Limitador de Sobrecarga vs Limitador de Momento em Pontes Rolantes
P: O limitador de sobrecarga mede o peso de uma carga individual e destina-se a pontes rolantes, guindastes de pórtico e talhas com bitola fixa, com limiar definido em 110% para alerta e 125% para corte forçado (conforme ISO 4306 — Pontes rolantes de uso geral); o limitador de momento de carga mede o produto instantâneo carga × alcance, sendo específico para guindastes de lança, gruas de torre e equipamentos móveis com alcance variável, com paragem dinâmica baseada na curva de momento de carga (conforme ISO 10245-5:2005).
Dentro dos dispositivos de proteção de segurança de equipamentos de elevação, o limitador de sobrecarga e o limitador de momento de carga são os dois equipamentos que geram maior confusão. Embora ambos se enquadrem na proteção contra sobrecarga, diferem essencialmente no princípio de funcionamento, nos tipos de máquinas aplicáveis, na localização de instalação e nos critérios de calibração. Este artigo compara em detalhe as diferenças técnicas entre os dois tipos de limitadores numa perspetiva de engenharia prática, para apoiar a correta seleção em projeto e a manutenção diária.
Limitador de sobrecarga vs limitador de momento: definição e princípio
O limitador de sobrecarga é um dispositivo de segurança que mede o peso real da carga de elevação, compara-o com o valor nominal predefinido e corta automaticamente a potência de elevação ou emite um alarme. O princípio baseia-se num sensor de força (ou sensor tipo pino) instalado no eixo da polia fixa ou na viga do gancho, que converte a força da carga num sinal analógico de 4~20mA. O controlador compara esse sinal com o limiar definido: quando a carga atinge 110% do valor nominal, é emitido um alerta sonoro/luminoso e o circuito de elevação é cortado (mantendo o circuito de descida operacional); aos 125%, o contactor do motor de elevação é forçado a desarmar, provocando uma paragem total. A lógica central do limitador de sobrecarga é a comparação de uma única variável — apenas verifica se a massa absoluta da carga suspensa excede a capacidade nominal.
O limitador de momento de carga (LML) é um dispositivo de proteção de segurança projetado especificamente para guindastes de lança. Ao contrário do limitador de sobrecarga, o LML recolhe simultaneamente duas variáveis — a carga de elevação e o alcance da lança — calculando em tempo real o momento de carga resultante (carga × alcance) e comparando-o com a curva de momento de carga nominal para esse alcance. Quando o momento real atinge 90%~100% do momento nominal, é emitido um alerta; acima de 100%, os movimentos na direção perigosa são automaticamente interrompidos (proibido aumentar o alcance e elevar; permitido reduzir o alcance e descer). A lógica central é a comparação dinâmica com a curva de momento: a mesma carga pode ter resultados de segurança completamente diferentes consoante o alcance.
Máquinas aplicáveis: onde usar cada limitador
O limitador de sobrecarga é adequado para máquinas com altura de elevação praticamente fixa e ponto de aplicação da carga invariável. As aplicações típicas incluem: ponte rolante monoviga elétrica tipo LD/LX, ponte rolante biviga com talha elétrica tipo LH, ponte rolante de uso geral tipo QD, guindaste de pórtico tipo MH/MG e talha elétrica de cabo tipo CD1/MD1. De acordo com o regulamento TSG 51 — Regulamento Técnico de Segurança de Equipamentos Especiais, todas as pontes rolantes e guindastes de pórtico com capacidade nominal ≥3t devem estar equipados com limitador de sobrecarga.
O limitador de momento de carga é exclusivo para guindastes de lança com alcance variável. As aplicações típicas incluem: guindauto, guindaste de esteiras, guindaste sobre pneus, grua de torre, guindaste portal, guindaste ferroviário e guindaste de carga. Segundo a norma ISO 4306 — Dispositivos de proteção contra sobrecarga em equipamentos de elevação, todos os guindastes de lança com capacidade nominal ≥3t devem estar equipados com limitador de momento de carga. Os dois tipos de limitadores não são intercambiáveis nos respetivos domínios de aplicação: instalar um limitador de sobrecarga num guindaste de lança é igualmente perigoso por não detetar o alcance; instalar um limitador de momento de carga numa ponte rolante não apresenta risco de segurança, mas representa um custo desnecessário e uma complexidade de calibração acrescida.
