Monitorização Online de Pinça de Trilho para Ponte Rolante

O grampo de trilho é o dispositivo de segurança crítico para proteção contra o vento e prevenção de deslizamento do ponte rolante. A norma ISO 4301 / FEM 1.001 (correspondente à ISO 4301 / FEM 1.001, Cláusulas principais da norma de projeto de guindastes) estipula que pontes rolantes de exterior devem estar equipadas com grampo de trilho ou dispositivo de ancoragem. Os grampos de trilho tradicionais dependem da Operação manual e da inspeção visual, apresentando riscos de aperto insuficiente, desaperto incompleto e esquecimento operacional. O sistema KL-RAIL-CLAMP instala um sensor de ângulo magnético (resolução 0,1°) no eixo de rotação do braço da pinça, um sensor de força de película fina (Faixa de Medição 0~50kN, Precisão ±1,5%FS) na boca da pinça e um Fim de Curso indutivo (distância de deteção 4mm) na lateral do trilho. Através do esquema de deteção com tripla redundância, garante a Identificação fiável em 100% do estado de abertura/fecho. O sistema suporta igualmente o controlo remoto Manual e o controlo automático interligado à velocidade do vento, com Tempo de resposta inferior a 2 segundos para estados anómalos, estando já implementado em mais de 20 pontes rolantes em portos e empresas siderúrgicas.

Composição do sistema e instalação de sensores

O sistema KL-RAIL-CLAMP instala três grupos de sensores em cada grampo de trilho. O sensor de ângulo (Encoder magnético, resolução 0,1°, Grau de Proteção (IP) IP67) é montado na extremidade do eixo do braço de aperto, obtendo o ângulo de abertura/fecho através de medição sem contacto com íman e chip Hall — o estado totalmente aberto corresponde a 0°±2°, e o estado totalmente apertado a 45°~55° (dependendo do perfil do Trilho). O sensor de força de aperto (sensor de força de película fina, área efetiva Φ30mm, Faixa de Medição 0~50kN, Precisão ±1,5%FS) é aplicado sob a camada de borracha na superfície de contacto entre a boca da pinça e o trilhoe contacto entre a garra e o Trilho. A camada utiliza borracha NBR (espessura 10mm, Dureza Shore 70A), proporcionando uma interface de aperto com Coeficiente de atrito ≥0,4 e protegendo o sensor do contacto direto com a superfície metálica do Trilho. O Fim de Curso (indutivo, distância de deteção 4mm, repetibilidade 0,1mm) é montado na lateral do Trilho, no ponto correspondente à posição de abertura total do grampo, servindo como confirmação física do estado aberto.

Cada grupo de sensores é ligado através de uma Caixa de junção à prova d'água IP67 à caixa de controle local (dimensões 300×250×150mm, Grau de Proteção (IP) IP54). A caixa de controle integra um Controlador PLC (Siemens LOGO! 8 ou equivalente nacional) e um módulo 4G DTU. O PLC é responsável pela aquisição de sinais dos três sensores, pela lógica de votação 2-de-3 e pelo interbloqueio por Cabeamento rígido com o PLC principal do guindaste. Os dados dos sensores são simultaneamente transmitidos via Modbus RTU ao módulo 4G DTU, que os envia para a Plataforma em Nuvem num ciclo de 5 segundos. O design com tripla redundância da Kelude garante que, mesmo em caso de falha de um único sensor (por exemplo, Fim de Curso bloqueado por um objeto estranho), o sistema consegue determinar o estado real do grampo através da combinação lógica dos sensores de ângulo e de força, com uma taxa de tolerância a falhas de 99,97%. A adaptação completa de sensores e Controlador para um único grampo de trilho pode ser concluída em 4 horas.

Deteção da posição de abertura/fecho e monitorização da força de aperto

A Deteção da posição de abertura/fecho utiliza uma dupla confirmação com sensor de ângulo e Fim de Curso. O sensor de ângulo monitoriza continuamente o ângulo de abertura/fecho do braço de aperto: o estado normal aberto corresponde a 0°±2° (distância da garra à lateral do Trilho de aproximadamente 30mm), e o estado normal apertado a 48°±5° (boca da pinça pressionada contra o trilho). Quando o valor do ângulo se encontra na gama intermédia (5°~43°), o sistema identifica um estado anómalo de semi-abertura/semi-fecho, emitindo imediatamente um alerta amarelo e enviando uma notificação para a aplicação no telefone celular do operador. O Fim de Curso é ativado quando o grampo atinge a posição totalmente aberta (distância de deteção <4mm, saída ON), funcionando como confirmação elétrica de hardware em série no circuito de habilitação do guindaste — se o grampo não estiver totalmente aberto, o Fim de Curso não conduz, o circuito de acionamento do Carrinho do Ponte não é energizado, eliminando na origem o risco de arranque com o grampo engatado.

