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João Oliveira Soares

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1. Para a determina o da altura ao ch o na amplitude m xima no movimento de balan o da carga considerou se que existe conserva o da energia mec nica Figura 8 Ffeito de p ndulo provocado pelo movimento de transla o da ponte rolante Ea Eb 13 mv mgh 14 2 h Pe 2 27 x10 2m Quando a carga atinge esta posi o ir definir um ngulo com o eixo vertical O definido por 5 as 0 arcos 18 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o 2 27 x 0 arcos a 0 4 32 Este ngulo permitir ent o calcular a tens o no cabo Tr e as suas componentes horizontal Try e vertical Tr Tr 200000 x cos 4 32 199431N 16 Try Tr X cos 4 32 198865N 17 Tr Tr x sen 4 32 15022N 18 Esta tens o ir provocar for as tanto horizontais Fr com verticais Fr em cada H roda Viroda uma das rodas do carro guincho _ 198865 TV roda 49716N 19 15022 3756N 20 oda E vi For a provocada pelo movimento de dire o do carro guincho No movimento de dire o do carro guincho eixo x figura 77 acontece o mesmo fen meno que no movimento de transla o da ponte rolante pelo que o m todo de c lculo apenas difere na velocidade utilizada Sabendo que a posi o mais desfavor vel continua a ser quando a carga est mais perto do ch o e continuando a considerar que existe conserva o da energia mec nica 19 C
2. o D5 17 Fura o 18 Fura o 95 Anexos ANEXO V FOLHA DE C LCULO A folha de c lculo UMcranecalculator foi concebida para o teste de dimensionamento das vigas principais de uma ponte rolante A coluna do lado esquerdo reservada introdu o dos dados do projeto sendo que na coluna da direita s o apresentados os c lculos efetuados para a obten o dos valores da flecha representados na coluna do meio Estes valores ir o aparecer a verde ou a vermelho conforme ultrapassem ou n o os valores limites de flex o permitidas pelas normas I a a 200 as o E bl EIE e 3 BIS o 2 Figura 59 UM Crane Calculator 97 Anexos ANEXO VI DESENHOS TECNICOS 99
3. suas liga es extremas Sendo que estes refor os ser o comprimidos axialmente ir o encurvar 2 A encurvadura ou flambagem um fen meno que ocorre em pe as esbeltas quando submetidas a um esfor o de compress o axial A encurvadura considerada uma instabilidade el stica assim a pe a pode perder sua estabilidade sem que o material j tenha atingido a sua tens o de escoamento Este colapso ocorrer sempre na dire o do eixo de menor momento de in rcia de sua sec o transversal Para a determina o da carga cr tica de encurvadura utilizada a equa o de Euler que para este caso em que os refor os verticais ser o bi encastrados toma a seguinte forma 41 EI 12 Per 44 Como o valor que se pretende conhecer a o da espessura minima dos refor os para que eles n o entrem em encurvadura a equa o ser resolvida em fun o do momento de in rcia de modo a obter ent o a sua espessura m nima sendo a carga cr tica substitu da pelo esfor o transverso m xima na viga _ Perl 41t2E pa 28 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o fe 74600 x 9842 4r x 210 x 103 I 8712 6 mm poe 46 3 121 a 5 a _ 3 12 x uch e3 Tu mm Embora se tenha obtido este valor perfeitamente aceit vel que a espessura dos refor os seja de 5mm de modo a ser congruente com a espessura da alma visto que nestes c lculos n o consideramos outros elem
4. Figura 17 Vista dos Refor os Longitudinais Estes refor os foram testados em software SolidWorks para que fossem conhecidos os efeitos destes componentes nas tens es resultantes e na flecha da estrutura da ponte rolante Devido complexidade da estrutura n o foi poss vel testar a ponte rolante inteira tendo sido apenas testado uma das vigas sendo que sem os cabe otes n o foi poss vel ter uma superf cie para a apoiar pelo que a viga teve que ser considerada bi encastrada nas suas extremidades o que n o corresponde realidade e consequentemente acabou por provocar maior concentra o de tens es nesta zona da viga figura 18 30 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o DONT MA O 1PSBSTS O Figura 18 Viga principal com refor os longitudinais Tal como podemos ver na Tabela 3 a utiliza o dos refor os verticais e longitudinais ir o provocar um aumento da tens o m xima de 35 e uma diminui o de 15 4 da flecha m xima Tabela 5 Efeito da utiliza o de refor os nas vigas principais Com refor os Rela o entre Com refor os ae Sem refor os E verticais e viga com e sem verticais eee longitudinais reforcos Tens o maxima 174 88 237 29 268 28 35 MPa nn Desl t en 17 52 15 07 14 83 15 4 m ximo mm 3 4 Projeto das vigas de suporte e guiamento da ponte rolante No c lculo das vigas de suporte da ponte rolante e tendo em conta que
5. o entre a chapa inferior e as vigas de alinhamento Ap s esta etapa dever o ser preparadas as chapas laterais em que lhes ser o soldadas os refor os longitudinais figura 32 especialmente importante nesta fase a utiliza o de gabaritos por ser esta uma chapa fina com um comprimento muito grande e onde ir o ser feitos cord es de soldadura muito longos Figura 32 Liga o entre as chapas laterais e as vigas longitudinais Nesta altura podemos ent o come ar a alinhar uma das chapas laterais com a chapa inferior e caso n o existam empenos poder se iniciar o processo de soldadura figura 33 47 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Figura 33 Liga o entre a chapa lateral e a chapa inferior Estando estes dois pain is soldados ser ent o altura para soldar todos os refor os verticais soldando os aos dois pain is e tamb m aos refor os longitudinais ver figura 34 Figura 34 Liga o dos refor os verticais O seguinte processo ser o processo mais dif cil e moroso pois neste momento dever ser soldada a outra chapa lateral ver figura 35 sendo que esta ter de ser soldada tamb m aos refor os verticais o que obriga a que o soldador fa a soldas num espa o muito reduzido nesta altura poder ser necess rio rodar a viga de modo a que ela fique apoiada na face lateral de modo a facilitar o trabalho do soldador 48 Cap tulo
6. o que se deseje com uma chave de parafusos 70 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante e O desvio m ximo dos pontos de desconex o uma vez ajustados e durante toda sua vida til n o excede 2 referente ao veio motriz inclusive no caso da utiliza o de todo o percurso de ajuste e A vers o standard j equipada com um contador de horas de servi o para determinar o tempo de servi o e os intervalos de manuten o e Em caso de se pretenderem fun es de controlo adicionais pode se incorporar tamb m um gerador de impulsos eletr nico e Os fins de curso de engrenagens DGS G s o uma vers o blindada ou seja mais resistente a choques Figura 57 Fins de curso Demag DGS DGS G Fonte Cat logo DEMAG 2010 4 4 7 Inversores de Frequ ncia Em sequ ncias de partida parada e opera o os motores el tricos tem uma necessidade de alimenta o muito grande com os inversores conseguimos proporcionar reservas de pot ncia de 150 para 60 segundos e 200 para 10 segundos Para al m disso os inversores de frequ ncia permitem tamb m arranques e paragens mais suaves Neste caso ser utilizado um inversor de frequ ncia para a opera o dos motores de transla o da ponte rolante visto que o carro guincho j incorpora o seu pr prio inversor de frequ ncia Foi selecionado um inversor de frequ ncia da DEMAG do tipo DIC 4 014 ver figura 58 com as seg
7. 50 Firoda Carga Py P Firoda 51 35 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o iv For a devido ao peso pr prio Va o Vaima 2Vpanzo 0 039 m 52 Pyiga Va o X Pa o 306 Kg 53 Woiga 600 N m 54 3 4 2 Determina o dos esfor os transversos e momentos fletores Wyiga 600 N m P Fyroda 121700N 52 4 60 9 TkN TIT TT TT 77 3 kNm 77 3 kNm 62 4kN 624 B24kN Figura 23 Diagrama de esforcos transversos das vigas de suporte Figura 24 Diagrama de momentos fletores das vigas de suporte 36 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o 3 4 3 C lculo da flecha m xima vertical w14 PI dy w dp 384Elzz 192Elzz 55 Em que Tabela 6 Valor das vari veis para o c lculo da flecha vertical W oiga P P Ea o l Izz N m N MPa mm mm 600 121700 210000 5000 5 5x 107 121700 x 50002 600 x 50004 192 x 210000 x 5 5 x 107 DE JS Z 384 x 210000 x 5 5 x 107 6 94 mm Zm x 0 60 kN m zn ORA RA 62 9 kN i 62 9 kN La Figura 25 Flecha m xima vertical das vigas de suporte 3 4 4 An lise das tens es de flex o Mf m x tmi DO a 56 77 3 x 10 x Oxxmix 5 5 x 107 37 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o Oxxmix 7 140 55 MPa 07 Oadm 2 em que n o coeficiente de seguran a dado
8. Inversores de Teques R 72 Hsura 9 UM Crane Calor ra a de 97 xiv NDICE DE TABELAS Tabela 1 Normas de desenho t cnico utilizadas a nononcnnnncnnnccnnnnnns 10 Tabela 2 Dimens es das vigas principais da ponte rolante ver figura 6 13 Tabela 3 Valor das vari veis para o c lculo da flecha vertical ueen 24 Tabela 4 Valor das vari veis para o c lculo da flecha horizontal 44 26 Tabela 5 Efeito da utiliza o de refor os nas vigas principais ccooocccconcccnonnnononcnononacinnnaninns 31 Tabela 6 Valor das vari veis para o c lculo da flecha vertical oooonnoconnnococnoncccnonccnnnnccnnno 37 Tabela 7 Classifica o de 68 ea alu 59 Tabela 8 Classifica o de equipamentos de manuseio de CalBa coococnnococonocccooncnononcncnancnnnnnss 61 Tabela 9 Equival ncia entre as classifica es dadas pelas v rias organiza es 61 Tabela 10 Requisitos do carro guincho rr reerereerereerereereanda 62 Tabela 11 Caracter sticas do carro SUMEhO aaa er canoa estes 63 Tabela 12 Requisitos das rodas e mecanismos de transla o ooonoocccnoncccnoncccnoncnonancnonnnanonns 64 Tabela 13 Caracter sticas gerais dos blocos de rodas ooooonocccccoccccnoncccnoncnononcnononcconnncnonnnacinns 65 Tabela 14 Caracter sticas dos blocos de rodas 1 2 65 Tabela 15 D
9. M todos de Inspeg o do Carro Guincho Fonte AISE 2000 Falhas Crit rios de M todo de Frequ ncia eas descarte Corre o inspe o de inspe o E inspe o Falhas estruturais Caso haja cord es de solda RE 1 da base em danificados e ou danos da Visual E M dia estrutura met lica estrutura met lica Folga entre a roda e os carris Visual Medi o da Desgaste interno EN 1 vez por ee 2 das faites fora dos limites impostos pela folga com auxilio i s M dia 8 norma EN 1993 6 de paqu metro a Visual Medic o Desgaste externo Redug o da espessura da 1 vez por age 3 com aux lio de x Media das flanges flange maior que 10 E m s paqu metro Pesce ad es 1 vez por 4 superficie de Desgaste maior que 10 pP Media com aux lio do m s rolamento E paqu metro Fragmenta o da I 5 superf cie de Alta concentra o e spalling Visual m q M dia rolamento Desgaste Desgaste maior que 10 e desalinhamento e conforme a norma EN 1993 6 a 1 vez por Pr 6 Visual M dia paralelismo dos para desalinhamento m s carris paralelismo etc nd Lubrificag o de roda e trilhos 1 vez por 7 de lubrifica o das cance l Visual P Media insuficiente mes rodas Falha dos 8 rolamentos e ou AP RR leer Visual Sonoro l VOA POr M dia ru dos m s buchas Des gante os Incapacidade de aperto Aperto utiando 1 vez por a 9 parafusos das uma chave E M dia adequado RE mes tampas laterais dinamom trica Desgaste dos an is i 10
10. Posi o cr tica do carro guincho oooccononncnnonanononnnonnnaconnnanononononona corona corno nnnnnnnnons 21 Figura 11 Cotas das posi es das cargas Pl e P2 area 22 Figura 12 Diagrama do Esfor o Transverso KN area 23 Figura 13 Diagrama do Momento Flector KN M conc conocio no ncnnncnnnn no 24 Figura 14 Diagrama dos deslocamentos verticais errar 25 Figura 15 Diagrama dos deslocamentos horizontais 26 Figura 16 Refor os Vertical i 28 Figura 17 Vista dos Refor os Longitudinais e ereeeereeeeeareaeeranos 30 Figura 18 Viga principal com refor os longitudinais nn 31 Figura 19 Dimens es gerais das vigas de suporte e dist ncia entre eixos dos cabe otes 33 Figura 20 Posi o extrema do carro guincho errar 34 Figura 21 Diagrama de esfor os transverso na posi o do carro guincho mais desvantajosa para as vigas des porte ENT A A ee ea aerea 34 Figura 22 Diagrama de momentos flectores na posi o do carro guincho mais desvantajosa para as vigas de suport EN liinda enc 35 Figura 23 Diagrama de esfor os transversos das vigas de suporte 36 Figura 24 Diagrama de momentos flectores das vigas de suporte ennnnneen 36 Figura 25 Flecha m xima vertical das vigas de suporte 37 Figura 26 Sec o do cord o de soldadura ees
11. a dado pelo artigo 9 RSA 43 Taam 147 06 MPa Como 147 06 MPa gt 98 02 MPa garantida a resist ncia flex o da viga sendo que como a tens o de ced ncia do a o de 250 MPa e a tens o m xima obtida de 98 02 MPa dividindo estes valores obtemos um valor para o fator de seguran a da ponte rolante de 2 6 3 3 Dimensionamento dos refor os das vigas principais Sendo a ponte rolante um equipamento n o est tico ir estar sujeito a vibra es e instabilidades localizadas sendo que de modo a evitar e corrigir estes problemas foram dimensionados refor os estruturais tanto verticais como longitudinais 3 3 1 Refor os Verticais Segundo a al nea c do artigo 52 do R E A E devem ser colocados refor os verticais de alma nervuras ver figura 16 nas sec es de apoio e nas sec es em que atuam cargas concentradas fixas importantes n o sendo necess ria a sua exist ncia em sec es interm dias quando a rela o entre a espessura da alma e a sua altura livre for superior a 0 014 sendo que neste caso de estudo de 0 005 27 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o Figura 16 Refor os verticais Ainda segundo o artigo 52 do R E A E estes refor os devem ser dimensionados como barras comprimidas axialmente para uma for a igual ao valor do esfor o transverso na sec o correspondente da viga e considerando para comprimento de encurvadura a dist ncia entre as
