Série prática sobre a conceção de gruas não normalizadas: as cinco tecnologias fundamentais, desde o cálculo das vigas de extremidade até à integração da automatização

Devido ao seu ambiente de trabalho específico, às condições de carga e aos requisitos técnicos, as gruas não normalizadas exigem que se ultrapassem as limitações dos produtos normalizados na sua conceção e fabrico. Desde a distribuição da pressão das rodas entre a viga terminal e o conjunto de rodas até ao controlo de precisão da elevação sincronizada em dois pontos de suspensão, desde a supressão da deformação por soldadura na viga principal de grande vão até ao projeto do mecanismo de deslocamento em trilhos curvos com grande inclinação, passando pela integração do quadro de controlo e pela ligação automatizada ao sistema MES — cada etapa apresenta os seus próprios desafios técnicos e soluções de engenharia. A Krud Heavy Industry acumulou mais de dez anos de experiência de engenharia na área do projeto de guindastes não normalizados; este artigo aborda a abordagem sistemática do projeto de guindastes não normalizados a partir de cinco grandes eixos tecnológicos.

Visão geral dos artigos sobre as cinco principais tecnologias

Cálculo do projeto das vigas de extremidade e dos conjuntos de rodas

As vigas terminais e os conjuntos de rodas são os componentes centrais do mecanismo de deslocamento do guindaste. As vigas terminais apresentam uma estrutura soldada em forma de caixa, em material Q355B, sendo que a altura da secção transversal das vigas terminais varia entre L/12 e L/15 do vão. Os conjuntos de rodas estão disponíveis em duas configurações: acionamento diagonal (2 rodas motrizes + 2 rodas passivas) e acionamento total; as rodas motrizes estão instaladas em caixas de rolamentos angulares dispostas em diagonal. O coeficiente de pressão desigual nas rodas K = 1,1 a 1,3; a verificação da tensão de contacto com o carril é efetuada de acordo com a norma GB/T 23260-2009. Nos projetos não normalizados, o comprimento das vigas laterais e a distância entre eixos devem ser calculados individualmente para cada unidade, não sendo possível utilizar desenhos normalizados.Leitura aprofundada: Vigas de extremidade e conjuntos de rodas: distribuição da pressão das rodas e adaptação aos carris no projeto estrutural de gruas não normalizadas

Comparação entre esquemas de elevação síncrona com dois pontos de suspensão

A elevação síncrona com dois pontos de suspensão recorre a soluções com eixo elétrico ou eixo mecânico. O eixo elétrico permite uma sincronização de alta precisão, com um desvio angular inferior a 0,1 graus, através de um servomotor + codificador + barramento EtherCAT/PROFINET, sem restrições de distância; no entanto, o custo do sistema servo é elevado (30%~50%). O eixo mecânico utiliza um eixo de transmissão e um acoplador para forçar a sincronização, com uma precisão inferior a 1 grau e um custo mais baixo (20%~40%); no entanto, o comprimento do eixo de sincronização não deve exceder os 15 m. Quando o comprimento da peça for superior a 15 m ou houver mais de três pontos de suspensão, deve dar-se prioridade à escolha do eixo elétrico.Leia na íntegra: Da sincronização de dois pontos de suspensão ao sistema de elevação: comparação entre soluções para os eixos elétricos e mecânicos de gruas não normalizadas

Técnica de controlo da deformação na soldadura de grandes vãos

O controlo da deformação por soldadura das vigas principais em caixa de grande vão recorre a um processo integrado que combina o método de contra-deformação (arco superior de 20 a 40 mm) + soldadura simétrica + soldadura por secções (cada secção com 300 a 500 mm) + envelhecimento por vibração. A contração longitudinal é de 0,3 a 1 mm/m e a contração transversal é de 0,5 a 2 mm/m. As chapas com espessura superior a 25 mm devem ser pré-aquecidas a 50–200 graus Celsius. Após o tratamento de envelhecimento por vibração, as tensões residuais diminuem em 40%–60%, sendo a taxa de conformidade na soldadura à primeira tentativa igual ou superior a 95%.Leia na íntegra: Como controlar a deformação por soldadura em gruas não normalizadas de grande envergadura? Sequência inversa de soldadura e processo de eliminação de tensões

Mecanismo de deslocamento para curvas acentuadas e cargas pesadas

Parâmetros essenciais do projeto de vias curvas: raio mínimo R = 3 a 10 m, alargamento da bitola de 5 a 15 mm, rodas-guia para auxiliar nas curvas, velocidade no troço curvo inferior a 20 m/min. Conceção para grandes inclinações: inclinação de 5% a 15%, aumento da potência de acionamento de 20% a 40%, aumento do número de travões de 30% a 50%, e cooperação entre o dispositivo antiderrapante, o travão elétrico e o travão mecânico. Rodas para cargas pesadas: diâmetro de 200 a 800 mm, dureza da banda de rodagem de HRC 45 a 55, camada de têmpera igual ou superior a 15 mm, vida útil dos rolamentos igual ou superior a 10 000 h.Leia na íntegra: Curvas acentuadas e rodas para cargas pesadas — Três desafios que o projeto de mecanismos de deslocamento não normalizados tem de superar

Integração do quadro de controlo e interface de automação MES

O armário de controlo tem como núcleo um PLC e liga os variadores de frequência e os servoacionamentos através das barras de ligação PROFINET/EtherCAT. Arquitetura padrão: PLC + variadores de frequência (elevação/carro principal/carro secundário) + ecrã tátil HMI + gateway industrial. Graças ao seu design de dissipação de calor, o aumento de temperatura no interior do armário é inferior a 30 K; os cabos de alimentação, controlo e comunicação, em conformidade com as normas EMC, são encaminhados por compartimentos separados. A nível superior, o sistema interliga-se com o sistema MES através de OPC UA/MQTT, recolhendo dados de estado, avarias e consumo energético; a nível inferior, emite tarefas de elevação e comandos de posicionamento.Leia na íntegra: Como configurar um quadro de comando para gruas não normalizadas: todo o processo de integração entre a interface de automação da programação do PLC e o MES

Leitura complementar

A conceção de gruas não normalizadas abrange uma vasta gama de aspetos; para além das cinco tecnologias centrais abordadas neste tema, os artigos seguintes podem servir de referência adicional:Guia completo para a personalização de gruas não normalizadasFoi efetuada uma análise sistemática de todo o processo, desde a análise das necessidades até à aceitação e entrega;Conceção da estrutura da viga principal do carro e análise por elementos finitosFornece um método completo, desde o cálculo das cargas até à verificação da deflexão;Processo completo de conceção do sistema de controlo elétrico de pontes rolantesAbrange as práticas de engenharia, desde a elaboração de esquemas elétricos até à colocação em funcionamento do PLC;Análise completa da tecnologia de personalização não padronizadaExperiência em conceção especial para condições de funcionamento extremas.

Perguntas frequentes (FAQ)