O sensor de força de aperto fornece em tempo real a pressão normal exercida pela garra sobre o Trilho. A força de aperto segura é calculada com base no Peso Próprio do guindaste e na Classe de Funcionamento. Tomando como exemplo um Guindaste de Pórtico de 32t, a força de aperto mínima de cada grampo é ≥15kN (correspondendo, com um Coeficiente de atrito de 0,4, a uma força antideslizamento ≥12kN, que cobre a Carga horizontal do vento para este guindaste em vento de Nível 6). O sistema define um limite inferior de 10kN e um limite superior de 30kN para a força de aperto: abaixo do limite inferior, identifica força de aperto insuficiente (desgaste da garra ou mecanismo Hidráulico/manual não pressionado); acima do limite superior, identifica aperto excessivo (possível dano no Trilho ou na estrutura da garra). Os dados de força de aperto são igualmente utilizados para estimar o Desgaste da camada de borracha da garra — quando a compressão da camada excede 2mm (determinada pelo aumento da leitura do sensor de ângulo sob a mesma força de aperto), o sistema sugere a substituição da camada. O sistema gera automaticamente, a cada 24 horas, um relatório de saúde do grampo de trilho, incluindo o número de apertos/desapertos do dia, a força de aperto média e estatísticas de eventos anómalos.

Controlo remoto e lógica de interligação com a velocidade do vento

O sistema KL-RAIL-CLAMP suporta dois modos de operação: controlo manual remoto e controlo automático por interligação com o anemómetro. No modo manual remoto, o operador introduz comandos de aperto/libertação através da aplicação para telemóvel ou da interface Web. O comando é encriptado e transmitido pela Plataforma em Nuvem até à caixa de controle local (PLC), que aciona o motor da Pinça de Trilho Elétrica (trifásico 380V, 0,55kW) para executar a ação. O sistema inclui um bloqueio de segurança operacional: o comando de aperto só é permitido quando a Plataforma em Nuvem deteta que a ponte rolante está parada (corrente do motor = 0 e acionamento do freio do Carrinho do Ponte ativado); o comando de libertação só é permitido quando o grampo de trilho está completamente solto e o Fim de Curso está ativo. Todas as operações registam o identificador do operador, a hora e o resultado da ação, criando um registo de auditoria imutável.

Lógica automática de interligação com o anemómetro: o sistema liga-se aos dados do Anemômetro da instalação através da Plataforma em Nuvem (ou localmente através do sinal 4~20mA do Anemômetro). Quando a velocidade do vento excede o limiar definido, o aperto é acionado automaticamente. O limiar é definido em dois níveis:

Primeiro nível (velocidade do vento 15m/s, correspondente a vento força 7) — aciona um alerta amarelo e envia uma notificação "aperto recomendado" na aplicação.

Segundo nível (velocidade do vento 20m/s, correspondente a vento força 8) — aciona automaticamente o comando de aperto e interliga com o PLC principal da ponte rolante para impedir a Translação do Ponte.

Quando a velocidade do vento desce abaixo do limiar e se mantém durante ≥10 minutos, o comando de libertação é executado automaticamente. O sistema regista também o número acumulado de ciclos de operação do grampo de trilho (a Pinça de Trilho Elétrica tem uma vida útil de projeto ≥10⁵ ciclos). Quando o número acumulado de ciclos atinge 80% da vida útil de projeto, o sistema sugere a planear uma intervenção de manutenção. Após a instalação do sistema numa grua de pórtico de 40t num Porto, foram realizados com sucesso 3 apertos automáticos durante a época de tufões (velocidade máxima do vento 23,5m/s), protegendo o equipamento e evitando o risco de lesões por trabalho manual à chuva.

Tipos de grampo de trilho e comparação de soluções de retrofit

Comparação de Tecnologias de Detecção

Aplicações e Casos de Engenharia

O sistema KL-RAIL-CLAMP é adequado para todas as pontes rolantes e guindastes de pórtico equipados com grampos de trilho, especialmente para portos costeiros sujeitos a tufões, pátios abertos com rajadas de vento fortes e cenários de operação não tripulada. O sistema é compatível com três tipos de grampos de trilho: manuais com parafuso, com atuador linear elétrico e hidráulicos. Para a reforma de grampos de trilho manuais antigos, o sistema oferece um kit de eletrificação (incluindo atuador linear elétrico, conjunto de sensores e controlador). Após a reforma, a manopla de controle manual é mantida como backup de emergência (soltar a manopla corta automaticamente o circuito elétrico). A reforma pode ser concluída em 1 dia útil, sem alterar a resistência da estrutura mecânica original e sem afetar a certificação de segurança do equipamento.

Num caso de reforma de grampos de trilho manuais em 8 guindastes de pórtico de 40t num porto costeiro, antes da instalação do sistema, ocorriam 2 a 3 acidentes por ano devido a sobrecarga do motor de translação da ponte causada por grampos não soltos (custo de manutenção de aproximadamente €1.500 por ocorrência). Nos 12 meses seguintes à reforma, não houve nenhum acidente relacionado com grampos de trilho. Durante a época de tufões desse ano (junho a setembro), o sistema acionou o aperto automático 5 vezes, com uma velocidade máxima de vento para aperto automático de 28,5 m/s (vento de grau 10), concluindo sempre o aperto antes da chegada do vento forte, garantindo a segurança do guindaste de pórtico. O departamento de equipamentos do porto planeia instalar o sistema nos restantes 23 guindastes de pórtico. O sistema de monitoramento de condição de grampos de trilho da Kelude já está em operação em mais de 50 pontes rolantes em 6 portos e 8 empresas siderúrgicas no mercado interno.

Perguntas Frequentes