Freio de ponte rolante GB/T 24810.1-2009

A GB/T 24810.1-2009 é a norma fundamental para o projeto e a seleção de freios de ponte rolante, definindo a classificação, o fator de segurança do torque de frenagem e os requisitos das condições de trabalho. O freio é o componente de segurança mais crítico no mecanismo de elevação de uma ponte rolante, e a sua fiabilidade está diretamente relacionada com a segurança das operações de içamento.

Classificação dos freios e campo de aplicação

A GB/T 24810.1-2009 classifica os freios quanto ao tipo estrutural em: freios de sapatas (que geram torque de frenagem através do aperto simétrico das sapatas sobre a roda de freio; de estrutura simples e fácil manutenção, são amplamente utilizados em todos os mecanismos de pontes rolantes e pórticos), freios a disco (que geram torque de frenagem pelo aperto axial do revestimento de fricção sobre o disco de freio; oferecem elevado torque e boa dissipação de calor, sendo adequados para condições de alta velocidade e frenagem frequente) e freios de cinta (que geram torque de frenagem por atrito através do envolvimento de uma cinta de aço em torno da roda de freio; de estrutura compacta, mas que produzem força radial durante a frenagem, são aplicáveis a torres antigas e a alguns guindastes móveis). Quanto ao modo de controlo, os freios classificam-se em freios normalmente fechados (fecho por força de mola, abertura por força eletromagnética ou hidráulica — o tipo mais seguro e mais comum em equipamentos de elevação) e freios normalmente abertos (fecho por força de acionamento — utilizados apenas em condições especiais de trabalho).

A norma estabelece que o mecanismo de elevação deve utilizar um freio normalmente fechado — na interrupção de qualquer fonte de energia, o freio deve ser capaz de travar automaticamente e manter a carga.

Torque de frenagem e fator de segurança

A norma especifica claramente o fator de segurança mínimo para o torque de frenagem: mecanismo de elevação — o torque de frenagem máximo de trabalho do freio não deve ser inferior a 1,5 vezes o torque de elevação nominal (torque gerado pela carga nominal). Quando o mecanismo utiliza dois freios, o torque de frenagem de cada freio não deve ser inferior a 1,25 vezes o torque de elevação nominal (ou seja, a capacidade total do freio duplo ≥ 2,5 vezes o valor nominal).

Mecanismo de translação — o torque de frenagem não deve ser inferior a 1,25 vezes o torque de resistência à translação (incluindo resistência por atrito e resistência de rampa), devendo também satisfazer os requisitos de distância de frenagem.

Mecanismo de giro — o torque de frenagem não deve ser inferior a 1,5 vezes o torque de resistência ao giro.

Mecanismo de variação do alcance — o torque de frenagem não deve ser inferior a 1,5 vezes o torque de resistência à variação do alcance. Para mecanismos de elevação que transportam metal fundido, a norma exige que o fator de segurança seja aumentado para 2,0 vezes, e que sejam equipados com dois freios independentes (configuração de freio duplo). A norma também especifica o número de ciclos de trabalho do freio — o número de acionamentos fiáveis do freio ao longo da sua vida útil de projeto não deve ser inferior a 1.000.000 ciclos (para freios de eletroímã) ou 500.000 ciclos (para freios de impulsor hidráulico).