Sensores e instalação: configuração comparada
Limitador de sobrecarga — normalmente requer apenas 1 célula de carga de tração ou sensor tipo pino. Existem três localizações de instalação: ① no eixo da polia fixa — extensómetros incorporados no pino da polia fixa medem a componente vertical da tensão do cabo de aço, adequado para pontes rolantes de média dimensão (5~32t); ② sensor na viga do gancho — um sensor de força é montado na viga do gancho para medir diretamente a massa total da carga, adequado para pontes rolantes tipo QD de grande tonelagem (≥50t); ③ sensor de torque no eixo de saída do motor — calcula a carga a partir do torque do motor, sem alterações mecânicas, adequado para retrofit de equipamentos existentes, mas com precisão afetada pelas flutuações de eficiência do motor (±5% FS).
Limitador de momento de carga — requer pelo menos 2 a 3 sensores a trabalhar em conjunto: célula de carga (medição da massa real da carga) + sensor de ângulo (medição do ângulo de elevação da lança) + sensor de deslocamento opcional (medição da extensão da lança). A célula de carga é normalmente instalada no pino de articulação da base da lança ou na porta de medição de pressão do cilindro de variação de alcance; o sensor de ângulo é montado no ponto de articulação de rotação da lança. O controlador de fusão de dados calcula em tempo real o momento admissível para o alcance atual com base na curva de carga. A configuração redundante de canal duplo (sensores A+B a calcular simultaneamente, com alarme se a diferença de resultados >15%) tornou-se o padrão da indústria para limitadores de momento de carga em guindastes de lança.
| Critério de Comparação | Limitador de Sobrecarga | limitador de momento de carga(LML) |
|---|---|---|
| MediçãoParâmetro | SimplesCargaPeso | CargaxAmplitude(CompostoTorque) |
| SensorQuantidade | 1Unidade(Tração/Tipo pino) | 2~3Unidade(Pesagem+Ângulo+Deslocamento) |
| Lógica de controle | Carga>=110%Pré-alarme,>=125%Corte | Torque>=100%Parada de movimento em direção perigosa ao atingir o valor da curva |
| Modelos aplicáveis | Ponte rolante/Pórtico/Talha Elétrica | Lança/Torre/Móvel/Portal |
| Local de instalação | Fixoeixo da polia/viga do gancho/eixo do motor | Base da lança+RotaçãoPonto de articulação+cilindro de variação de alcance |
| Sinal de saída | 4~20mAAnalógico+ReléNormalmente fechado | Barramento CAN+MulticanalReléSaída escalonada |
| Período de calibração | A cada6meses(regulamento TSG 51 — Regulamento Técnico de Segurança de Equipamentos Especiais-2023) | A cada12meses(GB/T 12602-2020) |
| PrecisãoRequisito | +/-3% FS | +/-5% FM(PlenoFaixa de MediçãoTorque) |
Estratégias de Alarme e Definição de Limiares
O Limitador de Sobrecarga adota uma estratégia de alarme em três níveis. O nível de pré-alarme é definido a 90% da carga nominal, acionando um indicador luminoso amarelo para alertar o operador, sem interromper a operação. O nível de alarme é definido a 100% da carga nominal, ativando o Alarme Sonoro e Visual, mas permitindo a conclusão da manobra em curso. O nível de corte forçado é definido a 110% da carga nominal, desenergizando a bobina do Contactor de elevação e travando o sistema, sendo necessário premir um botão de reposição dedicado para desbloquear. Além disso, o Limitador de Sobrecarga deve possuir uma função de autodiagnóstico: ao ser energizado, emite automaticamente um pulso de teste que simula uma condição de sobrecarga para verificar o funcionamento do Relé.