12. um v o de 12 metros os cabe otes tinham duas rodas de a o com dupla flange e eram cobertos de borracha A Demag Cranes amp Components Corp foi uma das primeiras empresas no mundo a produzir em s rie o primeiro guindaste a vapor A Alliance Machine agora extinta tem uma cita o na AISE para uma das primeiras pontes rolantes do mercado dos Estados Unidos da Am rica Esta grua esteve em servi o at 1980 e est agora exposta num museu em Birmingham Alabama Ao longo dos anos inova es importantes como o freio de carga Weston que agora raro e do diferencial de cabo que ainda popular t m surgido A utiliza o da ponte rolante teve grande impacto durante a revolu o industrial por ter sido um grande aliado produ o em massa Este tipo de equipamentos permitia transportar e manipular materiais de grande massa e dimens es de uma forma f cil e r pida Cap tulo 2 Pontes Rolantes O seu papel na ind stria da avia o nos per odos de guerra foi fulcral derivado da enorme procura e necessidade de avi es militares ver figura 4 dai Figura 4 F brica de montagem da aeronave Bell Corporation Fonte United States Library of Congress s Prints and Photographs division 1944 As estruturas das vigas principais das pontes rolantes nos prim rdios eram geralmente fabricadas em sistema de treli a por serem sistemas relativamente recentes na poca e bastante utilizados por permitir g
13. 0 gt V Px 2 4 30 21 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o LM 0 gt V P x 31 Foram ent o determinadas as equa es do esfor o transverso e momento fletor no primeiro tramo 0 gt a4 V a Px 2 u 32 M a Px 2 x al 33 Para se obter o ponto cr tico ou seja o m ximo momento fletor necess rio calcular o m ximo da fun o Considerando ainda para efeitos de c lculo que P 1KN aM 2l c 0 5a F 34 2 x 20000 1300 q 9675mm 4 P1 P2 O 2 mm A ai a2 ST Te bz b1 Figura 11 Cotas das posi es das cargas P e P Sendo que as cotas b az b tomam os seguintes valores b EZ se 10975mm 35 a E 222 10325mm 36 by 21 3cC 2 2x20000 3x1300 9025mm 87 4 4 22 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o ii Esfor os Transversos e Momentos Fletores Atrav s da utiliza o de software de c lculo estrutural F Tool foram calculados os esfor os transversos e momentos fletores m ximos bem como os respetivos diagramas No software foram introduzidos os dados do perfil utilizado as condi es de apoio da barra simplesmente apoiada e as a es Woiga EE 1629 7 N m 38 Py P2 Froda FTy oda Fee roaa 39 P P 50000 665 4900 55565 N Atrav s da observa o da figura 12 podemos ver que o esfor o transverso m ximo ser de 73 2 KN situado na extremidade dir
14. 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Figura 35 Liga o da segunda chapa lateral Estando esta tarefa conclu da ser ent o tempo de soldar em primeiro lugar as chapas de topo e depois as placas de topo figura 36 a A 5 j _ A paom I se a AA Figura 36 Liga o da chapa de topo e placas de topo Ser agora a vez de fechar a viga com a chapa superior soldando a as chapas laterais e placa de topo figura 37 49 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante A Figura 37 Liga o da chapa superior Para concluir o fabrico das vigas principais s falta a soldadura de verga de seguran a dos carris dos batentes ver figura 38 e dos suportes dos equipamentos el tricos que ser o apenas acoplados a uma das vigas tal como previsto nos desenhos t cnicos Anexo VI Figura 38 Liga o das vergas de seguran a carris e batentes s vigas principais No fabrico das cabeceiras da ponte rolante tendo as vigas HEB300 preparadas bem como todos os refor os chapas de topo e placas de liga o dever se iniciar o processo soldando os refor os e as placas de topo s vigas HEB300 ver figura 39 50 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Figura 39 Liga o dos refor os e placas de topo s vigas HEB300 Posteriormente e sempre com o cuidado de veri
15. 6 REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS Apontamentos da disciplina de Desenho de constru o Mec nica Apontamentos das disciplinas de Mec nica dos Materiais I H e III AISE 2000 Reference Handbook for EOT Cranes Vol 1 Mechanical Beer Ferdinand P Johnston E Russel 1981 Mec nica Vectorial para Engenheiros McGraw Hill S o Paulo Beer Ferdinand P Johnston E Russel 1982 Resist ncia dos Materiais McGraw Hill S o Paulo Branco C Moura 1989 Mec nica dos Materiais Teoria e aplica es McGraw Hill Portugal Branco C Moura Mec nica dos Materiais Funda o Calouste Gulbenkian 2 edi o Lisboa Branco C Moura Fernandes A Augusto Castro Paulo M S Tavares 1986 Fadiga de Estruturas Soldadas Funda o Calouste Gulbenkian Lisboa Bresler Boris Linn T Y Scalzi John B 1968 Design of steel structures 2 edi o Case John Chilver A H 1981 Strengfh of materials and structures Edward Arnold 2 edi o Gr Bretanha CMAA Crane Service Classes 2009 Cunha L 1984 Desenho t cnico b sico Funda o Calouste Gulbenkian 6 edi o Lisboa Daussy R 1972 Guia practica de la construccion met lica Editorial Blume Madrid Demag Cranes amp Components Demag Standard Cranes 2010 Demag Cranes amp Components Demag DR roip hoists 2010 81 Bibliografia ELS
16. Fernando Azunaga Avial Resistencia de Materiales Editorial Dossat 2 edi o 82 Bibliografia Sahling Bernhard Latzin Kurt 1970 La tecnica de la soldadura en la ingenieria de construccion editorial blume Espanha Santos Arthur Ferreira dos Estruturas Met licas projecto e detalhes para fabrica o Editora McGraw Hill 2 edi o Brasil SciAm Scientific American Improved overhead steam traveling crane Supplement n 794 21 Marco1891 SITES UTILIZADOS www aceindustries com www demag com www dematic com www feba com br www ghcranes com www ghsa com www novomilenio inf br sv svh019d htm www steelbb com pt www Tegopi pt www Vastec com www wikipedia org Mass production 83 Anexos ANEXOS 85 Anexos ANEXO I REGRAS DE UTILIZA O DA PONTE ROLANTE e Nunca elevar cargas superiores carga m xima permitida e Nunca elevar ou transportar pessoas no guincho ou na carga e Nunca utilizar a ponte rolante se n o est em boas condi es de funcionamento e N o modificar nenhuma parte ou componente da ponte rolante e N o permitir a utiliza o do carro guincho a uma pessoa n o qualificada para o efeito e Nunca elevar ou transportar uma carga at que a zona a percorrer com a carga esteja completamente livre de pessoas e N o distrair o oper rio enquanto a ponte rolante estiver em funcionamento e N o utilizar o cabo do car
17. Materials Handling tem representado fabricantes europeus de eleva o manuseio e armazenamento de materiais desde que foi fundada em 1953 FEM uma associa o profissional sem fins lucrativos sediada em Bruxelas para melhor representar os seus membros e os seus interesses bem como as institui es europeias e os parceiros europeus As Normas FEM sugerem o m todo de determina o das cargas atuantes sendo que para a determina o dos esfor os e dimensionamento da estrutura dever se utilizar o Regulamento Cap tulo 2 Pontes Rolantes de estruturas de a o para edif cios de 1986 que foi recentemente substitu do pelo Euroc digo 3 NP EN 1993 1 1 2010 S o tamb m fundamentais no fabrico de pontes rolantes outras normas Euroc digo 3 EN 1993 6 para o projeto das estruturas de suporte da ponte rolante NP 1748 de 1985 com terminologia utilizada em equipamentos de eleva o e todas as normas de desenho t cnico Tabela 1 Tabela 1 Normas de desenho t cnico utilizadas Norma Aplica o ISO 2553 1992 Simbologia de soldadura NP 48 Formatos de papel NP 49 Dobragem do papel NP 62 Natureza e espessura dos v rios tra os NP 89 Letras e algarismos NP 167 Representa o gr fica de materiais em corte NP 204 Legendagem NP 297 Cotagem NP 327 Representa o de vistas NP 328 Cortes e sec o NP 717 Escalas NP 718 Esquadrias 10 Cap tulo 3 C
18. ada a carga m xima prevista 20 toneladas e ent o simular o funcionamento da ponte rolante passando por todos os pontos extremos e simulando tamb m travagens e arranques em todas as dire es e sentidos do movimento Os fins de curso dever o ser testados e caso seja necess rio afinados Dever ser testado um caso de sobrecarga para saber se os limitadores de carga funcionam Para que a ponte rolante possa ser certificada ter que cumprir com as seguintes toler ncias impostas pelas normas EN 1996 6 que dever o ser testadas com a ponte em funcionamento e com a respetiva carga m xima Flecha horizontal m xima figura 48 Figura 48 Flecha m xima horizontal Fonte EN 1993 6 2007 56 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Deforma o horizontal m xima da estrutura ou pilar de suporte da ponte rolante ver figura 49 Figura 49 Deforma o horizontal m xima do pilar de suporte da ponte rolante Fonte EN 1993 6 2007 Diferen a entre as deforma es horizontais m xima da estrutura ou pilares de suporte da ponte rolante ver figura 50 l A lt Y 600 E eN RARO a Figura 50 Diferen a entre as deforma es horizontais m ximas dos pilares de suporte da ponte rolante Fonte EN 1993 6 2007 57 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Flec
19. da Ponte Rolante Tabela 19 Custo da mat ria prima das vigas principais Massa total Br Ref Quantidade Dimens es Obs Unit rio Total Kg IK g 1 4 10000x560x8mm Chapa superior 1406 72 0 80 1125 38 2 8 9990x984x5mm Chapas laterais 3086 67 0 80 2469 34 3 4 9002x560x8mm Chapa Inferior 1266 33 0 80 1013 06 4 4 1158x560x8mm Chapa de topo 162 90 0 80 130 32 5 4 660x400x20mm Placa de topo 165 79 0 80 132 63 6 4 10x10x660mm Verga de seguran a 2 07 0 80 1 66 7 8 L50 9960mm Bee OO 37 50 0 80 30 00 horizontal 1 8 8 L 50 9750mm Ba OO 36 80 0 80 29 44 horizontal 2 9 8 1509307 FP TOO Treten 35 20 0 80 28 16 horizontal 3 10 38 984x490x5mm Reforcos verticais 719 14 0 80 575 31 11 4 encon Mende alinhamento 11 29 0 80 9 03 superior 12 4 eo 60 mig namens 10 18 0 80 8 14 inferior 13 4 9760x50x30mm Carril 459 70 0 80 367 76 14 24 M20 Parafusos 1 12 26 76 15 24 M20 Porcas 0 36 8 71 16 48 M20 Anilhas 0 09 4 18 17 4 200x200x25 Apoios dos Ganchos 31 40 0 80 25 12 200x200x25 18 4 00x 150x25 Pega Para Transporte 54 95 0 80 43 96 19 16 M20x50 NP 1998 Parafusos Pega de 1 12 17 84 8 8 Transporte 20 16 B20 DIN 127 ne Os 0 09 1 39 transporte Total 5959 88 74 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante De seguida tabela 20 s o apresentados os pre os dos equipamentos perif ricos selecionados anteriormente no s
20. do carro guincho Woiga EE 1629 7 N m 48 Py Pa Froda Fry oda FCG proada 49 P P 50000 4900 665 55565 N 1 o gt 119 2 kN f Figura 21 Diagrama de esfor os transverso na posi o do carro guincho mais desvantajosa para as vigas de suporte kN 34 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o 1 83 2 462 0 1 63 kN m N 1 186 Figura 22 Diagrama de momentos fletores na posi o do carro guincho mais desvantajosa para as vigas de suporte KNm ii Posi o cr tica da ponte rolante Sendo que a dist ncia entre eixos da cabeceira de quatro metros e a dimens o da viga de suporte de cinco metros a posi o cr tica da ponte rolante sobre as vigas de suporte ir acontecer quando apenas um dos eixos da cabeceira estiver sobre esta viga e localizada exatamente a meio da viga iii C lculo das ac es provocadas pela ponte rolante Atrav s do gr fico dos esfor os transversos figura 21 podemos determinar as a es que cada viga da ponte rolante provoca na viga de suporte sendo que o esfor o transverso m ximo de 119 2 kN em cada viga Como a transmiss o dos esfor os vai ser feito pelas duas rodas da cabeceira a carga em cada roda ir ser de 119 2 kN Foi adicionada uma carga extra de 5000N referente ao peso pr prio das cabeceiras e de todos os elementos do mecanismo de movimenta o Extras 5000 119200 I 121700N
21. do tempo de travagem e da velocidade de eleva o dados fornecido pelo fabricante foi determinada a acelera o o que permite ent o calcular a sobrecarga e Tempo de travagem t 1s e Velocidade no movimento eleva o vg 0 133 m s v vo at 10 0 0 133 a x1 a 0 133 m s desta forma vem Fry carga x a 20000 x 0 133 2660 N 11 _ 2660 Fry rota E 665N 12 v For a provocada pelo movimento de transla o da ponte Quando a ponte rolante entra em movimento ou trava neste sentido eixo z figura 7 a carga tem tend ncia a balou ar este balan o vai dividir a tens o que era exclusivamente no sentido vertical em duas componentes uma vertical e outra horizontal 17 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o Atrav s da velocidade de transla o valor fornecido pelo fabricante e considerando a acelera o e travagem instant neas podemos determinar o ngulo que a carga far com o eixo vertical podendo assim determinar as componentes horizontal e vertical da carga Este um caso extremo de funcionamento pois a travagem em funcionamento normal nunca t o brusca mas este c lculo serve para salvaguardar a integridade da estrutura principal da ponte no caso de encravamento ou qualquer outra anomalia A posi o mais desfavor vel ou seja onde o balan o maior acontece quando a carga est mais perto do ch o mais longe da ponte rolante com uma altura h 8m
