Monitorização de Segurança GB/T 28264 para Equipamentos de Elevação

O sistema de monitoramento de segurança de guindastes deve, já na fase de projeto, definir a combinação de cargas e a classe de funcionamento com base na norma GB/T 3811 — Regras para o Projeto de Guindastes, configurando subsequentemente os parâmetros de monitoramento de segurança e os limiares de alarme correspondentes. A validação funcional do sistema de monitoramento de segurança deve estar em conformidade com os métodos de ensaio para dispositivos de segurança definidos na norma GB/T 5905 — Especificações e Procedimentos de Ensaio para Guindastes, garantindo que a precisão dos dados monitorizados e a fiabilidade do sistema resistem à prova das condições operacionais reais. Além disso, a monitorização em tempo real das tensões na estrutura metálica deve seguir os métodos de verificação da capacidade de carga da norma GB/T 30024-2013, combinando a verificação teórica com a monitorização online para construir um sistema completo de proteção de segurança.

Âmbito de Aplicação e Estrutura Central da Norma GB/T 28264

A norma GB/T 28264-2012 — Sistema de Monitoramento e Gestão de Segurança para Equipamentos de Elevação — foi publicada em 2012 pela Administração Nacional de Normalização da China, sendo a primeira norma nacional chinesa dedicada especificamente aos sistemas de monitoramento de segurança para guindastes. Aplica-se a uma vasta gama de equipamentos de elevação, incluindo pontes rolantes, guindastes de pórtico, gruas de torre, guindastes móveis, guindastes portal, guindastes de cabo e elevadores de obra, impondo requisitos de monitoramento obrigatórios, especialmente para equipamentos de elevação de grande porte e de utilização crítica.

A norma define a constituição funcional do sistema de monitoramento e gestão de segurança, que compreende seis módulos principais: unidade de aquisição de informações, unidade de processamento de informações, unidade de armazenamento de informações, unidade de saída de informações, unidade de saída de controle e unidade de interface de comunicação. Através da aquisição e processamento em tempo real de parâmetros críticos — capacidade de elevação, momento, posição do curso, velocidade do vento, distância entre mecanismos na mesma via, comandos de operação, entre outros — o sistema garante uma monitorização abrangente do estado operacional do guindaste, bem como o alerta automático e a proteção em condições de perigo.

Do ponto de vista do enquadramento normativo, a lógica central da GB/T 28264 assenta num circuito fechado de monitorização: "aquisição — processamento — avaliação — saída — controle". O sistema adquire inicialmente as grandezas físicas no local através de vários sensores; após condicionamento do sinal e conversão A/D, os dados são enviados para a unidade de processamento de informações para avaliação lógica. Quando um parâmetro monitorizado excede o limiar predefinido, o sistema emite simultaneamente um alarme sonoro e visual e, através da unidade de saída de controle, corta a alimentação elétrica das ações na direção perigosa, assegurando uma proteção de segurança ativa.

Os 7 Módulos Funcionais Essenciais do Sistema de Monitoramento de Segurança

Os requisitos funcionais da GB/T 28264 para o sistema de monitoramento de segurança podem ser agrupados em 7 módulos essenciais, cada um com indicadores técnicos e parâmetros de desempenho específicos. O módulo de monitorização da capacidade de elevação exige a aquisição em tempo real da carga de elevação; quando a carga atinge 90% da capacidade nominal, é emitido um sinal de alerta; aos 110%, o circuito de elevação é automaticamente cortado. A precisão da exibição da carga não deve ser inferior a ±3%, com um tempo de resposta não superior a 0,5 segundos.

O módulo de monitorização do momento é a função de segurança central para gruas de torre e guindastes móveis. A norma estipula que o limitador de momento de carga deve calcular em tempo real a relação entre a capacidade nominal no alcance atual e a carga real. Quando o momento atinge 90% a 100% do valor nominal, é emitido um alerta; entre 100% e 110%, as ações de elevação e variação do alcance na direção perigosa são interrompidas. A precisão abrangente do momento não deve ser inferior a ±5%, e os parâmetros definidos devem ser preservados em caso de falha de energia.

