Ponte Rolante Biviga: Causas e Soluções para Roçamento da Roda

O roçamento da roda contra o trilho é uma das avarias mecânicas mais frequentes em pontes rolantes biviga. De acordo com a norma ISO 4306, a folga normal entre o aro da roda e a face lateral do trilho é de 5 a 10 mm. Quando esta folga é comprometida, o aro começa a roçar na cabeça do trilho. Numa siderúrgica, quatro pontes rolantes biviga tipo QD de 32 t no laminador de tiras a quente foram alvo de uma inspeção especial em 2024: três apresentavam roçamento em graus variados, sendo que a mais afetada registou um desgaste do aro de 7 mm (espessura original de 15 mm), com a face lateral da cabeça do trilho a apresentar sulcos profundos. O custo de substituição de um único conjunto de rodas ultrapassou os 10.000 €. Este artigo apresenta uma análise sistemática das causas, métodos de diagnóstico e soluções para o roçamento da roda contra o trilho.

Sintomas típicos e consequências do roçamento

O sinal mais imediato de roçamento é o aumento da resistência ao movimento — a corrente do motor de translação da ponte regista valores 15% a 30% acima do normal, podendo, em casos graves, disparar a proteção de sobrecorrente. A face interna do aro da roda apresenta um brilho metálico intenso ou uma coloração azulada (devido às altas temperaturas de fricção), enquanto a face lateral da cabeça do trilho exibe sulcos escalonados.

As consequências secundárias do roçamento formam uma cadeia extensa: o desgaste do aro reduz o diâmetro da roda, criando uma diferença de velocidade linear entre as rodas dos dois lados, o que intensifica o roçamento — um ciclo vicioso. De acordo com a norma ISO 4306, um aro de roda com desgaste superior a 50% da espessura original deve ser substituído. O roçamento contínuo também provoca o afrouxamento ou mesmo a fratura dos parafusos das gramas de fixação do trilho, bem como degraus de desalinhamento nas juntas de trilho. Ruídos anormais (rangido metálico agudo) e vibrações periódicas durante a operação são os sinais de alerta mais facilmente percetíveis para o operador.

As seis causas fundamentais do roçamento

Com base na análise estatística de campo, as causas do roçamento em pontes rolantes biviga podem ser agrupadas em seis categorias, ordenadas por frequência de ocorrência:

Desvios de instalação do trilho fora de tolerância — responsável por cerca de 35% dos casos, é o fator mais comum. Quando o desvio de bitola excede ±5 mm, a diferença de altura entre os topos dos dois trilhos na mesma secção transversal é superior a 10 mm, ou a retilineidade lateral do trilho ultrapassa 2 mm/2 m, as rodas entram em contacto forçado com a face lateral do trilho a cada ciclo de movimento. De acordo com a norma ISO 4306, o controlo das tolerâncias de instalação na fase de assentamento do trilho determina a qualidade de funcionamento dos 5 a 8 anos seguintes.

Falta de coaxialidade e desalinhamento dos blocos de rodas — responsável por cerca de 25% dos casos. Quando o desvio de vão entre as quatro rodas excede ±5 mm, a diferença diagonal é superior a 5 mm, ou o desalinhamento entre as duas rodas da mesma cabeceira ultrapassa 3 mm, a estrutura do carrinho fica sujeita a um momento de torção durante o movimento, forçando o aro a pressionar continuamente o trilho. A diferença de diâmetro da superfície de rolamento das rodas (superior a 0,5 mm entre rodas do mesmo lado) também provoca diferenças de velocidade linear.

Inclinação vertical e horizontal das rodas — responsável por cerca de 20% dos casos. Quando a inclinação vertical excede 1/400 (ou seja, mais de 1 mm para uma roda de 400 mm de diâmetro) ou a inclinação horizontal ultrapassa 1/1000, as rodas deixam de ter um movimento de rolamento puro e passam a apresentar um deslizamento lateral, entrando em fricção contínua com o trilho. Nas rodas novas, a inclinação é normalmente controlada abaixo de 0,5/1000; após 2 a 3 anos de operação, o desgaste dos rolamentos e o afrouxamento das caixas de rolamento podem agravar este valor até exceder a tolerância.

Deformação estrutural da viga principal — responsável por cerca de 10% dos casos. A curvatura lateral da viga principal superior a 1/2000 do vão, ou a deformação plástica da cabeceira devido a impactos ou fadiga, transmite-se aos blocos de rodas, comprometendo a precisão de instalação original. A sobrecarga prolongada e as cargas excêntricas (como elevar cargas pesadas sempre do mesmo lado) são os principais fatores de deformação da estrutura.

