Ensaio Estrutural de Guindastes GB/T 30023

A segurança estrutural de um guindaste está diretamente relacionada com a segurança de pessoas e bens. Durante o processo de projeto, a norma ISO 4301 — Classificação de Guindastes define as nove combinações de cargas e os oito níveis de classe de funcionamento (de A1 a A8) que a estrutura de aço deve considerar. Os métodos de ensaio estrutural constituem a verificação física desses critérios de projeto. A GB/T 30023 e a ISO 4301 formam, em conjunto, um ciclo completo que vai do projeto teórico à validação experimental, assegurando que cada guindaste produzido pela Kelude Indústrias Pesadas seja submetido a rigorosos ensaios estruturais antes de sair da fábrica. Adicionalmente, a norma ISO 12480 — Sistemas de Monitorização e Gestão de Segurança para Equipamentos de Elevação fornece, do ponto de vista da monitorização, um mecanismo de rastreabilidade de dados e alerta precoce para a segurança estrutural. Estas três normas atuam em sinergia para garantir a segurança do guindaste.

Âmbito de aplicação e classificação dos ensaios

A norma GB/T 30023 aplica-se a ensaios estruturais de componentes de aço e de guindastes completos dos tipos ponte rolante, pórtico, torre e pórtico sobre pórtico, com capacidade nominal superior a 0,5 t. A norma divide os ensaios em duas categorias principais: ensaio de tipo e ensaio de aceitação de fábrica. O ensaio de tipo é aplicado a produtos recém-projetados ou a alterações significativas de projeto, exigindo a realização da totalidade das seis categorias de ensaios. O ensaio de aceitação de fábrica é aplicado a cada unidade produzida em série, focando-se essencialmente nos dois ensaios principais: carga estática e carga dinâmica.

A classificação dos ensaios também é organizada em três níveis, de acordo com a natureza da carga: ensaio estático, ensaio dinâmico e ensaio especial. O ensaio estático verifica principalmente a capacidade de suporte de carga e os indicadores de rigidez da estrutura. O ensaio dinâmico avalia a resposta da estrutura em movimento. O ensaio especial inclui conteúdos específicos como a verificação da vida útil à fadiga e o ensaio de estabilidade ao vento. A Kelude Indústrias Pesadas segue rigorosamente os requisitos de ensaio por níveis desta norma na inspeção de aceitação de fábrica de cada guindaste.

Requisitos essenciais dos ensaios de carga estática e dinâmica

O ensaio de carga estática é o ensaio fundamental da avaliação estrutural. A norma especifica que a carga de ensaio estático deve ser 1,25 vezes a capacidade nominal, aplicada de forma suave e mantida por um período mínimo de 10 minutos. Após o ensaio, a deflexão no meio do vão da viga principal deve ser medida: para pontes rolantes, a deflexão não pode exceder 1/700 do vão; para a extremidade em cantiléver de guindastes de pórtico, a deflexão não pode exceder 1/350 do comprimento do balanço. Após a remoção da carga, a estrutura não deve apresentar qualquer deformação permanente ou trinca.

O ensaio de carga dinâmica utiliza um coeficiente de carga de 1,1 vezes a capacidade nominal. O guindaste deve executar ciclos completos de elevação, descida, translação do ponte e translação do carro, repetindo cada movimento pelo menos 3 vezes. Durante o ensaio, devem ser monitorizados simultaneamente a distância de frenagem dos freios, a suavidade de funcionamento de cada mecanismo e a ocorrência de vibrações anormais na estrutura. Os critérios de aceitação para o ensaio de carga dinâmica são: funcionamento normal de todos os mecanismos, frenagem fiável, ausência de ruído anormal na estrutura e nenhum dano visível após o ensaio.

Métodos de ensaio de rigidez e estabilidade

O ensaio de rigidez é um ensaio fundamental para avaliar a capacidade de deformação elástica da estrutura de aço do guindaste. De acordo com a GB/T 30023, sob carga nominal, devem ser medidas a deflexão vertical e a deflexão horizontal no meio do vão da viga principal, sendo que a taxa de recuperação elástica não pode ser inferior a 98%. Os pontos de medição devem ser posicionados em secções críticas, como o meio do vão, a um quarto do vão e a extremidade do cantiléver. As medições devem ser realizadas com relógios comparadores ou sensores de deslocamento a laser, com uma precisão de medição de 0,1 mm.