A estratégia de alarme do limitador de momento de carga é mais abrangente. No plano cartesiano carga-alcance, o limitador define três zonas: zona de segurança verde (torque real < 90% do torque nominal), zona de alerta amarela (90%~100%) e zona de perigo vermelha (>100%). Quando a operação move a lança numa direção perigosa (aumento do alcance ou elevação) e o sistema entra na zona vermelha, o movimento nessa direção é bloqueado automaticamente, mas o movimento na direção oposta (redução do alcance ou descida) é permitido para garantir que a carga seja baixada em segurança. No caso do Guindauto, o limitador de momento de carga deve ainda distinguir as curvas de torque nominal para as zonas de trabalho frontal, lateral e traseira.
| Condição de disparo | Limitador de Sobrecarga Resposta | limitador de momento de carga(LML) Resposta |
|---|---|---|
| 90%carga nominal | Alerta por indicador luminoso amarelo | Zona de advertência amarela(Aviso leve) |
| 100%carga nominal | Alarme Sonoro e Visual,Movimento permitido | Zona de advertência amarela(Aviso forte),Proibido aumentar amplitude/Elevação |
| 110%carga nominal | Corte forçadoElevaçãoCircuito com autotravamento | Zona de perigo vermelha,Bloqueio de direção perigosa,Somente permitido reduzir amplitude/Descida |
| Modo de reset | Botão de reset dedicado(Físico ouTela Touch Screen) | Reset automático(Destravamento automático ao retornar à zona segura) |
| AutotesteFrequência | Autoteste a cada energização + Disparo manual mensal | A cada4Autoteste horário + Verificação manual antes de cada turno |
5. Métodos de Calibração e Procedimentos de Ajuste
Procedimento de calibração do limitador de sobrecarga — Passo 1: instalar pesos padrão ou um dispositivo de carga hidráulico e aplicar 50% da carga nominal para calibrar o desvio de zero do sensor. Passo 2: aplicar 100% da carga nominal e ajustar o ganho do controlador para que a leitura corresponda ao valor padrão (desvio permitido de +/-3%). Passo 3: aplicar 110% e 125% da carga nominal para verificar as funções de alarme e corte. Passo 4: reduzir a carga até zero e verificar o erro de retorno a zero (desvio de zero ≤ 1% FS). O registo de calibração deve incluir a data, o número de identificação dos pesos, os valores medidos em cada ponto de verificação e a assinatura do técnico responsável, devendo ser conservado por pelo menos um ciclo de inspeção (6 meses).
Procedimento de calibração do limitador de momento de carga — Este processo é mais complexo e deve ser realizado em três alcances diferentes (alcance mínimo, médio e máximo). Em cada alcance, aplicar sucessivamente cargas correspondentes a 50%, 75%, 100% e 110% do momento nominal, verificando a precisão de paragem do limitador de momento para o mesmo valor de carga nos diferentes alcances. Todo o processo de calibração demora aproximadamente 2 a 3 horas, é executado por organismos de inspeção especializados e certificados, e o relatório de inspeção é carimbado. A Kelude Indústrias Pesadas equipa todos os guindastes de fábrica com limitadores de sobrecarga calibrados de origem, acompanhados do respetivo relatório de calibração e do Manual de Operação.
6. Erros Comuns de Instalação e Ajuste
Erro 1: Instalar o fio de sinal do sensor no mesmo conduíte do cabo de alimentação — Os sinais das células de carga do limitador de sobrecarga e do limitador de momento são sinais fracos de nível de milivolts (tipicamente 2mV/V de excitação). Quando instalados no mesmo conduíte que os cabos de alimentação PWM do inversor de frequência, o acoplamento eletromagnético induz ruído nos cabos de sinal várias vezes superior ao sinal útil, causando falsos alarmes ou leituras instáveis no controlador. A solução correta é instalar o cabo de sinal do sensor em tubo de aço separado, com uma extremidade do tubo ligada à terra. A Kelude Indústrias Pesadas cumpre rigorosamente a norma de instalação de cabos de sinal e linhas de energia em conduítes separados na montagem de fábrica e oferece serviços de orientação para instalação no local.