22. eeeceesecsseceseeesececsceceseeeseeesncecsaecaeesseeeenees 39 Figura 27 Sec o da viga principal ii A a At ti 41 Figura 28 Esquema de soldadura de topo para espessuras inferiores a 6mm 41 Figura 29 Esquema de soldadura de topo para espessuras entre 6mm e 15mm 42 xiii Figura 30 Pormenor da verga de seguran a oocooonncoconccconccconaconononnnonnnccnocanc nono ccnn nc cono cnnc cinco 43 Figura 31 Liga o entre a chapa inferior e as vigas de alinhamento u nee 47 Figura 32 Liga o entre as chapas laterais e as vigas longitudinais 47 Figura 33 Liga o entre a chapa lateral e a chapa InferlOT ooooconnnocccnoncccnonccnnonnnononaninnncnnnns 48 Figura 34 Liga o dos refor os VOCALS 20 aks 48 Figura 35 Liga o da segunda chapa lateral au 49 Figura 36 Liga o da chapa de topo e placas de topo ooooccoococcnoccconacccooncnononacononaconancnnnnnccnnns 49 Figura 37 Liga o da chapa UP espigas a EL 50 Figura 38 Liga o das vergas de seguran a carris e batentes s vigas principais 50 Figura 39 Liga o dos refor os e placas de topo s vigas HEB30D nee 51 Figura 40 Uni o das placas de liga o aos cabe otes ooooocooccccnococonoccconncnononcncnonaconancnonncnnnns 51 Figura 41 Acoplamento das rodas aos cabe otes si conocio conc cnnc canas 51 Figura 42
23. espessadores e de aparecimento de Tolga Visual VER por M dia p derrames de lubrificante m s veda es Caso haja desgaste excessivo 1 vez por ore 11 Desgaste do gancho E Visual Media da sec o do gancho m s 12 desgaste das o caso haja prote es laterais Visual 1 vez por M dia prote es laterais amassadas m s 13 Falha do rolamento caso haja aparecimento de 1 vez por M dia do gancho folga travamento e ru dos m s Aperto com auxilio 14 Desgaste do Incapacidade de aperto do chav 1 vez por M dia parafuso do gancho adequado eae m s dinamom trica Caso haja desgaste excessivo Visual com auxilio ser 15 Desgaste do tambor dos canais e ou flanges de gabarito de a M dia laterais canais e paqu metro Falha do Caso haja elementos flex veis a 16 acoplamento do danificados ou desgaste dos visual m E M dia tambor cubos 89 Anexos Desgaste dos dentes Caso haja folga entre a 1 vez por 17 das engrenagens do a Sonoro visual a M dia engrenagem e o pinh o m s cubo Medi o do Desgaste dos comprimento com 1 vez por te 18 8 Desgaste maior que 10 prine P M dia batentes aux lio do m s paqu metro Falha dos ee Caso haja descartar 1 vez por Das 19 limitadores de fim J Visual P M dia automaticamente m s de curso Tabela 23 M todos de Inspe o das rodas Motrizes do Sistema de Transla o Da Ponte Cri
24. na dire o horizontal y Flecha na dire o vertical z Altura da alma Largura do banzo Margem do banzo Espessura da alma Espessura do banzo M dulo de elasticidade Massa vol mica do a o Dist ncia entre eixos do carro guincho V o Momento de in rcia da viga segundo o eixo z Momento de in rcia da viga segundo o eixo y Volume de a o Volume da alma Volume do banzo Massa da viga principal For a devido ao peso pr prio For a aplicada por cada roda Massa do carro guincho Massa do carro guincho por roda Tempo de travagem Velocidade final Velocidade inicial Acelera o For a na direc o vertical provocada pela travagem xvii Pry roda ED roda Ds DH roda Z uu zz For a na direc o vertical em cada roda provocada pela travagem ngulo descrito Dist ncia da carga ao ch o em balango Tens o provocada pela travagem no movimento de translag o da ponte rolante Componente vertical de Ty Componente horizontal de Tr Energia Mec nica na posig o A Energia Mec nica na posig o B Carga m xima Tens o provocada pela travagem no movimento de translag o da ponte rolante por roda Componente vertical de Trpor roda Componente horizontal de Trpor roda Tens o provocada pela travagem no movimento de dire o da ponte rolante Componente vertical de Tp Componente horizontal de Tp Tens o provocada pela travagem no movimento de dire o da ponte rolante por roda Co
25. o Tamanho do motor 100 100 Classe de pot ncia A A Freio Cone Frequ ncia 50 Hz Redu o 1 45 5 45 5 Tabela 15 Dados de pot ncia dos blocos de rodas 1 e 2 Fonte Cat logo DEMAG 2010 Peso total kg 25000 0 N mero de rodas 4 Carga m xima por roda kg 6250 0 Percurso principal m min 40 0 Rota o de sa da RPM 54 bei 50 Hz Momento de sa da Nm 264 00 Fator de servigo 1 4 Velocidade angular do motor RPM RPM 2460 Pot ncia do motor kW 1 50 Corrente nominal A 3 90 Momento de travagem Nm 8 00 Tens o nominal V 400 Frequ ncia Hz 50 Temperatura do ambiente m xima C 40 Grau de protec o IP54 Tabela 16 Caracter sticas dos blocos de rodas 3 e 4 66 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Fonte Cat logo DEMAG 2010 Bloco de roda DRS DRS Tamanho do bloco de roda 200 200 Forma construtiva b sica NA Sem acionamento Tipo de roda A Flange em ambos os lados GGG Abertura da roda 60 mm Recomenda o Variante de liga o K Liga o pelo topo Roletes guia X Sem roletes guia Tipo de amortecedor DPZ Amortecedor de poliueretano Expandido Montagem no redutor X Sem motoredutor 4 4 4 Linhas de Alimenta o A ponte rolante composta por v rios elementos el tricos que t m de ser alimentados essa alimenta o de energia forne
26. para que n o haja escorregamento entre os dois planos Para que tal aconte a a for a de atrito ter de ser maior ou igual ao esfor o transverso m ximo que tal como foi visto na al nea 3 4 1 tomar o valor de 119kN afetado de um coeficiente de seguran a de 3 por ser uma zona muito solicitada fadiga e tamb m de modo a manter a coer ncia com os coeficientes de seguran a obtidos anteriormente Fa UN 65 F gt Vxy 66 0 45N gt 119 x3 N 793 33 kN Para a obten o desta rea o normal foi selecionada uma solu o composta por 6 parafusos sendo que cada parafuso ter de ter um esfor o resistente de pelo menos 132 22kN O artigo 28 do REAE indica que nas liga es aparafusadas pr esfor adas devem ser usados parafusos da classe de qualidade 8 8 ou superior 42 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o Recorrendo s Tabelas T cnicas de parafusos para a classe 8 8 foram selecionados parafusos M20 com um esfor o resistente tra o de 176 4kN que garante perfeitamente o contacto entre as duas pe as Para al m dos parafusos e das respetivas porcas dever ser introduzido tamb m ao sistema uma anilha do lado da cabe a e outra do lado da porca REAE artigo 64 al nea d Para que seja garantida a inexist ncia de escorregamento dever ser dado o bin rio de aperto m ximo que segundo a norma ISO 898 1 tem o valor de 385 N m Embora estes parafusos e
27. refer ncia r 62 m 0 6x0 008x1 x7850 37 68 kg Miotal M4 37 68x496 _ Aa 37 68 Q AXY 63 Q 9720 x 496 4821120 mm3 obtendo se por fim os valores necess rios para a determina o da tens o de corte devida ao esfor o transverso paralelo ao eixo de soldadura T em fun o da espessura da chapa a TXQ 73200x4821120 _ 53 9 2xIxa 2Xx3 272x10 xa a O artigo 60 do REAE indica um valor m ximo para a tens o de corte devida ao momento torsor perpendicular ao eixo do cord o t de 87 MPa e considerando que dg Cadm 235 MPa podemos ent o obter da equa o da tens o de ced ncia equivalente a espessura m nima do cord o de soldadura que garante a sua integridade e consequentemente a integridade da ponte rolante 1 53 9 98 022 x 1 8 x a 872 235 EE a 0 12 mm 40 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o 500 Figura 27 Sec o da viga principal Segundo a al nea a do artigo 29 do REAE a espessura dos cord es n o deve ser inferior a 3mm logo devemos considerar para as soldaduras de ngulo uma espessura de 3mm sabendo que como 3 gt 0 42 temos garantida a seguran a dos cord es de soldadura Ainda segundo a al nea a do artigo 60 do mesmo regulamento quando se refere a cord es de topo n o necess rio comprovar por c lculo a sua seguran a desde que sejam satisfeitas na execu o as condi es enunciada
28. rolamentos antifric o com lubrifica o permanente Suspens es para todos os tipos de estruturas de teto Opera o silenciosa Capacidades de carga de at 100 kg por carrinho de cabos Especialmente adequada para a automontagem de pequenos sistemas de pontes monocarris e linhas de alimenta o para pontes gruas m quinas autom ticas de carga e m quinas de ferramentas 68 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Figura 55 Sistema de alimenta o com fitas e cabos Fonte Cat logo DEMAG 2010 4 4 5 Botoneira Para o controlo e opera o da ponte rolante foi selecionado uma botoneira Demag ver figura 56 do tipo DST por ter as seguintes caracter sticas Opera o f cil e resistente fadiga gra as ao design ergon mico Caixa de uma linha com 3 6 7 ou 9 aberturas de 22 5 mm de di metro inclusive para componentes especiais Acoplando duas botoneiras DST 6 7 ou 9 poss vel obter at 18 aberturas em duas linhas Dist ncias e for as de comuta o conforme DIN 33401 for a de reten o lt 8 N Para comando direto online comuta o bipolar com opera o simult nea de interruptores de fecho r pido Disponibilidade de 6 variedades de elementos de comuta o para comando direto online e comando por contactores Contactos de abertura for ada nos elementos de comuta o previnem comandos simult neos de movimentos em dire es contr ri
29. todas na mesma sec o Posteriormente os elementos sujeitos a opera es especiais conforme a lista de opera es Anexo IV dever o ser preparados com o apoio dos desenhos t cnicos Anexo VD Ap s a prepara o dos elementos da ponte rolante segue se o processo de liga o que consistir na soldadura entre os v rios elementos em que devem ser respeitadas todas as normas e indica es presentes no subcap tulo 3 5 bem como as toler ncias dimensionais dos desenhos t cnicos Anexo VI No processo de liga o dos elementos principais da ponte rolante ser importante a utiliza o de gabaritos de modo a controlar poss veis desalinhamentos pois no processo de soldadura de chapas finas bastante dif cil controlar empenos sem a sua utiliza o Foram tamb m definidos neste projeto as bases de apoio para as calhas el tricas e para caixas standard que acomodam os inversores de frequ ncia e demais equipamentos el tricos Anexo VD O processo de fabrico da ponte rolante poder ter sequ ncias diferentes em fun o do projetista e das condi es para o fabrico sendo que para este trabalho foi proposta a seguinte sequ ncia de uni o Inicialmente ser soldado chapa inferior as vigas de alinhamento figura 31 de modo a que as chapas laterais possam posteriormente ser alinhadas por encosto 46 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Figura 31 Liga
30. Jo o Oliveira Soares Projecto e optimiza o de pontes rolantes UMinho 2011 Universidade do Minho Escola de Engenharia Joao Oliveira Soares Projecto e optimiza o de pontes rolantes Outubro de 2011 Universidade do Minho Escola de Engenharia Jo o Oliveira Soares Projecto e optimiza o de pontes rolantes Disserta o de Mestrado Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica Trabalho realizado sob a orienta o do Professor Doutor Ant nio Marques Pinho Outubro de 2011 AUTORIZADA A REPRODU O PARCIAL DESTA DISSERTA O APENAS PARA EFEITOS DE INVESTIGA O MEDIANTE DECLARA O ESCRITA DO INTERESSADO QUE A TAL SE COMPROMETE Universidade do Minho __ __ _ Assinatura DEDICAT RIA Dedico minha m e 111 AGRADECIMENTOS A concretiza o deste trabalho s foi poss vel devido dedica o empenho e vontade de v rios intervenientes a quem gostaria de expressar os meus mais profundos e sinceros agradecimentos Ao meu orientador Engenheiro Ant nio Marques Pinho quero expressar o meu enorme reconhecimento pela ajuda apoio e compreens o manifestados desde o in cio bem como pelos conhecimentos e orienta es transmitidos Ao Engenheiro Decio Faria da Demag pela disponibilidade em fornecer todas as informa es relativas aos produtos da empresa e ajuda na sua sele o A minha M e e ao meu Irm o por todo o apoio ao longo deste percurso Rita pela disponibili
31. Liga o entre os cabe otes e as vigas principais 52 Figura 43 Rota o dos topos das vigas de suporte EN 19936 ooooooocccconccccconcccnoncnonancnnnn 53 Figura 44 Pormenor da emenda dos carris 0 ceescecessceceseeecesececeeceeceeeeeceeeecseeeecseeeseneeeees 54 Figura 45 Toler ncias das dist ncias entre carris ceeesceceeececeseeeceeeeeceeeeeceeeeecseeeeeneeeees 54 Figura 46 Toler ncia de inclina o dos carris eneseessenseessnnsnennnnennnennnnnsnennnnnnenn 55 Figura 47 Toler ncia dos empenos dos carris no plano horizontal 55 Figura 48 Flecha m xima horizontal ie reecereeer aerea conc cnn cnn 56 Figura 49 Deforma o horizontal m xima do pilar de suporte da ponte rolante 37 Figura 50 Diferen a entre as deforma es horizontais m ximas dos pilares de suporte da Ponte rolante SEA A ae E AA 57 Figura 51 Flecha m xima verical ssa IR 58 Figura 52 Diferen a das deforma es verticais entre as vigas de suporte 58 Fig ra 53 Carro cunha anil Ri dialeto nen 62 Figura 54 Linha de alimenta o blindada Demag tipo DCL 68 Figura 55 Sistema de alimenta o com fitas e cabos 0ooooocooccccoccccnoncnononcnonnnnnononaconancnnnncnonns 69 Figura 56 Botoina 70 Figura 57 Fins de curso Demag DGS DGS G oococccococcnonononononcnnnnncnnnnnnonnnccnnnnnonnnononnncncnnncnnns 71 Figura 58
32. a batentes aux lio do m s paqu metro Papas Caso haja descartar 1 vez por 11 limitadores de fim 1 Visual Na M dia automaticamente m s de curso 90 Anexos Tabela 24 M todos de inspec o dos motoreductores Falhas Crit rios de descarte Corre o M todo de inspe o Frequ ncia de inspe o Ffici ncia da inspe o Motor el trico Caso haja aus ncia de bin rio Visual com aux lio 1 no eixo de sa da causada por de t cnico 1 vez por m s M dia queimado ies as problemas el tricos eletricista s Desgaste excessivo do disco A zai 2 Falha no freio 8 S Visual 1 vez por m s M dia de fric o Falhas estruturais Caso haja cord es de solda 3 da base em e ou danos da estrutura Visual 1 vez por m s M dia estrutura met lica met lica Caso haja elementos flex veis Falha dos i A BER 4 danificados ou desgaste dos Visual 1 vez por m s M dia acoplamentos cubos gt Visual medi o Carca a do redutor Caso haja fendas ou desgaste CAS a en 5 pe com aux lio de 1 vez por m s M dia danificada do alojamento dos rolamentos y paqu metro Do pante 608 Folga no engrenamento das 6 dentes das 8 8 Sonoro visual 1 vez por m s M dia engrenagens engrenagens Visual medi o F Desgaste do rasgo de chaveta alg R Has 7 Desgaste dos eixos x com aux lio de 1 vez por m s M dia e sec o do eixo paqu metro Falha dos Aparecimento d