Falta de sincronização dos dois lados da translação — responsável por cerca de 6% dos casos. As pontes rolantes biviga utilizam acionamento independente nos dois lados. Quando a diferença de velocidade de rotação entre os dois motores excede 2%, a diferença de tempo de abertura dos freios é superior a 0,3 segundos, ou a folga dos acoplamentos do eixo de transmissão é excessiva, as rodas dos dois lados movem-se a velocidades diferentes, fazendo com que a estrutura rode continuamente durante o avanço — o roçamento torna-se inevitável.

Assentamento diferencial das fundações do trilho — responsável por cerca de 4% dos casos. O assentamento diferencial das colunas do edifício industrial, a deformação por flexão prolongada da viga de rolamento e o afrouxamento ou fratura dos parafusos das gramas de fixação são problemas de fundação que acabam por se refletir na alteração da geometria do trilho. Este tipo de roçamento é particularmente comum em edifícios industriais antigos com mais de 5 anos de operação.

Método de diagnóstico em seis passos

Ao detetar sinais de roçamento, siga estes seis passos, do mais simples ao mais complexo, para evitar desmontagens desnecessárias:

Passo 1 — Inspeção visual — Com o equipamento parado e a alimentação desligada, inspecione todos os aros das rodas e as faces laterais dos trilhos com uma lanterna de alta intensidade. Verifique se o aro apresenta brilho metálico intenso (o normal é cinzento escuro), coloração azulada (oxidação por alta temperatura) ou sulcos escalonados na face lateral da cabeça do trilho. Fotografe a posição do desgaste (qual lado, qual extremidade) para determinar a direção do roçamento.

Passo 2 — Medição da bitola e do nivelamento — Utilize uma bitola de trilho ou um sensor de distância a laser para medir a bitola a cada 2 m ao longo de todo o trilho. O desvio de bitola não deve exceder ±5 mm (de acordo com a ISO 4306). Utilize um nível de bolha para medir a diferença de altura entre os topos dos dois trilhos na mesma secção transversal — não deve exceder 10 mm. Preste especial atenção às juntas de trilho: desalinhamentos e folgas excessivas são causas frequentes de roçamento localizado.

Passo 3 — Verificação do alinhamento das rodas — Estique um fio de aço de referência no exterior da cabeceira (a cerca de 50 mm da superfície de rolamento da roda) e meça a distância entre a superfície de rolamento de cada uma das quatro rodas e o fio, utilizando um micrómetro de interiores. A diferença entre as leituras das duas rodas da mesma cabeceira não deve exceder 3 mm; o desvio de vão entre as quatro rodas não deve ultrapassar ±5 mm e a diferença diagonal não deve ser superior a 5 mm.

Passo 4 — Verificação das diagonais da estrutura — Utilizando os eixos das quatro rodas como pontos de referência, meça o comprimento das duas diagonais com uma fita métrica de aço ou um sensor de distância a laser. Uma diferença superior a 5 mm indica torção ou deformação em paralelogramo da estrutura, sendo necessário verificar o aperto dos parafusos de ligação entre a cabeceira e a viga principal, bem como a existência de deformação plástica na cabeceira.

Passo 5 — Medição da inclinação vertical e horizontal das rodas — Instale um teodolito ou um alinhador a laser em frente à roda para medir o ângulo de inclinação vertical da superfície de rolamento em relação ao trilho. A inclinação vertical não deve exceder 1/400 e a inclinação horizontal não deve ultrapassar 1/1000 (de acordo com a ISO 4306). Se os valores excederem a tolerância, verifique os parafusos de aperto e os calços da caixa de rolamento.

Passo 6 — Ensaio em vazio com movimento combinado — Após concluir as cinco etapas de inspeção estática, realize um ensaio de ida e volta em vazio ao longo de todo o percurso. Durante a translação do ponte, observe o contacto entre as rodas e o trilho e ouça se o ruído de funcionamento é uniforme. Ruídos anormais periódicos (como um rangido a cada 3 a 5 segundos) correspondem normalmente ao impulso de roçamento a cada rotação da roda. Registe os valores de corrente dos dois lados — uma diferença superior a 10% é considerada anormal.

Soluções de correção e prevenção do roçamento

Com base nos resultados do diagnóstico, as soluções para o roçamento dividem-se em dois níveis: ajuste/reparação e substituição/recondicionamento:

Inspeção por turno — O operador deve efetuar uma volta completa à máquina antes de iniciar o turno, verificando visualmente se existem aparas metálicas recentes na superfície do trilho (a evidência mais direta de roçamento) e se o aro das rodas apresenta brilho anormal. Qualquer anomalia deve ser registada no diário de turno.