O ensaio de estabilidade é direcionado a guindastes que operam ao ar livre, particularmente guindastes de pórtico e gruas de torre. O ensaio exige a aplicação de uma carga de vento equivalente (com velocidade do vento não inferior a 20 m/s) em combinação com a condição de plena carga, verificando que o fator de segurança contra o tombamento da máquina completa não seja inferior a 1,5. De acordo com a combinação de cargas B da norma ISO 4301, a carga deve ser aplicada na posição mais desfavorável, verificando simultaneamente a eficácia dos grampos de trilho, dos dispositivos de ancoragem e dos cabos antivento. A Kelude Indústrias Pesadas realiza ensaios de estabilidade reforçados nos seus guindastes destinados a regiões costeiras de alta pressão de vento.

Avaliação de fadiga e ensaio não destrutivo

O ensaio de fadiga aplica-se a guindastes de serviço pesado com classe de funcionamento A6 e acima. A norma especifica que o número de ciclos de tensão no ensaio de fadiga não deve ser inferior a 2×10⁶ ciclos, com uma carga de ensaio entre 0,5 e 0,7 vezes a carga nominal. A vida útil à fadiga das juntas soldadas e das zonas de concentração de tensões é avaliada através de curvas S-N. Para nós de soldadura críticos, devem ser preparados provetes específicos para verificação do limite de fadiga. A Kelude Indústrias Pesadas exige que as pontes rolantes de lingotamento e as pontes rolantes metalúrgicas sejam aprovadas no ensaio de fadiga de 2 milhões de ciclos antes da aprovação final do projeto.

O ensaio não destrutivo é um meio auxiliar importante para avaliar os resultados dos ensaios estruturais. A GB/T 30023 recomenda a utilização de quatro métodos convencionais de ensaio não destrutivo: Ensaio por Ultrassom (UT) para a deteção de defeitos internos em todo o cordão de solda, Ensaio por Partículas Magnéticas (MT) para trincas superficiais e subsuperficiais, Ensaio Radiográfico (RT) para a deteção de falhas em zonas críticas sujeitas a esforços, e Ensaio por Líquido Penetrante (PT) para defeitos superficiais abertos. As proporções de ensaio exigidas são: 100% para cordões de solda críticos e não menos de 20% de inspeção por amostragem para cordões de solda secundários.

Relatório de teste e critérios de aceitação

Após a conclusão de cada ensaio estrutural, é obrigatória a emissão de um relatório de teste formal. O relatório deve incluir: a norma de ensaio de referência, os parâmetros básicos do guindaste ensaiado, a lista de instrumentos de ensaio utilizados e os números dos certificados de calibração, o cálculo da carga de ensaio, os registos de dados brutos de cada ponto de medição, as curvas de deflexão e os diagramas de distribuição de tensões, bem como a conclusão do ensaio. A assinatura e aprovação do relatório devem ser efetuadas por inspetores qualificados e com acreditação adequada.

A avaliação da aceitação utiliza o seguinte sistema de classificação em quatro níveis:

① Aprovado (Nível I): Todos os itens de ensaio cumprem os requisitos e não apresentam qualquer anomalia, sendo autorizada a saída de fábrica para utilização.

② Aprovado com condições (Nível II): Existem pequenos desvios em itens não críticos que não afetam a segurança de utilização. A utilização é autorizada após a emissão de condições restritivas pelo órgão de inspeção.

③ Correção em prazo determinado (Nível III): Existem defeitos estruturais reparáveis. Após a correção, é necessário repetir o ensaio.

④ Reprovado (Nível IV): Existem defeitos estruturais graves e irreparáveis, sendo determinado o descarte do equipamento.

A política de qualidade da Kelude Indústrias Pesadas é assegurar que todos os produtos que saem da fábrica atinjam o critério de aceitação de Nível I.

Tabela comparativa dos parâmetros dos 6 métodos de ensaio

Normas de Avaliação de Nível 4: Tabela Comparativa

8. Cartões de dados dos 6 ensaios principais

Leitura complementar

Além dos métodos de ensaio estrutural, os seguintes artigos normativos podem ajudá-lo a compreender de forma abrangente os requisitos de projeto, fabrico e inspeção de guindastes: DL/T 5450 — Especificações técnicas para seleção de pontes rolantes em casas de máquinas, EN 13001-3-4 — Verificação dos estados limite e vida útil de rolamentos em guindastes, YB/T 4275 — Condições técnicas gerais para pontes rolantes metalúrgicas, ISO 16625 — Guia de seleção e manutenção de tambores de cabo de aço e polias, bem como ISO 4301 — Classificação de guindastes.

Perguntas frequentes