33. ados de pot ncia dos blocos de rodas 1 2 66 Tabela 16 Caracter sticas dos blocos de rodas 3 4 eres 66 Tabela 17 Custo da mat ria prima dos cabe otes ii ereeeerenea 13 Tabela 18 Custo da mat ria prima da estrutura de suporte cooooocconcccnoncncnoncnononcnonancnnnananinnnos 73 Tabela 19 Custo da mat ria prima das vigas principais oooocnoccccnoncccnoncnonnncnononanonancnnnanannnnnos 74 Tabela 20 Custos dos equipamentos perifericos uuersssessnseessnnenssnnensnnnennnnennnnennn nennen 75 Tabela 21 Custo total da mat ria prima da ponte rolante eurOS oooonnoccnnoncccnoncninoncninnncnnnno 76 Tabela 22 M todos de Inspec o do Carro Guincho erre 89 Tabela 23 M todos de Inspec o das rodas Motrizes do Sistema de Transla o Da Ponte 90 Tabela 24 M todos de inspec o dos motoreductores uuursnsessnseessnnenssnnensnnnennnnnnnnnnnnnnen 91 Tabela 25 M todos de inspec o do cabo de a o rena 92 Tabela 26 Tabela de materiais Vigas Principais 93 Tabela 27 Tabela de materiais Cabe otes A dy ahaa vasances vance egies 94 Tabela 28 Tabela de materiais Vigas de SUPOTTE ee eeeeneceeeeeceeeeeceeceeceeeeeceteeeeseeeenaes 94 Tabela 29 Lista de opera es ssassusages kn in Ka 95 XV NOMENCLATURA Nota o Unidade N m kg m s m s m s Descri o Flecha
34. amento dos bens produzidos Estes mecanismos de transporte ser o sempre que poss vel escolhidos e dimensionados conforme as necessidades e restri es f sicas sendo que para uma tima disposi o de m quinas no processo e circula o de pessoas devemos posicionar os equipamentos de manuseio de cargas num plano acima do plano de circula o de materiais e pessoas Para este efeito teremos ent o quatro tipos principais de equipamentos Pontes rolantes Mono Viga Pontes rolantes com dupla viga Bi Viga P rticos rolantes Semi p rticos rolantes As grandes diferen as entre estes equipamentos tem a ver com as capacidades de carga e as condi es de instala o dos equipamentos As pontes rolantes t m a vantagem de conseguir uma ampla cobertura mas no entanto torna se complicada a instala o e opera o de mais pontes rolantes em paralelo o que pode condicionar o projeto por ser muito complicado por exemplo ter duas pontes rolantes com cobertura total devido s dificuldades existentes no seu cruzamento Os semi porticos rolantes s o normalmente uma solu o para estes problemas por serem equipamentos menos volumosos e por permitirem uma maior agilidade embora estes equipamentos sejam bastante menos capazes em termos de capacidade de carga e cobertura Os p rticos rolantes s o muito usados em exterior pela inexist ncia de uma estrutura de apoio ponte rolante quando em espa os interiores a e
35. amp Equipment Inc 2003 Classification of overhead travelling cranes FEM Federation Europeenne de la Manutention 1998 Rules for the Design of Hoisting Appliances Cap tulo 2 Gieck K 1975 Manual de f rmulas t cnicas Dinalivro S o Paulo Hicks John A guide to designing welds Abington Publishing England Houldcroft P T 1970 Welding processes Oxford University Press Gr Bretanha Karl Eugen 2008 The history of the theory of structures from arch analysis to computational mechanics Manual de uso e manuteng o diferenciais e pontes rolantes Ind strias electromec nicas GH Manual do Engenheiro Mec nico volume 1 e 5 Hemus S o Paulo 1979 Marcelo Alonso Finn Edward J 1981 F sica um curso universit rio Editora Edgard BlucherLda S o Paulo Monteiro A A Caetano Notas sobre apresenta o de relat rios Departamento de Engenharia Mec nica Universidade do Minho Guimar es Morais Sim es Desenho t cnico b sico Porto Editora 2 edi o Porto Norma Europeia EN1993 6 Eurocode 3 Design of steel structures Part 6 Crane supporting structures 2007 Norma europeia NP EN 1993 1 1 Pfeil Walter 1976 Estruturas de ago Livros t cnicos e cient ficos editora S A Rio de Janeiro Regulamento de estruturas de a o para edif cios Decreto n 211 86 de 31 Junho Lisboa 1986 Rodriguez
36. ap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o Figura 9 Efeito de p ndulo provocado pelo movimento de dire o do carro guincho En Ez 21 mv mgh 22 0 5 x 0 333 e 5 66 x 10 3 m Quando a carga atinge esta posi o ir definir um ngulo com o eixo vertical O definido por 2 a 0 arcos E 5 66 x 9 arcos _ 8 0 2 16 Este ngulo permitir ent o calcular a tens o no cabo Tp e as suas componentes horizontal Tp e vertical Tp Tp 200000 x cos 2 16 199858 N 24 Tp Tp X cos 2 16 199716 N 25 Tp Tp X sen 2 16 7533 N 26 20 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o Esta tens o ir provocar for as tanto horizontais Fp Hoda com verticais F DV roda em cada uma das rodas do carro guincho _ 199716 a LON 27 7533 Pou roda a 1883 N 28 3 2 3 Determina o dos Esfor os Transversos e Momentos Flectores i Posi o Cr tica A flecha m xima ir ocorrer quando o carro guincho estiver na posi o capaz de provocar o momento fletor m ximo fazendo com que esta seja a posi o mais desfavor vel do carro guincho para as vigas principais da ponte rolante PAO Ty Tu Figura 10 Posi o cr tica do carro guincho Para a determina o da posi o critica primeiro foram determinadas as rea es de equil brio sendo que P P P Y Fy 0 gt H 0 29 Fy
37. artigo 9 RSA 57 Taam 147 06 MPa Como 147 06 MPa gt 140 55 MPa garantida a resist ncia flex o das vigas de suporte sendo que como a tens o de ced ncia do a o de 250 MPa e a tens o m xima obtida de 140 55 MPa dividindo estes valores obtemos um valor para o fator de seguran a das vigas de suporte da ponte rolante de 1 78 3 5 Dimensionamento dos Elementos de Liga o A liga o entre as v rias chapas constituintes da ponte rolante ir ser realizada por soldadura sendo que neste subcap tulo ser verificado o dimensionamento dos cord es de soldadura bem como o dimensionamento dos parafusos que ir o fazer a liga o da ponte rolante aos cabe otes 3 5 1 Soldadura Segundo o artigo 11 do REAE O metal de adi o para soldadura deve apresentar propriedades mec nicas n o inferiores s do metal de base Os cord es de soldadura de ngulo devem ser verificados seguran a tendo em conta a al nea b do artigo 60 do REAE que indica a f rmula da tens o de ced ncia equivalente das v rias componentes da tens o sendo ent o poss vel atrav s desta formula o determinar a espessura m nima do cord o de soldadura capaz de resistir aos esfor os presentes na viga Temos ent o Oe o x 1 8 x 1 2 1 2 58 38 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o Figura 26 Sec o do cord o de soldadura REAE Onde tal como se pode obs
38. as Carca a fabricada em poli ster com fibra de vidro altamente resistente contra impactos Isolamento de prote o conforme VDE 0100 parte 410 sec o 413 2 Tipo de isolamento IP 65 conforme DIN VDE 0470 EN 60529 IEC 529 69 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante e A caixa prova de fogo e auto extingu vel e Resistente contra lcool ter gasolina benzina massa leo e cidos diluentes ou solu es alcalinas e Temperaturas ambiente admiss veis Partes de borracha e termopl stico 25 C at 70 C caixa 40 C at 150 C Figura 56 Botoneira Fonte Cat logo DEMAG 2010 4 4 6 Limitadores de Fim de Curso Um dos elementos fundamentais do sistema de ponte rolante s o os limitadores de fim de curso pois s o estes componentes que fazem com que a ponte rolante pare quando esta se aproxima do final do seu curso isto para evitar choques que provocariam um desgaste elevado ou at o colapso da ponte Para este efeito foi escolhido um sistema de limitador de fim de curso DEMAG DGS G ver figura 57 por ter as seguintes caracter sticas e Adequados para a montagem inclusive posterior em diferenciais portas enrol veis plataformas elevat rias carros de trasla o por carris carros de transfer ncia e equipamentos telesc picos e N o precisam de manuten o Os pontos de liga o podem se ajustar de forma cont nua em separado e na dire
39. cida por uma calha que est ligada rede el trica e que permite que corra no seu interior um contactor que est ligado ponte rolante de maneira a que durante o movimento da ponte esta esteja sempre eletricamente alimentada Foi escolhida uma linha de alimenta o da Demag ver figura 54 do tipo DLC por ter as seguintes caracter sticas e Instala o simples com conectores pr montados e Compensa o de dilata o em cada junta de liga o e O sistema pode ser inspecionado em cada junta e Substitui o r pida e simples de sec es retas e Dimens es compactas e alta rigidez para baixo peso pr prio e Fixa o simples em tetos e super estruturas de a o e Cabos de pot ncia protegidos integrados no coletor de corrente e Contactos deslizantes pr montados ligados e fixados com apenas um parafuso 67 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Figura 54 Linha de alimenta o blindada Demag tipo DCL Fonte Cat logo DEMAG 2010 Como para al m do movimento de transla o temos tamb m o movimento do carro guincho logo teremos que ter outra linha de alimenta o Para este caso foi escolhido um sistema de linha de alimenta o Demag com fitas e cabos por ter as seguintes caracter sticas ver figura 55 Calha resistente ao desgaste e corros o com alta rigidez e baixo peso pr prio Carros com rodas de pl stico ou a o montadas em
40. dade ajuda e est mulo RESUMO Com este trabalho foi desenvolvido o projeto estrutural de uma ponte rolante fazendo a otimiza o das suas dimens es em fun o das exig ncias inerentes ao espa o de implanta o e tipo de utiliza o evitando assim a utiliza o de modelos standardizados sujeitos a sobredimensionamento e consequentemente custos mais elevados Neste projeto consta o dimensionamento da estrutura das vigas principais e das vigas de suporte da ponte incluindo todos os desenhos t cnicos listas de materiais e listas de opera es para o fabrico e montagem deste equipamento Foram tamb m sugeridos os equipamentos n o estruturais tais como o carro guincho os motores equipamento el trico botoneiras e todos os restantes elementos essenciais para o funcionamento da ponte rolante Estes equipamentos foram selecionados diretamente nos cat logos dos fornecedores em fun o dos requisitos necess rios para a correta opera o da ponte PALAVRAS CHAVE Ponte rolante Vigas caix o Eleva o Movimenta o de cargas Grua Bi viga vii ABSTRACT With this work we developed the structural design of a crane causing an optimization of their dimensions depending on the inherent requirements of the area of deployment and usage thus avoiding the use of standardized models subjected to excessive size and consequently higher costs This project included the design of the structure of main beams and
41. dos materiais e seu armazenamento entre outros Para finalizar este cap tulo feita uma abordagem aos m todos de inspe o e regras de seguran a aconselh veis utiliza o da ponte rolante 4 2 Fabrico da Ponte Rolante O processo de fabrico da ponte rolante ir ser dividido em duas fases Na primeira fase ser o preparados cada um dos elementos principais constituintes da ponte rolante Anexo III e Anexo IV sendo a segunda fase reservada sua uni o No projecto da ponte rolante foi considerado que as chapas superiores inferiores refor os longitudinais carris e vigas de alinhamento ser o fornecidos com comprimentos de 10 metros isto deve se ao facto de estes componentes terem na sua totalidade um comprimento de aproximadamente 20 metros o que complicaria o seu transporte Deste modo todos estes componentes dever o ser soldados de topo conforme as normas previstas no subcap tulo 3 5 e caso seja necess rio serem cortados de modo a perfazer as suas dimens es finais previstas nas tabelas de materiais Anexo III e nos desenhos t cnicos Anexo VI 45 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Como todas as chapas e vigas longitudinais ser o entregues em duas partes de 10 metros e apenas a chapa superior tem a medida total final de 20 metros as restantes chapas vigas dever o ser cortadas medida apenas numa das duas partes isto para que as soldas n o coincidam
42. e folga e i Er 8 P 8 Sonoro visual 1 vez por m s M dia rolamentos ru dos Desgaste dos an is Aparecimento de E x ef 9 Z gt P E Visual 1 vez por m s M dia de veda o fugas derrames de lubrificante i Aperto com aux lio Desgaste dos Incapacidade de aperto P x was 10 de chave 1 vez por m s M dia parafusos adequado soa dinamom trica 91 Anexos Tabela 25 M todos de inspe o do cabo de a o Falhas Crit rios de M todo de Frequ ncia Efici ncia descarte Corre o inspe o de inspe o da inspe o Arames partidos Redu o de 10 do di metro i A Be 1 P A Visual 1 vez por m s M dia numero e natureza nominal Arames partidos na N bas 2 oe A Was Encurtar 0 cabo Visual 1 vez por m s M dia regi o dos terminais a Se o agrupamento ocorrer num 3 localizada de arames grup Visual 1 vez por m s M dia comprimento menor que 6d partidos Redu o do Redu o de 3 do di metro Utiliza o de di metro externo nominal para cabos resistentes paqu metro e A oe 4 ER Bi i ER 1 vez por m s M dia devido a rota o e 10 para os inspe o interna deteriora o da alma demais cabos do cabo Desgaste externo do Redu o de 7 do di metro Utiliza o de a ar 5 1 vez por m s M dia cabo externo paqu metro Elasticidade Redu o de 7 do di metro Utiliza o de X Ak 6 A p 1 vez por m s M dia reduzida externo e ou alongamento pa