O módulo de monitorização dos fins de curso abrange quatro subfunções: limitador de altura de elevação, limitador de altura de descida da carga, fim de curso de deslocamento e limitador de ângulo de rotação. O limitador de altura deve cortar a alimentação da elevação e acionar a frenagem pelo menos 200 mm antes de o Elevação atingir o limite superior. O fim de curso de deslocamento deve cortar a alimentação na direção do movimento pelo menos 100 mm antes de atingir a posição limite. Todos os fins de curso devem adotar um design de duplo limitador para garantir segurança redundante.

O módulo de monitorização da velocidade do vento exige que um alarme seja emitido quando a velocidade do vento atingir o valor limite correspondente à pressão de vento de operação; quando o valor correspondente à pressão de vento de não operação for atingido, o dispositivo de ancoragem contra vento é acionado automaticamente. A norma estipula que o anemômetro deve ser instalado numa posição representativa das condições de vento reais no ponto mais alto do guindaste, com um período de amostragem não superior a 2 segundos, uma resolução de exibição de 0,1 m/s e uma precisão de alarme dentro de ±1 m/s.

O módulo de monitorização anticolisão para múltiplas máquinas na mesma via aplica-se a dois ou mais guindastes que operam na mesma via. O sistema deve calcular em tempo real a distância de segurança entre guindastes adjacentes; quando a distância for inferior ao valor definido, ocorre uma desaceleração automática; quando for inferior à distância mínima de segurança, é acionada uma frenagem de emergência. A precisão da medição de distância não deve ser inferior a ±100 mm, e o tempo de resposta do sistema não deve exceder 200 ms.

O módulo de videomonitoramento deve cobrir, no mínimo, três ângulos de visão críticos: o mecanismo de elevação, a área de operação do Elevação e a direção de translação do carrinho do ponte. A resolução da câmera não deve ser inferior a 720P; a função de visão noturna deve alternar automaticamente para o modo infravermelho quando a iluminação for inferior a 5 lux; o armazenamento de vídeo não deve ser inferior a 30 dias. O sinal de vídeo deve sobrepor informações OSD com parâmetros-chave, como capacidade de elevação, relação de momento e velocidade do vento, garantindo o registo sincronizado de áudio, vídeo e dados operacionais.

O módulo de armazenamento e rastreabilidade de dados é uma inovação importante da GB/T 28264 em relação aos dispositivos de segurança tradicionais. A norma exige que o sistema possua uma função de "caixa negra", armazenando continuamente, por pelo menos 30 dias, todos os parâmetros monitorizados — capacidade de elevação, torque, velocidade do vento, posição do curso, comandos de operação, eventos de alarme, entre outros — com um período de amostragem não superior a 100 ms. Os dados armazenados devem ser protegidos contra adulteração, com possibilidade de exportação por USB ou rede, em formato CSV ou TXT universal.

Arquitetura de Quatro Níveis: Dos Sensores à Plataforma de Supervisão Remota

A GB/T 28264 define implicitamente um modelo de arquitetura de quatro níveis para o sistema de monitoramento de segurança, um conceito de design em camadas altamente alinhado com a arquitetura moderna da Internet das Coisas (IoT) industrial. O primeiro nível, a camada de aquisição e perceção, é composto por dispositivos de front-end — sensores de capacidade de elevação, sensores de momento, fins de curso, anemômetros, encoders, sensores de inclinação, câmeras, entre outros — responsáveis por converter as grandezas físicas em sinais elétricos padronizados. Esta é a "visão e audição" de todo o sistema de monitoramento.

O segundo nível, a camada de controle local, tem como núcleo o servidor de monitoramento instalado na cabine do operador ou no gabinete elétrico do guindaste. O servidor de monitoramento executa o condicionamento do sinal, a conversão A/D, a avaliação lógica e as funções de saída de controle, utilizando normalmente um computador industrial embarcado de grau industrial ou um PLC como plataforma de hardware, equipado com um ecrã tátil de, pelo menos, 7 polegadas para a interface homem-máquina. O servidor deve possuir alimentação redundante e função de reset por watchdog para garantir uma operação fiável em condições adversas.