Verificação mensal — Utilize um calibrador de folgas para medir a folga entre o aro da roda e a face lateral do trilho (uma medição em cada extremidade, num total de 8 pontos de dados). Se qualquer ponto apresentar uma folga inferior a 2 mm, inicie o processo de diagnóstico. Verifique o aperto dos parafusos das gramas de fixação do trilho, confirmando o torque com uma chave dinamométrica até ao valor de projeto (torque de aperto de 200 a 250 Nm para parafusos M20).

Verificação trimestral de precisão — Utilize uma bitola de trilho e um nível de bolha para medir a bitola e a diferença de altura ao longo de todo o trilho, e o método do fio esticado para verificar o alinhamento das rodas. Se os valores medidos excederem os limites permitidos pela ISO 4306, elabore um plano de ajuste. Verifique o torque dos parafusos de aperto da caixa de rolamento — o afrouxamento é um sinal precoce de inclinação excessiva das rodas.

Revisão geral anual — Desmonte e inspecione os blocos de rodas: meça a espessura restante do aro (substituir se inferior a 50% da espessura original), o diâmetro da superfície de rolamento (se a diferença entre os dois lados da mesma máquina exceder 0,5 mm, ambas as rodas devem ser substituídas) e a folga do rolamento (substituir se a folga radial exceder 0,2 mm). Ajuste completo do trilho: realinhamento, nivelamento com placas de base e aperto das gramas de fixação.

Para corrigir o roçamento da roda contra o trilho causado por desvios de montagem da via, o procedimento consiste em afrouxar as gramas de fixação, inserir calços de aço sob a base do trilho (espessura de 0,5 a 3 mm) e, após nivelar cada secção com o nível de bolha, voltar a apertar as gramas. O desvio de bitola é corrigido pelo deslocamento gradual do trilho, com ajustes parciais não superiores a 3 mm por etapa. Após o ajuste, é obrigatório efetuar um ciclo de ensaio para confirmar que as rodas já não roçam no trilho antes do aperto final.

No caso de desvio excessivo na inclinação do bloco de rodas, afrouxam-se os parafusos de aperto da caixa de rolamento angular e inserem-se ou removem-se calços de ajuste (espessura individual de 0,1 a 0,5 mm) entre a caixa de rolamento e a cabeceira, de modo a corrigir a inclinação vertical e horizontal das rodas. Após o ajuste, é indispensável voltar a medir a coincidência e as diagonais das quatro rodas, garantindo que os três indicadores sejam cumpridos em simultâneo. Uma intervenção deste tipo demora normalmente 4 a 6 horas.

A correção da falta de sincronização entre os dois lados da travessia está organizada em três níveis de complexidade crescente: a solução de base consiste em calibrar os parâmetros do inversor de frequência para que as velocidades de rotação definidas para os dois motores sejam idênticas (tolerância máxima de desvio: 0,5%); a solução intermédia passa pela instalação de encoders com retorno de sinal para obter um controle de sincronização de velocidade; a solução definitiva, aplicável a pontes rolantes biviga com vão até 22,5 m, consiste em substituir o sistema por um único motor com eixo de transmissão alongado, eliminando na origem a assimetria entre os dois lados.

Tabela de diagnóstico rápido para roçamento da roda contra o trilho

Mito 1: Substituir as rodas desgastadas é suficiente — Sem corrigir os desvios de montagem do trilho e os problemas de alinhamento das rodas, as rodas novas voltarão a roçar contra o trilho em menos de um mês. O procedimento correto é primeiro identificar e corrigir a causa raiz (ajuste de trilhos ou calibração do bloco de rodas) e só depois substituir as rodas cujo desgaste excedeu os limites.

Mito 2: Aplicar graxa no aro da roda alivia o roçamento contra o trilho — A graxa contamina a superfície de rolamento, reduz o coeficiente de aderência entre a roda e o trilho, provocando derrapagem no arranque e aumento da distância de frenagem. O roçamento é um problema geométrico, não um problema de fricção — lubrificar não só é ineficaz como cria novos riscos de segurança.

Mito 3: Uma bitola maior é preferível a uma menor — Uma bitola excessiva também provoca um movimento serpentiforme das rodas sobre o trilho, com os aros a impactarem alternadamente os dois lados do carril. A bitola só garante um funcionamento estável quando se encontra dentro da tolerância (±5mm). Tanto o desvio por excesso como por defeito são inaceitáveis.

Perguntas Frequentes