43. e uma ponte rolante num pavilh o industrial que deveria seguir os seguintes requisitos e Tipo de aplica o n o sider rgica e V o 20 metros e Altura ao solo 8 metros e Capacidade de carga 20 toneladas e Tipologia da ponte rolante bi viga De referir ainda que a dist ncia da ponte rolante ao teto tal como outros poss veis atravancamentos n o foram indicados sendo que foi concebida uma configura o da ponte bastante baixa de modo a torn la mais capaz de se adequar a qualquer espa o 11 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o Todos os restantes limites dimensionais e de funcionamento foram obtidos seguindo as pr ticas j existentes em constru o de equipamentos id nticos O c lculo da ponte rolante tendo por objetivo a otimiza o feito em 4 fases A primeira diz respeito ao projeto das vigas principais da ponte rolante A fase seguinte trata do dimensionamento dos refor os das vigas principais A terceira fase incide no projeto das vigas de suporte e guiamento da ponte rolante O cap tulo conclui se com a quarta fase onde s o dimensionados os elementos de liga o As vigas utilizadas em pontes s o essencialmente sujeitas a esfor os no sentido vertical Tratando se este caso de estudo uma estrutura m vel estar tamb m sujeita a pequenos esfor os no sentido horizontal e a vibra es sendo que para uma maior resist ncia a estes esfor os e de modo a minimizar a
44. eita da viga e que o momento flector m ximo figura 13 de 609 5 kNm situado no ponto de aplica o de P1 Figura 12 Diagrama do Esfor o Transverso kN 23 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o Figura 13 Diagrama do Momento Flector kN m 3 2 4 C lculo da Flecha M xima 1 Flecha M xima Vertical Para o c lculo da flecha m xima da viga utilizou se o princ pio da sobreposi o dos efeitos ou seja somando a flecha provocada pelo peso pr prio W e pelas cargas transmitidas pelas rodas estrutura Pl e P2 by Ow Op Op 40 5W14 a 2 2 mo gt 2 P x az y 384EL 6lEL Ga z EL Rd dr Em que Tabela 3 Valor das vari veis para o c lculo da flecha vertical Woiga P Ea o a b az b x I Izz N m P2 N MPa mm mm mm mm mm mm ma 1629 7 55565 210000 9675 10325 9025 10975 10000 20000 3 109 E 24 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o 5 x 1629 7 x 200004 Y 384 x 210000 x 3 109 x 10 55565 x 10325 x 10000 2 x 20000 10325 10000 6 x 20000 x 210000 x 3 109 x 10 1 55565 x 10975 x 10000 210000 x 3 109 x 10 6 x 20000 55565 x 10000 9025 x 200002 109752 100002 A E dy 33 33 mm Este valor foi tamb m confirmado em F tool obtendo se valores id nticos ver figura 14 TOA hi 132 m Figura 14 Diagrama dos desl
45. entadas de seguida mostram as pe as met licas que dever o ser adquiridas sendo que cada pe a est devidamente identificada pela sua refer ncia nos desenhos t cnicos 72 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Anexo VI A massa de cada pe a determinada em fun o do volume e da massa vol mica Pa o 7850 kg m Os custos da mat ria prima s o separados por cabe otes tabela 17 estrutura de suporte tabela 18 e vigas principais tabela 19 isto porque cada um destes grupos poder ser adquirido em fazes diferentes do projeto Tabela 17 Custo da mat ria prima dos cabe otes Massa total Preco Unit rio A Total Ref Quantidade Dimens es Obs Kg coman otal 22 2 HEB300 4385mm Cabe otes 513 00 0 80 410 40 23 4 280x300x10 mm Placas de topo 26 38 0 80 21 10 Placas de 24 4 660x380x20 mm Renee 157 50 0 80 126 00 liga o 25 8 250x90x8 mm REINO 11 30 0 80 9 04 superior 26 16 262x144 5x8 mm Refor o inferior 38 04 0 80 30 43 Total 596 98 Tabela 18 Custo da mat ria prima da estrutura de suporte Pre o Ref Quantidade Dimens es Obs E a o Unit rio Total 8 Kg ou m Vigas de HEB200 27 12 10000 mm suporte e 7320 0 80 5856 guiamento 28 12 TRONO 0AN ca 1413 0 80 1130 4 mm principal Total 6986 4 73 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos
46. ento di rio TM e no espectro de carga onde 2 x CursoM dioGancho x n amp ciclos hora x n horasfuncionamentodiario dd 60 x velocidadedeelevacao m min ve 2x4x30x8 60x8 TM 4 60 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Tabela 8 Classifica o de equipamentos de manuseio de carga Fonte FEM 1998 Load Average Daily Operating Time hours day Spectrum lt 0 5 lt 1 lt 2 lt 4 lt 8 lt 16 M3 M4 M5 M6 Light 1Bm 1Am 2m 3m M3 M4 M5 M6 M7 Medium 1Bm 1Am 2m 3m 4m M3 M4 M5 M6 M7 Heavy 1Bm 1Am 2m 3m 4m Very M4 M5 M6 M7 Heavy 1Am 2m 3m 4m Segundo a tabela 8 para um tempo de funcionamento TM 4 e uma classe de carga m dia obtemos uma classifica o 2m que podemos confirmar na tabela 9 de equival ncia de classifica es que equivale classifica o CMAA obtida anteriormente Tabela 9 Equival ncia entre as classifica es dadas pelas v rias organiza es Fonte ELS amp Equipment Inc 2003 Organiza o Classifica o CMAA A B C D E F FEM 1Bm 1Am 2m 3m 4m 5m ISO M3 M4 M5 M6 M7 M8 HMI H2 H3 H4 H5 61 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante 4 4 2 Carro Guincho Para a sele o do carro guincho foi solicitado o aconselhamento DEMAG que em fun o dos requisitos pretendidos Tabela 10 indicou o equipamento de refer nc
47. entos estruturais tais como os refor os longitudinais e cord es de soldadura que v o contribuir para a diminui o da encurvadura Esta dimens o tamb m coerente pois o Artigo 12 do REAE que diz que n o devem ser utilizados elementos estruturais de espessura inferior a 4mm 3 3 2 Refor os Longitudinais Sendo a estrutura das vigas principais composta por chapas esbeltas ser mais prop cio o aparecimento de vibra es que podem por em causa o bom funcionamento e at a integridade da estrutura No projeto estrutural das vigas principais da ponte rolante foram previstos refor os longitudinais Estes refor os s o utilizados de forma a diminuir tanto a flex o como a tor o das vigas mas tem como principal objetivo a redu o de vibra es causada pelos esfor os din micos a que a ponte rolante ir estar sujeita devidos movimenta o das cargas Este tipo de dimensionamento exige uma an lise de modos de vibra o da estrutura bastante z complexa o que n o objetivo principal deste trabalho pelo que para a escolha destes 29 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o refor os foi feita uma sele o baseada no que existe ou seja no que habitualmente feito pelos principais fabricantes de pontes rolantes Tal como podemos ver na figura 17 foram selecionadas para cada uma das almas 3 vigas L50 que ir o ser soldadas tanto s almas como aos refor os verticais
48. erga de seguran a 7 8 L50 9960mm en 19920mm horizontal 1 8 8 L 50 9750mm ee 19499mm horizontal 2 9 8 L50 9327mm nee 18654mm horizontal 3 10 38 984x490x5mm Reforgos verticais 11 4 io Vipa de alinhamento 19980 superior 12 4 10x10x9002mm Viga de alinhamento 18004 inferior 13 4 9760x50x30mm Carril 19520mm 14 24 A dida Parafusos 15 24 M20 Porcas 16 24 B20 DIN 127 Anilhas 17 4 200x200x25 Apoios dos Ganchos 200x200x25 18 4 200x150x25 Pega para Transporte M20x50 NP 1998 Parafusos Pega de 19 16 8 8 Transporte 20 16 B20 DIN 127 Au Pecado Transporte 93 Anexos Tabela 27 Tabela de materiais Cabe otes Comprimento final ap s soldadura das duas Ref Quantidade Dimens es Obs partes HEB300 22 2 Cabe otes 4385mm 23 4 280x300x10 mm Placas de topo Placas de 24 4 660x380x20 mm liga o Refor o 25 8 250x90x8 mm superior 26 16 262x144 5x8 mm Refor o inferior Tabela 28 Tabela de materiais Vigas de suporte Ber Quantidade Dimens es Obs Comprimento final ap s soldadura das partes 27 12 HEB200 10000 Vigas de suporte 60000 mm e guiamento 28 12 10000x50x30 mm Carril principal 60000 94 Anexos ANEXO IV LISTA DE OPERA ES Tabela 29 Lista de opera es Ref do Ena Tipo de operac o Ref do desenho Obs 10 Corte a laser D2 16 Fura o D4 17 Corte guilhotina D3 18 Corte guilhotina Di 5 Fura
49. ervar na figura 26 o representa a tens o axial devida ao 66 momento fletor paralelo ao eixo da garganta tT representa a tens o de corte devida ao esfor o transverso paralelo ao eixo de soldadura t representa a tens o de corte devida ao momento torsor perpendicular ao eixo do cord o a representa a espessura e a representa o coeficiente de seguran a do cord o de soldadura que segundo o REAE artigo 60 em casos correntes toma o valor de 0 9 A tens o axial devida ao momento fletor paralelo ao eixo da garganta ir depender do momento fletor Mf do momento de in rcia e da dist ncia entre o topo da viga e o plano de rota o A A y ver figura 27 Fe Mix 59 1 Lo y 609 5 x 10 x 1000 o 98 MPa 3 109 x 10 A tens o de corte devida ao esfor o transverso paralelo ao eixo de soldadura ir depender do momento est tico em rela o ao eixo neutro do plano A A Q do momento de in rcia 1 7 do esfor o transverso T e da espessura do cord o de soldadura a TxQ 2XIzzXa Ty 60 Q Axy sendo ainda necess rio calcular a rea da sec o A e centro de massa y Atotal A 61 Arota 600 x 8 4800 mm 39 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o my xr So sta d o c es sendo que y ir depender da massa unit ria de cada sec o e da sua total posi o relativa ao eixo de
50. esponde ao somat rio dos momentos de in rcia de cada uma das sec es da alma e cada uma das sec es do banzo onde as vari veis est o definidas na figura 6 i Momento In rcia zz _ a 1Xha 3 bxe 3 ha amp 2 laz 2 2 pe e Xb x 2 3 _ a 5X1000 3 500x83 1000 8 2 ly 2225204 2 gt 8x 500 x E 2 z 3 109 E mm 14 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o ii Momento In rcia yy 3 2 ly ERED 4 2 tare 4 hy xe x E 2 4 12 3 2 lyy 2 2 jose 1000 x5 x 2 30 12 12 Lyy 0 640 E mm 3 2 2 A es A ponte rolante que est a ser dimensionada ter uma tipologia bi viga pelo que para o dimensionamento das vigas ser apenas necess rio dimensionar uma das vigas por se tratar de uma estrutura sim trica Para o c lculo da flecha m xima determinam se as a es presentes Como apenas dimensionamos uma viga uma das a es ser o peso pr prio Visto que todas as restantes a es ser o transmitidas viga pelo carro guincho estas a es ap s calculadas ser o todas divididas pelas quatro rodas do carro sendo que as a es aplicadas na viga ser o referentes apenas a duas rodas P e P pois as outras duas est o apoiadas na outra viga e ter o sempre a mesma dist ncia entre elas que a dist ncia entre eixos do carro guincho i For a devido ao peso pr prio Para o c lculo do peso pr prio da viga foi calculado o v
51. ficar as toler ncias dimensionais poder o ser soldadas as placas de liga o ao conjunto anterior ver figura 40 Figura 40 Uni o das placas de liga o aos cabe otes Para concluir o fabrico dos cabe otes ser o acoplados os blocos de rodas ver figura 41 Figura 41 Acoplamento das rodas aos cabe otes Finalmente todos os elementos estruturais est o prontos podendo se fazer a liga o entre os cabe otes e as vigas principais 51 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante O artigo 66 do REAE prev que as pe as devem ser protegidas contra a corros o sendo que para isso dever ser feita um pr via limpeza da estrutura retirando todos os vest gios de ferrugem e gorduras de modo a permitir uma primeira de m o de aparelho podendo depois ser aplicada a tinta com o cuidado de isolar os carris e os blocos de rodas que n o dever o ser pintados Os carris dever o ser protegidos contra a corros o por massa grafitada Neste momento a estrutura da ponte rolante est acabada e preparada para ser montada e equipada com todos os componentes el tricos inerentes ao seu funcionamento figura 42 Figura 42 Liga o entre os cabe otes e as vigas principais 4 3 Montagem da Ponte Rolante Antes de colocar a ponte rolante na sua posi o de trabalho ter de ser montada a estrutura onde esta se ir movimentar para isso ser o colocadas inicialmente as vi
52. gas de suporte da ponte rolante Para a coloca o das vigas de suporte ter de ser utilizada uma grua para a sua eleva o e montagem A norma EN 1993 6 permite que estas vigas sejam fixadas por soldadura por parafusos ou por conectores do tipo surge Os surge connectors s o liga es utilizadas quando a utiliza o da ponte rolante muito exigente por serem liga es que ao contr rio das outras previnem 52 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante problemas de fadiga pois tal como podemos ver na figura 43 permitem a rota o dos extremos da vida Building column Movement of the top flange relative to the building column Bearing stiffener Runway beam Crane column Figura 43 Rota o dos topos das vigas de suporte EN 1993 6 Como a classe de utiliza o da estrutura em estudo n o ser extrememente exigente ver sub capitulo 4 4 1 optou se por uma soluc o em que as vigas s o soldadas entre elas mas s o fixadas ao pilar do pavilh o por suportes aparafusados de modo a que as vigas tenham alguma liberdade longitudinal Esta solu o foi escolhida para que as vigas de suporte permitam as dilata es longitudinais sem esfor ar os pilares do pavilh o Ap s a montagem das vigas de suporte dever o ser montados os carris A norma EN 1993 6 permite que estas barras sejam ligadas tanto com fixadores como com pinos parafusos ou atrave
53. ha m xima vertical ver figura 51 Figura 51 Flecha m xima vertical Fonte EN 1993 6 2007 Diferen a das deforma es verticais entre as vigas de suporte de cada um dos lados da ponte rolante figura 52 S Ah lt 85 I a Figura 52 Diferen a das deforma es verticais entre as vigas de suporte Fonte EN 1993 6 2007 58 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante 4 4 Selec o de Perif ricos Para al m de toda a estrutura a ponte rolante equipada com mecanismos e sistemas el tricos fundamentais ao seu funcionamento que n o ser o dimensionados neste trabalho mas ser feita uma sugest o dos perif ricos a utilizar tendo em conta o tipo de previsto para a ponte rolante Esta escolha foi feita consultando fabricantes e clientes deste tipo equipamentos tendo sido dada prefer ncia marca DEMAG por ser considerado um dos maiores fabricantes deste tipo de equipamentos a n vel europeu por ter representantes tanto no Porto como em Lisboa e acima de tudo pela disponibilidade e facilidade com que disponibiliza informa o dos seus produtos e meios para os selecionar 4 4 1 Classifica o da Ponte Rolante Para a correta sele o dos equipamentos devemos ter em conta a classe de funcionamento da ponte rolante isto para que os equipamentos sejam selecionados em fun o desta classifica o de modo a que tenham capacidade de satisfazer a
