conferir se o rigger/sinaleiro conhece os sinais de içamento de carga.
19 O operador deve: 1. Permanecer na cabine de comando durante a operação do equipamento; 2. Não permitir o acesso de outras pessoas ao posto de trabalho; 3. Ao estacionar o guindaste, manter seus controles na posição neutra, freios aplicados, travamento acionado e lança apoiada. 4.1. Acidentes na Operação No histórico de acidentes com operação de guindastes, entretanto encontramos muitas ocorrências envolvendo máquinas de grande porte para o içamento de cargas relativamente pequenas, Nesse sentido, os profissionais envolvidos devem formalizar uma avaliação técnica da operação levando em conta vários fatores que implicam certo grau de risco, tais como: Peso da carga, Volume da carga, Geometria da carga, Altura do içamento, valor da carga, Interferências na operação (Linhas de energia elétrica, pipe-racks, edificações e etc.), complexidade da operação (numero de fases envolvidas, de guindastes e etc.) A seguir as figuras 11, 12, 13, 14, e 15 mostram acidentes com guindaste: Figura 11: Acidente com Guindaste. Fonte: Própria.
20 Figura 12: Acidente com Guindaste. Fonte: Própria. Figura 13: Acidente com Guindaste. Fonte: Própria.
21 Figura 14: Acidente com Guindaste. Fonte: Própria. Figura 15: Acidente com Guindaste. Fonte: Própria.
22 5. MEMORIAL DE CÁLCULO Moitão é uma peça mecânica conhecida por roldana, polia ou moitão, muito comum em diversas máquinas, onde e usada para transferir força e movimento. Uma roldana é constituída por uma roda de material rígido, geralmente de metal, onde e aciona por uma corda, a polia gira em torno de um eixo transferindo movimento e energia ao objeto. Quando se usa moitão nos equipamentos é necessário que verifique o ângulo máximo entre as linhas de força ligadas que atuam diretamente, não deve ser superior a 90º. Em um moitão fixo a força F realizada para elevar um peso P, sem levar e consideração o atrito exercido no sistema, e exatamente igual em modulo, se a corda estiver em um ponto tangente à roldana. O trabalho realizado para elevar o objeto de certa distância h é exatamente o trabalho realizado pela força peso, sendo assim ganha energia potencial gravitacional. Onde: Epg= energia potencial gravitacional (J) m = massa (Kg) g = aceleração gravitacional (m/s²) h = distancia (m) 5.1. Calculo de carga suportada pelo guindaste Um guindaste só pode levantar uma carga de um peso que sua roda principal suporte. Essa carga máxima da roda depende de diversos fatores, entre eles, a capacidade nominal de carga é relevante, mas um fator de redução de impacto determina sua importância. Outros fatores importantes de calcular é peso total do guindaste e o peso do carro de apoio e do guincho. Além da carga do guindaste, usa a carga máxima da roda para escolher outros componentes do guindaste, tais como o comprimento do braço.
23 Calculando: Onde: Cm= Capacidade máxima de carga do guindaste (libras) P1= Peso do guindaste (libras) P2= Peso do guincho (libras) P3= Peso do carro (libras) Cn= Capacidade Nominal (libras) Fri= Fator de redução de impacto 5.2. Componentes Hidráulicos Blaise Pascal (1623-1662), físico, filósofo e matemático, dentre sua curta existência deixou um legado muito importante para a engenharia, visto que com uma de sua maior descoberta sobre fluidos, proporcionou a engenharia mecânica criar maquinas de grande importância para o bom rendimento e necessidades das obras. A pressão aplicada num ponto de um fluido em repouso transmite-se integralmente a todos os pontos do fluido (Brunetti, 2008, p.21) A aplicação direta deste princípio dentro do mecanismo hidráulico de um guindaste e compreensível, visto que é possível levantar toneladas sem ao menos necessitar do esforço humano. Para calcular valores de força exercida para erguer determinado objeto, usa-se a relação entre força aplicada sobra a área inicial equivalente a força aplicada sobre a área final. Abaixo figura 16 ilustra o teorema de pascal.
24 Figura 16: Teorema de Pascal. Fonte: Brunetti, 2008, p.25. 5.3. Medidas de Controle Todos os elementos que faz parta da estrutura, mecanismo, fixação e acessórios dos guindastes devem ser de boa construção, de materiais resistentes e apropriados, e ser mantidos em bom estado de conservação. Os ganchos de elevação devem estar munidos de dispositivos de segurança que impeçam a fuga do cabo de suspensão. Os aparelhos acionados eletricamente devem ser equipados com limitadores de elevação que cortem automaticamente a corrente elétrica quando a carga ultrapassar o limite superior do curso que lhe esta fixado. Quando se realizar a descida da carga, necessitasse de modo que a carga não seja despencada e sim descida lentamente garantindo suas propriedades. Todos os aparelhos dever ser providos de freios que sustente a carga máxima do equipamento, mantendo sua eficácia. Maquinas de elevação deve ser examinados diariamente pelo seu condutor, de modo que seja verificado a desde a cabine ate a lança e controles de atividades.
25 CONCLUSÃO Podemos observar o quanto é amplo o conhecimento, os tipos e as aplicações da engenharia. O aprendizado sobre o equipamento guindaste mostra o quanto será importante, como futuros engenheiros, dominarmos os conhecimentos para que possamos manter as operações seguras prevenindo a integridade física e a saúde dos operadores e demais trabalhadores envolvidos nas operações. Podemos observar que existe muito mais a aprender além do que conseguimos absorver nessa pesquisa.
26 Referências Bibliográficas ABNT NBR14768-2001 - Guindaste articulado hidráulico requisitos. ABNT NBR 13129 - Calculo da carga do vento em guindaste. FREITAS, Carlos F. Santiago. Equipamentos de Elevação. 2006. Monografia (Pósgraduação) UFPE - Universidade Federal de Pernambuco. MANUAL METODOLOGIA UNISALESIANO Centro Universitário Católico Salesiano Auxilium Unisalesiano Campus Universitário Araçatuba. Disponível em: < http://www.salesianoata.br/faculdades/arquivos/manual_metodologia_unisalesiano.pdf> acesso em: 20 de março de 2013. Normas Regulamentadora 11. Portaria 3.214 de 08 de Julho de 1978. Ministério do Trabalho. Normas Regulamentadora 12. Portaria 3.214 de 08 de Julho de 1978. Ministério do Trabalho. ORDEM DE SERVIÇO EQUIPAMENTOS DE ELEVAÇÃO E TRASNPORTE. Disponível em: <http://www.internationalpaper.com/documents/pt/forms/200716-014.pdf>. Acesso em: 01 de Maio 2015. PROFISSIONAIS ESPECIALIZADOS TRANSPORTES PESADOS. Disponível em: < http://www.nebrasco.com.br >. Acesso em: 01 de Maio 2015.