O terceiro nível, a camada de estação de gestão local, é implantado na sala de controle central da fábrica ou no departamento de gestão do projeto, comunicando com os servidores de monitoramento de vários guindastes através de Ethernet ou redes industriais sem fio. A estação de gestão local permite a monitorização centralizada de múltiplas máquinas, a análise agregada de dados, a gestão de informações de alarme e a geração automática de relatórios. Normalmente, é desenvolvida com software de supervisão industrial ou plataformas SCADA, e a interface homem-máquina deve suportar a exibição simultânea em múltiplas janelas do estado operacional de diferentes guindastes.

O quarto nível, a camada de supervisão remota, carrega os dados de monitoramento para uma plataforma em nuvem ou para a entidade reguladora superior através da Internet ou de uma linha dedicada VPN. Esta camada permite aplicações avançadas, como a análise de big data da operação segura de equipamentos de elevação em várias regiões, a gestão do ciclo de vida completo dos equipamentos, a previsão de falhas e o diagnóstico inteligente. A transmissão de dados deve utilizar protocolos de encriptação SSL/TLS para garantir a segurança da informação, sendo recomendada a utilização de protocolos padrão de IoT industrial, como MQTT ou OPC UA.

Cenários de Aplicação Típicos e Pontos-Chave de Instalação e Comissionamento

No cenário de fabrico de novos guindastes, o sistema de monitoramento de segurança deve ser instalado em simultâneo com a montagem e o comissionamento do guindaste. A instalação do sensor de capacidade de elevação requer a sua integração em série na extremidade fixa do cabo de aço. Após a instalação, deve ser efetuada uma calibração em três pontos — zero em vazio, 50% da faixa de medição e 100% da faixa de medição — utilizando pesos padrão ou um dispositivo de calibração hidráulico. O desvio dos resultados da calibração não deve exceder ±1%. O sensor de ângulo e o sensor de deslocamento do limitador de momento de carga devem ser instalados com um alinhamento de eixos preciso em relação ao mecanismo de variação do alcance.

No cenário de reforma de guindastes existentes, a instalação de um sistema de monitoramento de segurança exige uma avaliação cuidadosa da compatibilidade das interfaces com o sistema de controle elétrico original. A solução de reforma fornecida pela Kelude Indústrias Pesadas utiliza um servidor de monitoramento independente que comunica com o PLC original através dos protocolos Modbus RTU ou Profibus DP, permitindo a aquisição de dados sem necessidade de modificar o gabinete elétrico original. Para máquinas mais antigas sem interface de comunicação, é adotada uma solução com sensores adicionais e módulos independentes de aquisição de sinal, isolando fisicamente o sistema de monitoramento do sistema de controle original, garantindo que o processo de reforma não afeta a operação normal do guindaste.

O comissionamento do sistema deve seguir o seguinte procedimento:

Primeiro passo: calibrar individualmente o zero e a faixa de medição de cada sensor, utilizando fontes de sinal padrão ou pesos de teste em três pontos de calibração — vazio, 50% da faixa e 100% da faixa — para uma calibração linear. Cada ponto deve ser medido 3 vezes, calculando-se a média, com um desvio controlado dentro de ±1%.

Segundo passo: verificar a precisão de acionamento de cada limiar de alarme, testando 3 vezes em cada ponto de alarme, dentro da faixa de desvio positiva e negativa, para confirmar a consistência. O desvio entre o valor de acionamento do alarme e o valor definido não deve exceder a tolerância permitida.

Terceiro passo: testar a função de saída de controle, confirmando que, em caso de alarme, a alimentação elétrica na direção perigosa é cortada de forma fiável. O tempo de resposta do corte não deve ser superior a 0,3 segundos, e o funcionamento da luz indicadora de alarme e da campainha deve ser verificado.

Quarto passo: realizar um teste de funcionamento contínuo de 72 horas, durante o qual não devem ocorrer falsos alarmes ou falhas de alarme. O estado operacional do sistema e os parâmetros críticos devem ser registados a cada 8 horas, gerando um relatório de teste.