54. ia EZ DR Pro 20 20 4 1 12 Z 8 400 11 50 1400 figura 53 que tal como pode ser visto na tabela 11 ser o mais adequado ao tipo de utilizac o pretendido sendo que tamb m acrescenta a mais valia de permitir varia o da velocidade tanto de eleva o como de transla o concedendo a capacidade ponte rolante de movimentos mais lentos e precisos Tabela 10 Requisitos do carro guincho Classifica o FEM 2m Capacidade de carga 20000 Altura de eleva o 8m Velocidade de eleva o 8 m min Bitola 1400 Velocidade de transla o 20 m min Figura 53 Carro guincho Fonte Cat logo DEMAG 2010 62 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Tabela 11 Caracter sticas do carro guincho Fonte Cat logo DEMAG 2010 FEM ISO classification 2m Maximum capacity 20t Lifting height 12 m Peso 1834 kg Hoist motor ZBR 180 A 4 Tens o de opera o 400 V Tens o de comando 48 V Frequ ncia 50 Hz Grau de protec o IP 55 Pot ncia de dimensionamento 50 Hz 21 5 kW Rated current 50 Hz 44 A Starting current 50 Hz 233 A Standard frequency inverter DIC 4 075 Main lifting speed 8 m min Creep lifting speed 0 5 m min Trolley EZ Crab gauge 1400 Rail width 50 mm Travel motor 1 ZBA 90B 4 Standard frequency inverter DIC 4 014 C Travel speed min 5 m min Travel speed Max 20 m min Starting curre
55. ia de inclina o dos carris Fonte EN 1993 6 2007 As normas tamb m limitam os empenos dos carris tal como podemos verificar na figura 47 Ltota l 2m max Imm Figura 47 Tolerancia dos empenos dos carris no plano horizontal Fonte EN 1993 6 2007 De salientar que para desempenar os perfis se dever proceder execu o de pequenos cord es ao longo do perfil de modo a que os cord es puxem o perfil onde tal for necess rio Ap s a montagem das vigas de suporte e carris e depois de verificadas todas as toler ncias poder se ent o mais uma vez com a ajuda de um guincho i ar a ponte rolante para o seu local de funcionamento 55 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Esta poder ser uma opera o delicada e que dever ser estudada previamente pois a estrutura da ponte rolante uma estrutura muito grande o que far com que ela possa ficar encravada no edif cio ou que embata contra a estrutura do edif cio podendo danificar tanto o edif cio como a pr pria ponte rolante Montada a estrutura dever ser i ado o carro guincho Neste momento s faltar a instala o dos equipamentos el tricos respetivas calhas e liga es Embora a ponte rolante tenha os valores limites calculados esta dever passar por um processo de testes onde se verificar se as flechas n o ultrapassam os valores calculados Para isso dever ser i
56. ici ncia do plano de inspe o este dever ser alterado refinado e inclusive poder ser necess ria a introdu o de novos componentes cr ticos nestes planos caso haja necessidade E tamb m importante salientar que nem todos os componentes da ponte rolante constam neste plano de inspe o por n o serem considerados componentes cr ticos mas n o dever ser descurada uma avalia o destes componentes caso existam problemas ou apenas ind cios Cada componente dever ter uma ficha de inspe o que far parte do programa de inspe o e dever ser preenchida pelo inspetor no momento da inspe o com aux lio das tabelas de metodologia de inspe o Anexo II As fichas de inspe o dever o conter campos para os dados t cnicos da ponte rolante e de cada componente cr tico bem como os itens a inspecionar e tipos de falhas relacionadas a estes itens Por fim dever existir um campo para observa es referentes inspe o e identifica o do funcion rio respons vel pela inspe o Para al m da inspe o da ponte rolante a integridade e seguran a tanto da ponte como das cargas e das pessoas que a coabitam ir tamb m depender de regras de utiliza o que dever o ser conhecidas e escrupulosamente cumpridas 77 Cap tulo 5 Conclus es e Sugest es para Trabalhos Futuros 5 CONCLUS ES E SUGEST ES PARA TRABALHOS FUTUROS Neste trabalho foi posta prova a viabilidade de um projeto de
57. lculo da Ponte Rolante Optimiza o 3 C LCULO DA PONTE ROLANTE OPTIMIZA O 3 1 Introdu o Este cap tulo inicia a apresenta o do caso de estudo que consiste no projecto de uma ponte rolante para utiliza o industrial Com os dados fornecidos relativos s necessidades desta foi feito um estudo pr vio de modo a fazer um pr dimensionamento das vigas Para esse efeito foi concebida uma folha de c lculo em Microsoft Exel desenvolvida no mbito de uma anterior Unidade Curricular do curso Esta folha de c lculo adaptada a este trabalho baseia se nos procedimentos efetuados nos pr ximos cap tulos sendo que permitiu de forma iterativa chegar a um valor limite do momento de in rcia necess rio para garantir a seguran a da ponte e da ent o chegar a um melhor compromisso entre as dimens es da sec o da ponte fazendo assim uma otimiza o dimensional que favorecer a redu o do custo da ponte rolante Com os dados obtidos no pr dimensionamento foi feita a confirma o num rica para validar os resultados e chegar ent o aos valores dimensionais finais No desenvolvimento do projeto observou se que em alguns aspetos o Euroc digo 3 n o faz men o a diretrizes ou mesmo sugest es de par metros a serem aplicados Nestas omiss es adotou se o recomendado nas normas FEM e CMAA Ocorrendo conflito prevalecer o estipulado pela Euroc digo 3 Este projeto partiu da necessidade de um estudo para a instalac o d
58. m relativa a futuros trabalhos Cap tulo 2 Pontes Rolantes 2 PONTES ROLANTES 2 1 Introdu o Pontes rolantes s o equipamentos utilizados para igar objetos atrav s de um guincho que montado numa estrutura m vel conhecido como carro guincho o que lhe garante a capacidade de se mover horizontalmente sob carris montados numa ou duas vigas A ponte rolante tem as extremidades da s viga s de apoio vigas principais assentes no cabe ote com rodas que se movimenta sobre carris ver figura 1 As pontes rolantes est o situadas a um n vel superior do edif cio geralmente assente nas paredes laterais e paralelas de uma f brica ou armaz m industriais Calhas de suporte el ctrico Carro Guincho Vigas de Suporte Vigas principais X Cabe ote Gancho Comando Figura 1 Constituintes da ponte rolante Fonte Adaptado do Cat logo DEMAG 2010 Deste modo a estrutura pode percorrer todo o comprimento do edif cio enquanto o carro guincho pode ser movido entre a largura total do edif cio o que confere ponte rolante a capacidade de cobrir toda a rea de um edif cio sem que a sua movimenta o interfira com o restante funcionamento e disposi o de equipamentos das instala es pelo facto de funcionar sempre a um n vel superior Cap tulo 2 Pontes Rolantes Grande parte das instala es de pontes rolantes pertencem ind stria pesada tal como siderurgias e metalurgias para movimen
59. mponente vertical de Tp por roda Componente horizontal de Tp por roda Posi o cr tica da roda 1 Posi o cr tica da roda 2 Carga aplicada na posi o xy Carga aplicada na posi o x Flex o provocada pelo peso pr prio Flex o provocada pela carga P Flex o provocada pela carga P Metade do v o xviii 0 Ty TL Lf Adim MPa MPa MPa Carga critica de encurvadura Coeficiente de atrito Tens o axial devida ao momento fletor paralelo ao eixo da garganta Tens o de corte devida ao esfor o transverso paralelo ao eixo de soldadura Tens o de corte devida ao momento torsor perpendicular ao eixo do cord o Momento fletor Esfor o transverso Momento est tico em rela o ao eixo neutro do plano A A rea de sec o transversal Comprimento de encurvadura de um pe a XIX GLOSS RIO FEM CMAA REAE ISSO HMI NP EN AISE Federation Europeenne de la Manutention Crane Manufacturers Association of America Regulamento de Estruturas de A o para Edif cios International Organization for Standardization Hoist Manufacturers Institute Norma Portuguesa Norma Europeia Association of Iron and Steel Engineers xxi Cap tulo 1 Introdu o 1 INTRODU O 1 1 Enquadramento tem tico As atividades industriais de transforma o e produ o dependem de mecanismos de transporte de cargas tanto dentro do processo produtivo como fora na entrada de mat ria prima e esco
60. nt 21A Rated current 14 A 63 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante 4 4 3 Rodas e Mecanismos de Translac o da ponte rolante Toda a ponte est assente em quatro rodas que permitem a sua transla o sendo que dois desses blocos de rodas s o movidos por motores el tricos Estes equipamentos foram selecionados do cat logo da Demag tendo em conta as seguintes especifica es tabela 12 Tabela 12 Requisitos das rodas e mecanismos de transla o Peso pr prio 5000kg Massa Carga 20000kg Rodas N mero de rodas 4 Velocidade de transla o Percurso principal 40 m min Percurso de deslocamento Percurso total 60m V o Centro a centro dos trilhos 20000mm Dimens es Dist ncia entre eixos das rodas 4000mm Tipo de acionamento Acionamento individual Tipo de carril Carril plano DIN 1017 Sec o do carril 50x30 Classifica o FEM 2m Amplitude de temperatura 20 C at 40 C Padr o Tipo de liga o Liga o pelo topo Bloco de roda com amortecedores Elementos de montagem Com os requisitos pretendidos foram indicados pelo fabricante blocos de rodas do tipo DRS200A45A60KXAME30ODL M3 45 0 45 5KBF100A2 tabela 13 sendo que apenas dois dos blocos de rodas blocos 1 e 2 ser o motorizados tendo portanto os blocos de rodas 3 e 4 apenas a fun o de guiamento da ponte rolante correspondendo as tabelas 14 e 15 ao
61. ocamentos verticais ii Flecha M xima Horizontal Neste caso utilizou se o mesmo m todo de c lculo da flecha vertical sendo que aqui n o estar presente o peso pr prio da viga nem as cargas Pl e P2 mas apenas a componente horizontal da tens o provocada pelo movimento de translag o da ponte r y OF 41 TH roda 2 F b x F box F x a PEE TH roda 1 12 2 2 y 1 TH roda 2 12 E 2 2 4 TrAH jroday 2 E 6lE lyy E Ely 6l E 25 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o Em que Tabela 4 Valor das vari veis para o c lculo da flecha horizontal P Trada E a o a bj as b x I Lyy N MPa mm mm mm mm mm mm mm 3756 210000 9675 10325 9025 10975 10000 20000 0 640 E Ea 3756 x 10250 x 10000 Z 6 x 20000 x 210000 x 0 640 x 10 1 gt gt 210000 x 0 640 x 10 3756 x 10250 x 10000 6 x 20000 3756 x 10000 9250 PESO 2 cg x 200002 10250 100007 x 200002 10750 100002 6 7 71 mm Este valor foi tamb m confirmado em F tool obtendo se valores id nticos ver figura 15 j arm 38 mm 6 7 71 mm Zmix Figura 15 Diagrama dos deslocamentos horizontais 26 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o 3 2 5 An lise das Tens es de Flex o Mf Xy Oxxm x a 42 609 5 x 10 x Oxxmax 3 109 x 109 Oxxmay 98 02 MPa ne Karo em que n o coeficiente de seguran
62. olume de chapas que comp em a alma e o volume de chapas que comp em o banzo sendo o volume total posteriormente multiplicado pela massa vol mica do a o Va o 2Vaima 2VBanzo 5 2 x 1000 x 5 x 20000 x 107 2 x 500 x 8 x 20000 x 107 0 36m Poiga Va o X Pa o 2826 Kg 6 15 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o Para efeitos de c lculo foi adicionada uma carga extra de 500Kg pois no peso pr prio da viga n o foi considerado o peso dos carris e dos refor os equipamentos el tricos e equipamento extra que a ponte poder ter 2826 500 x9 8 W iga sa 1629 7 N m peso total da viga e restantes equipamentos 7 ii For a por roda devido carga a transportar Prs carga a 50000N 8 iii For a devido ao peso do carro guincho O valor do peso pr prio do carro guincho considera se uniformemente distribu do pelas quatro rodas Pcg 2000kg FoG poda 4900N 9 iv For a provocada pelo movimento de eleva o No movimento de eleva o e descida da carga eixo y figura 7 existe uma sobrecarga devida acelera o no arranque e desacelera o na travagem da carga 16 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o Movimento transla o da ponte 7 _ Movimento direc o do d Y carro guincho y Movimento de eleva o Figura 7 Movimentos da Ponte Rolante Fonte Adaptado do Cat logo DEMAG 2010 Atrav s do valor
63. onhecer os valores referentes ao carro guincho e ao movimento de transla o da ponte para isso foram pr seleccionados equipamentos em fun o das dimens es necess rias e valores de velocidade mais correntes obtendo assim os seguintes valores e Peso pr prio 2000kg e Dist ncia entre eixos c 1300 mm e Velocidade de eleva o y 0 133 m s e Bitola 1400 mm e Velocidade transla o do carro guincho dire o de x 0 333 m s e Velocidade de transla o da ponte rolante dire o de z 0 667 m s Figura 6 Sec es da Viga Caix o ha Altura da alma b Largura do banzo I Inclus o Espessura da alma Espessura do banzo 1 3 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o Para efeitos de c lculo foram utilizados os seguintes valores de densidade e m dulo de elasticidade do a o Eaco 210 GPa Paco 7850 kg m 3 2 Projeto das vigas principais da ponte rolante Nesta fase ser o verificadas as dimens es da viga caix o Para isso ser determinado o momento de in rcia da viga posteriormente ser o determinadas as a es atuantes na viga e a sua posi o de modo a poderem ser determinados os esfor os e a flecha m xima 3 2 1 Momento de in rcia das vigas caix o Para o c lculo do momento de in rcia da sec o da viga em cada um dos seu eixos principais de rota o foi definida uma equa o que corr