Condições de trabalho dos freios

A norma define requisitos claros para o ambiente de trabalho dos freios: temperatura ambiente — o freio deve funcionar corretamente numa gama de temperaturas entre -20°C e +40°C (fora deste intervalo, devem ser tomadas medidas especiais, como aquecimento a baixa temperatura ou isolamento térmico a alta temperatura). Humidade ambiente — humidade relativa não superior a 90% (sem condensação). Grau de proteção — o grau de proteção do eletroímã ou do impulsor hidráulico do freio não deve ser inferior a IP54 (à prova de poeira e de salpicos de água). O freio deve ser instalado numa posição que facilite a inspeção e o ajuste, e o revestimento de fricção deve poder ser substituído sem desmontar o conjunto do freio. As partes rotativas expostas da roda de freio ou do disco de freio devem ser equipadas com uma cobertura de proteção — para evitar a entrada de corpos estranhos e o contacto acidental por pessoas. A norma enfatiza particularmente a dissipação de calor do freio — em frenagens frequentes, a temperatura da superfície da roda de freio (ou disco) não deve exceder 200°C (para materiais de fricção à base de resina) ou 250°C (para materiais de fricção metalocerâmicos). Temperaturas superiores podem causar uma queda acentuada do coeficiente de atrito (fenómeno de fading térmico).

Os guindastes da Kelude Indústrias Pesadas são equipados de série com freio duplo no mecanismo de elevação, cumprindo os requisitos de segurança para o içamento de metal fundido.

Ajuste do freio: requisitos essenciais

A norma impõe requisitos sistemáticos para o ajuste diário dos freios: folga de freio — a folga entre a sapata de freio e a roda de freio (no estado aberto) deve ser uniforme, sendo o valor de cada lado determinado pelo diâmetro da roda de freio — para diâmetros ≤200mm, a folga deve ser de 0,5~0,8mm; para 200~500mm, de 0,8~1,2mm; e para ≥500mm, de 1,2~1,5mm. A diferença entre as folgas dos quatro lados não deve exceder 0,1mm (ou seja, as folgas entre a sapata e a roda de freio devem ser idênticas em ambos os lados; um desvio excessivo causa desgaste irregular do freio). Ajuste da mola — o torque de frenagem é obtido ajustando a compressão da mola de freio; a compressão deve ser ajustada de acordo com as marcas de referência especificadas pelo fabricante, sendo proibido obter um torque de frenagem superior ao valor nominal através de sobrecompressão da mola (a sobrecompressão pode causar fratura por fadiga prematura da mola e choques de frenagem).

Curso de afastamento da sapata — após a liberação do freio, o curso de afastamento entre a sapata e a roda de freio deve ser ajustado ao valor mínimo necessário para que a sapata se separe completamente da roda — um curso excessivo aumenta o tempo de curso vazio do freio (latência de resposta), enquanto um curso insuficiente pode causar arrasto e aquecimento.

Inspeção e solução de problemas de freios

Os itens de inspeção de freios especificados pela norma incluem: ensaio de torque de frenagem — cada freio deve ser submetido a um ensaio de amostragem de torque de frenagem antes da entrega (amostragem de não menos de 10% do mesmo lote); se a amostragem falhar, todos os freios do lote devem ser ensaiados unidade por unidade. Ensaio de fadiga da mola de freio — após 300.000 compressões sob carga de trabalho máxima, a deformação permanente da mola não deve exceder 1% da sua altura livre. Vida útil da lona de freio — em condições nominais, a vida útil ao desgaste da lona de freio não deve ser inferior a 200.000 ciclos de frenagem.

Falhas comuns e soluções: o freio arrasta (a sapata de freio não se afasta completamente da roda de freio) — a causa é um ajuste de curso de retorno insuficiente ou um curso inadequado do impulsor eletromagnético/hidráulico; deve-se reajustar o curso de retorno e o curso de abertura. Torque de frenagem insuficiente (queda da carga) — compressão da mola insuficiente ou desgaste excessivo do revestimento de fricção; deve-se ajustar a mola ou substituir o revestimento. Ruído na frenagem — presença de óleo ou sujidade na superfície de fricção ou contacto irregular entre o revestimento e a roda de freio; deve-se limpar a superfície ou voltar a raspar o revestimento.

Elevação de temperatura excessiva do freio — frenagem frequente acima da frequência de projeto ou dissipação de calor deficiente; deve-se verificar a frequência de frenagem ou adotar medidas adicionais de dissipação de calor.