A prática da Kelude Indústrias Pesadas em vários projetos de grande dimensão demonstra que, após a instalação do sistema de monitoramento, deve ser estabelecido um programa de manutenção e calibração periódica. Recomenda-se uma verificação de calibração online dos sensores a cada trimestre, um teste funcional abrangente a cada semestre e, anualmente, uma inspeção de desempenho do sistema por uma entidade de inspeção por terceiros, de acordo com a GB/T 28264, com a emissão do respetivo relatório. A vida útil dos sensores críticos, como o sensor de capacidade de elevação e o limitador de momento de carga, é geralmente de 5 a 8 anos, devendo a sua substituição ser obrigatória no final deste período para garantir a precisão da monitorização.

Sinergias da GB/T 28264 com Normas Relacionadas

O regulamento TSG 51-2023 não atua de forma isolada no sistema normativo de equipamentos de elevação; pelo contrário, estabelece uma relação de aplicação sinérgica com diversas normas nacionais e setoriais. Ao nível do projeto de sistemas, a norma GB/T 3811 — Sistema de Monitoramento e Gestão de Segurança define a Classe de Funcionamento, a combinação de cargas e os requisitos de Resistência estrutural dos guindastes, parâmetros que constituem a base fundamental para a definição dos limiares de alarme e das estratégias de monitoramento do Sistema de Monitoramento de Segurança. Por exemplo, uma Ponte Rolante de Lingotamento de Classe de Funcionamento A7 e uma Ponte Rolante de instalação de Classe de Funcionamento A3 apresentam diferenças significativas nos limiares de alerta e nas estratégias de resposta do monitoramento da Capacidade de Elevação.

No que respeita à validação de sistemas, a norma ISO 4306 — que substitui a antiga referência GB/T 5905 — especifica os procedimentos de Ensaio de Tipo e de ensaio de fábrica para os dispositivos de segurança. De acordo com esta Norma, o Sistema de Monitoramento de Segurança deve ser submetido a três categorias de testes: ensaio estático, ensaio dinâmico e ensaio de compatibilidade eletromagnética. O ensaio estático verifica a Precisão dos Sensores e a exatidão dos limiares de alarme; o ensaio dinâmico avalia a resposta do sistema em condições reais de funcionamento do guindaste; e o ensaio de compatibilidade eletromagnética, realizado em conformidade com a série IEC 60204-32, comprova a fiabilidade operacional do sistema em ambientes industriais com interferência eletromagnética.

No âmbito da inspeção periódica, o regulamento TSG 51 — Regulamento Técnico de Segurança de Equipamentos Especiais passou a incluir o Sistema de Monitoramento de Segurança como item obrigatório na inspeção periódica de equipamentos de elevação. O âmbito da inspeção abrange cinco vertentes: verificação da integridade funcional do sistema de monitoramento, recalibração da Precisão dos Sensores, validação dos limiares de alarme, teste das funcionalidades de armazenamento de dados e controlo da qualidade de imagem do sistema de vídeo. A Kelude Indústrias Pesadas recomenda que os utilizadores realizem uma autoinspeção completa e a Manutenção Preventiva do sistema de monitoramento um mês antes da Inspeção Anual, de modo a garantir a aprovação à primeira tentativa.

Em termos de segurança elétrica, o projeto elétrico do Sistema de Monitoramento de Segurança deve igualmente cumprir o disposto na norma IEC 60204-32, relativa à segurança de maquinário — equipamento elétrico de máquinas — requisitos técnicos para equipamentos de elevação. O Grau de Proteção (IP) do invólucro do servidor de monitoramento não deve ser inferior a IP54; os Sensores instalados no exterior devem apresentar um Grau de Proteção (IP) de, pelo menos, IP65; todos os cabos de sinal devem ser do tipo Cabo Blindado, com Aterramento fiável em ambas as extremidades, e a Resistência de aterramento não deve exceder 4Ω.

Comparativo de Monitoramento por Tipo de Guindaste

Sistema de Monitoramento de Segurança: Indicadores-Chave e Normas de Inspeção

8. Dados Essenciais da Norma GB/T 28264

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Perguntas Frequentes