64. os v os s o de cinco metros a configura o ideal das vigas s o perfil em I No caso pr tico estas vigas s o adquiridas com comprimentos de dez metros e s o soldadas de topo s demais vigas Nestas condi es e considerando que os carris ser o tamb m soldados a estas vigas o que ir provocar um aumento da rigidez o dimensionamento foi feito considerando a viga bi 31 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o encastrada sendo esta uma aproxima o realidade em que se obtiveram valores bastante pr ximos dos valores obtidos com software de engenharia CYPE Tal como no dimensionamento das vigas caix o para o dimensionamento das vigas de suporte e guiamento da ponte as vigas devem satisfazer a condi o de tens es atuantes menores ou iguais s tens es admiss veis 250 MPa minorada pelo fator de seguran a 1 7 e tamb m a flecha atuante deve ser menor que a flecha admiss vel sendo o valor da flecha m xima admiss vel normalizado pelo Euroc digo 3 e igual a Flecha m xima vertical l dy 833mm 600 Flecha maxima horizontal l 6 833mm 600 Para a determina o da sec o destas vigas foi utilizado software de c lculo estrutural CYPE por permitir a otimiza o das dimens es da rea de sec o transversal diminuindo assim a massa e consequentemente o seu custo Ap s a obten o da sec o das vigas foi ent o feita a valida o num rica dos
65. ponte rolante nn 64 4 4 4 Linhas de Alimenta o ciao ea naeh 67 4 4 5 BOLONCIrA zo ne en rca 69 4 4 6 Limitadores de Fim de CUO irinenn enen e iaae e a Eaa r NL 70 4 4 7 Inversores de Frequ ncia iii Re eee 71 4 5 Avalia o ECONOMIC Assesi iera eo anna ok in E eoe EE NEE REON E ne eN 72 4 6 Plano de Inspe o e regras de utiliza o da ponte rolante uursuuesnnesnnesnnesnneennennnnennen 76 5 CONCLUS ES E SUGEST ES PARA TRABALHOS FUTUROS o n 79 6 REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS u a ara 81 ANEXOS e ial 85 xii NDICE DE FIGURAS Figura 1 Constituintes da ponte rolante iii ta age 5 Figura 2 Ponte rolante do s culo XIX movimentada a vapor o oococcnocccooocccoonnnononcnononcnnnnnccnnnnos 6 Figura 3 Ponte rolante movimentada a vapor 2 uucessesssseessnsenssnsenssnnonnsnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnan 7 Figura 4 F brica de montagem da aeronave Bell Corporation 8 Figura 5 Ponte rolante com estrutura em treliga oooonnncccnnncccnnncccnoncnononnnonnnanononononnncnnnnncnnnnnos 9 Figura 6 Sec es da Viga Caix o ee neh Risen 13 Figura 7 Movimentos da Ponte Rolante oooonnccnnccnincccnoccconcconcnonnccnnncconccnnc cono conocio conc nnnccnnnno 17 Figura 8 Efeito de p ndulo provocado pelo movimento de transla o da ponte rolante 18 Figura 9 Efeito de p ndulo provocado pelo movimento de direc o do carro guincho 20 Figura 10
66. qu metro 7 Corros o externa Corros o acentuada Visual 1 vez por m s M dia 8 Corros o interna Corros o acentuada Visual 1 vez por m s M dia wih Caso haja descartar E Za 9 Distor o tipo gaiola 2 y Visual 1 vez por m s M dia imediatamente Caso haja descartar x ie 10 Alma saltada 2 y Visual 1 vez por m s M dia imediatamente x Caso haja descartar Utiliza o de x Jal 11 Ondula o do cabo y ag 1 vez por m s M dia imediatamente paquimetro Redu o localizada Caso haja descartar 3 A E 12 e y Visual 1 vez por m s M dia do di metro imediatamente Aumento localizada Caso haja descartar A ni 13 la E y Visual 1 vez por m s M dia do di metro imediatamente Caso haja descartar A id 14 Achatamentos y Visual 1 vez por m s M dia imediatamente Danos causados pelo Caso haja descartar 3 A aaa 15 gt E y Visual 1 vez por m s M dia calor ou arco el trico imediatamente 16 Danos das presilhas Caso tenha trincas Visual 1 vez por m s M dia 92 Anexos ANEXO IH TABELAS DE MATERIAIS Tabela 26 Tabela de materiais Vigas Principais Comprimento final ap s soldadura Ref Quantidade Dimens es Obs das duas partes 1 4 10000x560X8mm Chapa superior 20000mm 2 8 9990x984x5mm Chapas laterais 19980mm 3 4 9002x560x8mm Chapa Inferior 18004mm 4 4 1158x560x8mm Chapa de topo 5 4 660x400x20mm Placa de topo 6 4 10x10x660mm V
67. randes v os de uma forma econ mica ver figura 5 No final do s culo XIX os processos de soldadura ainda n o estavam muito desenvolvidos sendo que a utiliza o de vigas em caix o era poucas vezes utilizada devido dificuldade da uni o de pain is que eram todos rebitados o que tamb m dificultava a utiliza o de refor os internos Com o decorrer dos anos e com a necessidade de garantir grandes v os grande capacidade de carga e resolver alguns problemas de tor o e vibra o que os sistemas de treli a continham as estruturas das vigas das pontes rolantes come aram a aparecer principalmente sobre a forma de vigas caix o ou no caso de pontes mais simples e pequenas sob a forma de perfil em L Cap tulo 2 Pontes Rolantes Figura 5 Ponte rolante com estrutura em treli a Fonte Secretaria de Transportes do Estado de S o Paulo Dersa 2 2 Normas e c lculo de pontes rolantes O projeto de uma ponte rolante dever estar de acordo com as regras de c lculo impostas pela Federation Europeenne de la Manutention FEM as Diretivas Europeias com as Normas associadas bem como com os Decretos Lei Nacionais dedicados a este tipo de m quinas Est em vigor desde 1988 Portugal a norma NP 1939 dedicada aos equipamentos de eleva o e movimenta o Na sec o respeitante s bases de dimensionamento e classifica o das pontes rolantes esta norma remete para as normas FEM A European Federation of
68. ro guincho como terra e N o tocar o cabo com nenhum el trodo em funcionamento e N o passar nem permanecer por baixo da carga e Lere seguir todas as instru es e conselhos dos manuais de uso e instala o fornecidos pelo fabricante e Quando se realiza uma repara o ou manuten o utilizar somente as pe as e materiais recomendados pelo fabricante e Caso observe um funcionamento anormal parar imediatamente o funcionamento da ponte rolante inspecion la e repara la caso seja necess rio e Estabelecer uma periodicidade para a sua inspe o e manuten o com especial aten o ao gancho cabo fins de curso guardando informa es a respeito de cada atua o e Manter o cabo limpo e lubrificado e Antes do carro guincho entrar em funcionamento comprovar que o cabo n o est enrolado defeituosamente dobrado ou com qualquer outro defeito e Assegurar que quando se movimente uma carga esta n o choque com nenhum obst culo e Centrar o carro guincho por cima da carga antes de come ar a operar com ele e Evitar o balanceamento tanto do gancho como da carga quando se movimenta o carro guincho e Equilibrar a carga antes de a deslocar 87 Anexos e Elevar a carga verticalmente de maneira que tanto o carro guincho com o cabo n o fa am ngulo com o objeto a elevar e Assegurar se que o inicio da eleva o e transla o suave 88 Anexos Anexo II Tabela 22
69. s blocos de rodas 1 e 2 e a tabela 16 aos blocos de rodas 3 e 4 64 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Tabela 13 Caracter sticas gerais dos blocos de rodas Tipo do trilho Fonte Cat logo DEMAG 2010 Trilho plano DIN 1017 Tamanho do trilho 50x30 50x30 Material do trilho DIN EN 10025 Estado de solicitag o L2 Estado de solicita o 2 m dio Faixa de temperatura 20 C at 40 C Padr o Tempo de funcionamento lt 8 horas Forma de translag o Fim de curso Tabela 14 Caracter sticas dos blocos de rodas 1 e 2 Fonte Cat logo DEMAG 2010 Bloco de roda DRS DRS Tamanho do bloco de roda 200 200 Forma construtiva b sica A45 Acionada Tipo de roda A Flange em ambos os lados GGG Abertura da roda 60 mm Recomendag o Variante de ligac o K Liga o pelo topo Tipo de amortecedor DPZ Amortecedor de poliueretano expandido Tipo de redutor A Redutor de eixos paralelos Tipo de carca a M Anti momento Tipo do eixo de sa da E Eixo com entalhado Tamanho do redutor 30 30 N mero de est gios Dois est gios Tipo de acoplamento Acoplamento leve Posi o da caixa de liga o Em cima Tipo do motor KB Motor com rotor c nico Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Aplica o F F Aplica o em acionamentos de transla
70. s de Flex o e renen eian apina oatips E ieee 27 3 3 Dimensionamento dos refor os das vigas principais erre 27 3 3 1 Refor os VertiCalS aussi tab asas ie ie rica sane a nas sate 27 3 3 2 Refor os Longitudinais ia ah 29 3 4 Projeto das vigas de suporte e guiamento da ponte rolante en 31 3 4 1 Determina o dos esfor os atuantes na Viga uueennesnnesnnesnnesnnesnnnennnnnnnennnnnnnennnennn nennen 33 3 4 2 Determina o dos esfor os transversos e momentos fletores 36 3 4 3 C lculo da flecha m xima vertical conc cnnn nono nrnanrnn conan 37 3 4 4 An lise das tens es de flex o area era eraa cena neranernernaea 37 3 5 Dimensionamento dos Elementos de Liga o conc nnnanonanrna nora ccnn anos 38 3 5 1 Sold dura 2 2 3 2u MN e IRB EIER 38 3 5 2 ParaTUSOS iia id a st alada 42 4 FABRICO MONTAGEM E SELEC O DE EQUIPAMENTOS PERIF RICOS DA PONTE ROLANTE count da daa aii alike 45 4 1 Introdu o estatal a said 45 4 2 Fabrico da Ponte Rolante s c2 24ccsebecucssdzheagi otee ten apee E opos dale silla barda dge rien Lab lia 45 4 3 Montagem da Ponte Rolante eee aii A i 52 4 4 Selec o de Perif ricOS ai A A 59 4 4 1 Classifica o da Ponte Rolante coeire tieien i oala ataia a eii 59 4 4 2 Earr Gunnch n a eeraa ni aie eE E EE nth eee 62 xi 4 4 3 Rodas e Mecanismos de Transla o da
71. s necessidades requeridas O CMAA classifica estes equipamentos utilizando a seguinte matriz Tabela 7 Classifica o de Gruas Fonte CMAA Crane Service Classes 2009 Classes de Ciclos de Carga Carga N1 N2 N3 N4 L1 A B D L2 B C D E L3 C D E F L4 D E F F 59 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Em que L1 s o gruas que elevam a carga m xima excecionalmente e normalmente elevam cargas leves L2 s o gruas que elevam poucas vezes a carga m xima e normalmente elevam 1 3 da carga m xima L3 s o gruas que elevam muitas vezes a carga m xima e normalmente elevam entre 1 2 e 2 3 da carga m xima L4 s o gruas que est o normalmente carregadas com uma carga pr xima da m xima O ciclo de carga N1 corresponde a varia es entre 20000 a 100000 ciclos O ciclo de carga N2 corresponde a varia es entre 100000 a 500000 ciclos O ciclo de carga N3 corresponde a varia es entre 500000 a 2000000 ciclos O ciclo de carga N4 corresponde a ciclos superiores a 2000000 Seguindo esta classificac o e tendo em conta que n o conhecida o tipo de utilizag o que a ponte rolante ter foi selecionada uma classe de carga L2 e um ciclo de carga N2 por serem valores razo veis e vulgarmente utilizados obtendo se assim uma classe de funcionamento C ver tabela 7 A FEM sugere um outro m todo de classificag o baseado no tempo m dio de funcionam
72. s nos artigos 11 29 30 e 31 Logo segundo o artigo 29 al nea b a espessura dos cord es de ngulo n o deve ser superior a 0 7 da menor espessura dos elementos a ligar portanto n o dever ser maior que 3 5mm 0 7 x 5 O regulamento referido anteriormente ainda nos informa que para as zonas onde ser o soldadas as chapas de topo de 5 mm ser o aplicadas as normas do artigo 30 da al nea a que nos diz que no caso de a espessura n o exceder 6 mm e ser poss vel realizar a soldadura pelas duas faces esta poder executar se em geral sem pr via forma o de chanfros ver figura 28 RR CEEE Figura 28 Esquema de soldadura de topo para espessuras inferiores a mm REAE 41 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o Para as zonas onde ser o soldadas as chapas superiores de 8mm ser o aplicadas as normas segundo o REAE Artigo 30 al nea b que nos dizem que no caso de a espessura estar compreendida entre 6mm e 15mm executar se em geral um cord o em forma de V ver figura 29 60 P ei Et e lt 15mm AN E mm 1 Figura 29 Esquema de soldadura de topo para espessuras entre 6mm e 15mm REAE 3 5 2 Parafusos A liga o entre as vigas principais e os cabe otes garantida por 6 parafusos e respetivas porcas em cada um dos extremos de cada viga Estes parafusos foram dimensionados de modo a garantir a for a de atrito necess ria
73. s vibra es foi utilizada uma configura o em caix o que afasta as massas das almas e dos banzos dos eixos de flex o para maximizar o momento de in rcia nos planos de flex o da viga Para o seu dimensionamento as vigas devem satisfazer as condi es de tens es atuantes menores ou iguais s tens es admiss veis assim como da flecha atuante deve ser menor que a flecha admiss vel sendo o valor da flecha m xima admiss vel normalizado pelo Euroc digo 3 e igual a Flecha m xima vertical l dy o 33 33 mm 1 Flecha maxima horizontal z 33 33 mm 2 600 Na utiliza o da folha de calculo foram introduzidos de forma iterativa v rios valores de espessuras de chapa e rela es de dimens es entre a alma e o banzo de forma a obter a rela o que minimize as suas dimens es e por consequente o pre o final sempre de forma a garantir que a flecha m xima imposta pelas normas n o fosse ultrapassada Este processo permitiu como se apresenta de seguida ver tabela 2 obter os seguintes valores para as dimens es das vigas principais da ponte rolante 12 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o Tabela 2 Dimens es das vigas principais da ponte rolante ver figura 6 Espessura da Espessura da Alma ha Banzo b Inclus o I chapa da alma chapa do e1 banzo e2 Dimens es 1000 500 30 5 8 mm Para validar os resultados obtidos foi tamb m necess rio c