Erro 2: Omitir a verificação de carga zero durante a calibração — Muitos ajustes em campo apenas verificam o ponto de fundo de escala, ignorando o ponto zero. Quando o desvio de zero do sensor excede 1% FS, a linearidade de toda a faixa de medição fica comprometida. Cada calibração deve começar com carga zero, registando a leitura de zero antes de carregar progressivamente.
Erro 3: Verificar o limitador de momento apenas no alcance mínimo da lança — No alcance mínimo, o momento nominal da lança é máximo, mas se o sensor de ângulo tiver um desvio de zero no alcance máximo, a paragem por momento no alcance máximo pode ocorrer antes ou depois do ponto correto, tornando a proteção ineficaz. É obrigatório verificar toda a faixa de medição nos três pontos de alcance.
Perguntas Frequentes
P: É possível utilizar um limitador de momento de carga em vez de um limitador de sobrecarga numa ponte rolante?
R: Tecnicamente é possível, mas desnecessário. Numa ponte rolante, o alcance de elevação é fixo, tornando o sensor de ângulo do limitador de momento um componente redundante, o que aumenta os pontos de falha e os custos de manutenção. O regulamento TSG 51-2023 exige explicitamente que as pontes rolantes sejam equipadas com limitador de sobrecarga e não com limitador de momento; recomenda-se seguir a norma. Se houver planos futuros para instalar um mecanismo de variação de alcance na ponte, pode-se prever uma interface para o limitador de momento.
P: Qual é a diferença entre os dois pontos de corte de 110% e 125% do limitador de sobrecarga?
R: O ponto de 110% é o primeiro ponto de corte, que interrompe apenas o circuito de elevação, mantendo o circuito de descida operacional, permitindo ao operador baixar a carga em segurança e investigar a causa. O ponto de 125% é o ponto de corte forçado, que interrompe diretamente o contactor do motor de elevação e bloqueia o sistema, só podendo ser reposto através de um botão de reinicialização dedicado. Estes dois níveis de proteção seguem o projeto da norma ISO 4306, garantindo uma paragem forçada em caso de sobrecarga extrema.
P: Porque é que o limitador de momento deve distinguir entre as zonas de operação frontal e lateral?
R: Num guindauto, a frente e os lados apresentam momentos de tombamento diferentes devido à distância entre os estabilizadores. A distância lateral entre estabilizadores é geralmente menor do que a frontal, resultando numa menor resistência ao tombamento. Para o mesmo comprimento de lança e alcance, o momento nominal lateral é apenas 70% a 80% do momento frontal. O limitador de momento utiliza o encoder de rotação para identificar o quadrante de operação atual e alterna automaticamente para a curva de momento nominal correspondente, evitando erros de avaliação durante operações laterais.
P: Um guindaste antigo em operação não possui limitador de sobrecarga. Como instalar um?
R: Para equipamentos usados em serviço, recomenda-se a solução com sensor de torque no eixo de saída do motor, que não envolve reforma estrutural nem altera o percurso de carga do mecanismo de elevação, com prazo de execução de 1 a 2 dias. O sensor é instalado no acoplamento entre o motor e o redutor, com precisão de ±5% FS, cumprindo os requisitos do regulamento TSG 51-2023. Após a instalação, é obrigatório submeter o equipamento a uma verificação inicial por organismo de inspeção especial e obter o respetivo relatório.
A Kelude Indústrias Pesadas fornece serviços completos de seleção e instalação de dispositivos de proteção de segurança para guindastes de ponte rolante, pórtico e lança, incluindo limitadores de sobrecarga, limitadores de momento de carga, limitadores de altura, chaves de posição e sistemas de intertravamento de segurança com PLC. Linha direta de consulta: 400-086-9590.