74. stejam dimensionados de modo a n o permitir o escorregamento entre as duas placas foi previsto uma verga met lica nas extremidades de cada viga figura 30 viga esta que garante o apoio da ponte em caso de desapertos e tamb m ajuda a montagem e alinhamento Figura 30 Pormenor da verga de seguran a 43 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante 4 FABRICO MONTAGEM E SELEC O DE EQUIPAMENTOS PERIF RICOS DA PONTE ROLANTE 4 1 Introdu o Ap s o dimensionamento da ponte rolante ser necess rio elaborar um plano para a sua concretiza o Este cap tulo est dividido em cinco fases distintas A primeira fase trata do fabrico da ponte rolante ou seja a liga o entre todos os elementos met licos da sua estrutura A segunda fase referente sua instala o no local de destino bem como a montagem de todos os equipamentos perif ricos necess rios para o seu funcionamento Este subcap tulo contempla tamb m todos os testes que a ponte dever efetuar antes de estar completamente operacional que lhe garantem seguran a fiabilidade e em que s deste modo poder obter certifica o CE No terceiro subcap tulo mostrada a forma como foi feita a sele o dos equipamentos O quarto subcap tulo respeitante aos custos da mat ria prima e equipamentos perif ricos n o sendo considerados os custos da m o de obra processos de corte e soldadura transporte e movimenta o
75. strutura do edif cio n o o permite ou quando se pretende a transi o entre um espa o fechado e um espa o aberto Em alguns casos Cap tulo 1 Introdu o pequenos p rticos rolantes t m a enorme vantagem devido sua capacidade de cobertura e funcionamento em paralelo com outros equipamentos de manuseio As pontes rolantes s o utilizadas em ambiente industrial h muitos anos tendo sido na revolu o industrial que a sua utiliza o ganhou especial enfoque pois nessa altura come ou a ser necess rio o manuseio de grandes cargas em ambiente industrial de uma forma r pida e sem que isso afetasse outros processos produtivos e at o layout da empresa Por este motivo ao longo dos anos t m aparecido empresas especializadas na produ o de equipamentos de transporte e manuseio de carga produzindo pontes rolantes para as mais diversas utiliza es produzindo essencialmente equipamentos standards e em muitos casos sobredimensionados E portanto melhor op o caso haja capacidade para isso a execu o de um projeto dimensionado para o espa o onde o equipamento vai funcionar garantindo assim que o projeto n o seja sobredimensionado e tenha todos as caracter sticas desejadas obtendo ganhos na sua performance no seu custo de produ o montagem e funcionamento relevante n o esquecer que no desenvolvimento do projeto de uma ponte rolante que o equipamento a que lhe pertence faz parte de todo o sistema is
76. support beams of the bridge including all technical drawings materials lists and lists of operations for manufacture and assembly of this equipment We also suggested the non structural equipment such as car winch motors electrical equipment control pendants and all other elements essential to the operation of the crane These equipment were selected directly into the suppliers catalogs based on the requirements necessary for the proper operation of the bridge KEYWORDS Travelling crane Box type beam Lift Cargo handling Crane Double girder NDICE GERAL Es INTRODU O ee a Re ee 1 1 1 Enquadramento tem tico sie scans ice era 1 1 2 Apresenta o S m ria is tir iii 2 Zo PONTES ROLANTES areas listet et pissen Haha 5 2 1 Introdu o sas ist 3 2 nasse ci odio 5 2 2 Normas e c lculo de pontes rolantes oonnnnnnnninnonocononoconnconnconncononono nono nono nrnn conocio nn nono nono naco nccns 9 3 C LCULO DA PONTE ROLANTE OPTIMIZA O nsession 11 3 1 MAA A ia iS 11 3 2 Projeto das vigas principais da ponte rolante ir nonnncnn nono noo 14 3 2 1 Momento de in rcia das vigas caix o enseesseessuensensnensnensnensnnennnennnesnnesnnennnennse nme en 14 3 2 2 A ES nannten E E EE E E E E E E a 15 3 2 3 Determina o dos Esfor os Transversos e Momentos Flectores 21 3 2 4 C lculo da Flecha M xima cionin st eei aae i 24 325 An lise das Tens e
77. t rios de M todo de Frequ ncia Efici ncia Falhas P A E da descarte Corre o inspe o de inspe o A inspe o Folga entre a roda e os carris Visual Medi o da Desgaste interno das NS 1 vez por aie 1 ances fora dos limites impostos pela folga com aux lio m s M dia 8 norma EN 1993 6 de paqu metro 3 Visual Medi o Desgaste externo Redu o da espessura da 1 vez por u 2 com aux lio de A Media das flanges flange maior que 10 y m s paqu metro pci os 1 vez por 3 superf cie de Desgaste maior que 10 Ze P M dia aux lio do m s rolamento 3 paquimetro Fragmenta o da Pee tee 4 superficie de Alta concentra o e spalling Visual m M dia rolamento Desgaste Desgaste maior que 10 e desalinhamento e conforme a norma EN 1993 6 1 vez por ER 5 Visual A M dia paralelismo dos para desalinhamento m s carris paralelismo etc Falha d s sistemas Lubrifica o de roda e trilhos 1 vez por 6 de lubrifica o das o Visual pP Media insuficiente m s rodas e ou carris FoM Aparecimento de folga e 1 vez por 7 rolamentos e ou P j 8 Visual Sonoro fi M dia ru dos m s buchas De cos Incapacidade de aperto Aperto com chave 1 vez por re 8 parafusos das ie R Media adequado dinamom trica m s tampas laterais Desgaste dos an is 9 espa adores e de Aa eu oca Visual VSA por M dia a derrames de lubrificante m s veda es Medi o do 10 espasmo dos Desgaste maior que 10 a 1 won Medi
78. ta o dos produtos ind strias de fundi o para suportar os baldes de vazamento e movimentar produtos acabados centrais el tricas para instalar e movimentar as turbinas e os geradores para manuten o Ind stria do papel armaz ns de contentores etc A utiliza o do sistema de eleva o do tipo ponte rolante remonta ao s culo XIX sendo que grande parte das refer ncias bibliogr ficas referem pontes rolantes a partir 1870 figura 2 Figura 2 Ponte rolante do s culo XIX movimentada a vapor Fonte DEMAG Na figura 3 apontado mais um exemplo de uma ponte rolante a vapor constru da pelo Engenheiro Thomas Smith de Rodley Leeds Esta ponte era utilizada numa serralharia de a o para i ar e transportar cargas at 15 toneladas e cobria toda a rea de trabalho do pavilh o sendo que o seu controlo era feito dentro de uma cabine acoplada extremidade de uma das vigas principais onde era mais f cil ver e controlar o movimento dos objetos Cap tulo 2 Pontes Rolantes Figura 3 Ponte rolante movimentada a vapor 2 Fonte Scientific American Volume XXXI supplement 794 21 March 1981 Os movimentos de dire o e transla o da ponte eram proporcionados por dois motores a vapor um para cada movimento Estes motores eram alimentados por uma caldeira a vapor multitubular cont gua cabine de controlo As vigas principais eram feitas em ferro forjado e todas rebitadas com perfil em caix o e com
79. te rolante 5959 88 Cabe otes 597 00 Estrutura de suporte 6986 40 Carro guincho 52514 70 Botoneira 235 55 Limitador de fim de curso 303 60 Rodas 1938 90 Linhas de alimenta o 3165 70 Inversor de frequ ncia 5457 00 Total 77158 73 4 6 Plano de Inspe o e regras de utiliza o da ponte rolante Foi elaborado um plano de inspe o para a ponte rolante Anexo II dando especial relevo aos componentes cr ticos Carro Guincho Rodas Motrizes do Sistema de Transla o Da Ponte motoreductores e cabo de a o Os principais pontos deste plano foram baseados principalmente na experiencia da AISE atrav s do livro Reference Handbook for EOT Cranes que um apanhado de v rios artigos publicados pela AISE entre 1952 e 1999 da autoria de engenheiros experientes em inspe o e manuten o de pontes rolantes principalmente do ramo sider rgico que um ramo mais exigente para este tipo de equipamentos As tabelas que foram elaboradas Anexo II sugerem pontos de inspe o dos principais pontos cr ticos observados bem como a periodicidade e efici ncia sendo que tanto a periodicidade e a efici ncia s o meramente indicativos e poder o ser alterados em fun o do tipo de utiliza o da ponte constata o da periodicidade das falhas evolu o das falhas e experiencia do inspetor 76 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Caso ao longo dos tempos se verifique pouca ef
80. to se ele apoiar em alguma estrutura que a estrutura do edif cio esta tamb m far parte do custo inicial de investimento Desta forma o presente trabalho consiste no projeto e otimiza o de uma ponte rolante para utiliza o industrial em que os dados relativos s necessidades foram fornecidos pela H I M Ind stria Metalomec nica 1 2 Apresenta o Sum ria O presente cap tulo faz a introdu o disserta o enquadrando o tema projeto e otimiza o de pontes rolantes com os conceitos que ir o ser abordados nos cap tulos subsequentes apresenta ainda os objetivos da disserta o e a forma como esta se desenvolve O cap tulo 2 visa explicitar a necessidade da aplica o de pontes rolantes tendo em conta a sua evolu o os conceitos e vari veis que afetam o seu dimensionamento e utiliza o Este cap tulo dedicar se ao estado atual dos conhecimentos Cap tulo 1 Introdu o O cap tulo 3 incide sobre o caso de estudo e dedicar se ao c lculo estrutural da ponte rolante bem como toda a estrutura de suporte e elementos de liga o O cap tulo 4 apresenta o plano de fabrico e montagem da ponte rolante abordada no cap tulo anterior a sele o dos equipamentos perif ricos a adquirir e todos os custos relativos a cada um destes processos Conclui se a disserta o com cap tulo 5 onde se apresentam as conclus es relativas ao estudo desenvolvido apresentando ainda uma abordage
81. ubcap tulo 4 4 Tabela 20 Custos dos equipamentos perif ricos Fonte Demag Rodas Motoredutor Pre o b sico 521 3 Pre os adicionais 39 6 Blocos de rodas s acionamento Pre o b sico 193 9 Pre os adicionais 26 9 Bloco de roda c acionamento Pre o b sico 173 9 Pre os adicionais 8 0 Pre o total 1 938 9 Carro guincho Carro guincho EZ DR Pro 20 20 4 1 12 Z 8 400 11 50 1400 52 514 7 Preco total 52 514 7 Botoneira Botoneira Demag do tipo DST 235 6 Preco total 235 6 Limitador de fim de curso Fins de curso Demag DGS DGS G 303 6 Preco total 303 6 Linhas de alimentac o Linha de alimenta o DLC 60m 2 665 7 Linha de alimenta o fitas e cabos 20m 500 0 Pre o total 3 165 7 Inversor de frequ ncia Inversor de frequ ncia Dedrive Compact 5 457 0 Preco total 5 457 0 Total 63 615 5 De seguida s o apresentados os custos totais da ponte rolante tabela 21 De salientar uma vez mais que todos os custos referentes a processos de fabrico transporte m o de obra entre outros n o foram considerados no custo final da ponte rolante 75 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Tabela 21 Custo total da mat ria prima da ponte rolante euros Estrutura da pon
82. uintes caracter sticas 71 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante o Grande capacidade de sobrecarga o Baixa suscetibilidade a vibra es o Prote o da instala o contra resson ncias prejudiciais o R pido comissionamento Filtro de linha integrado Diagn stico avan ado Excelente rela o custo benef cio Solu es personalizadas Figura 58 Inversores de frequ ncia Fonte Cat logo DEMAG 2010 4 5 Avalia o Econ mica Neste subcap tulo pretende se apresentar os custos da mat ria prima e equipamentos a adquirir para a produ o da ponte rolante em quest o Este pre o n o reflete o pre o final pois n o entra em conta com o pre o da m o de obra processos de corte e soldadura transporte e movimenta o dos materiais e do seu armazenamento entre outros Este tipo de an lise n o foi considerada por n o se tratar de um objetivo fundamental deste trabalho e principalmente por se tratar de uma an lise extremamente extensa e complexa dependente de muitos fatores externos e altamente dependente da empresa onde o produto ir ser fabricado Os custos da mat ria prima do metal s o valores que variam em fun o do fornecedor e tamb m da sua cota o no mercado A estimativa do pre o da mat ria prima 0 80 kg foi baseada na cota o do peso do metal de Janeiro de 2011 segundo o site da Steel Business Briefing As tabelas apres
83. uma ponte rolante relativamente s propostas pr fabricadas existentes no mercado tendo se obtidos bons indicadores que fazem deste trabalho um projeto a ter em conta no momento da obten o deste tipo de equipamentos Para isso foi necess rio contar com a colabora o do Engenheiro Marques Pinho e Engenheiro H lder Mendes que com os seus conhecimentos te ricos e know how forneceram informa es fulcrais realiza o deste trabalho Para al m de todos os processos de c lculo poder haver alguns pontos a melhorar e explorar em futuros desenvolvimentos tais como a otimiza o dos refor os das vigas atrav s de verifica es de tor es e an lises de vibra o dimensionamento e fabrico do carro guincho e outros equipamentos perif ricos e otimiza o do processo de fabrico Ser tamb m interessante futuramente integrar neste trabalho uma an lise mais extensiva e pormenorizado dos custos da ponte rolante incluindo os pre os tanto da mat ria prima e equipamentos perif ricos como os custos de todos os processos desde o projeto inicial at obten o do produto acabado Os resultados obtidos com este trabalho foram satisfat rios por comprovar que a produ o particular de uma ponte rolante poder ser uma melhor solu o para os requisitos pretendidos otimizando as suas dimens es e possivelmente o seu custo tornando a mais atrativa relativamente aos equipamentos standard 79 Bibliografia
84. valores obtidos no software CYPE Foi obtida uma viga HEB 200 com as seguintes caracter sticas figura 19 e Alma com 200 mm e Banzo com 200 mm Para a obten o destes valores foi tamb m necess rio saber os seguintes valores figura 19 e Entre eixos da cabeceira 4m e V o 5m 32 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o Figura 19 Dimens es gerais das vigas de suporte e dist ncia entre eixos dos cabe otes Estas vigas ser o apoiadas em cabe otes ligados s colunas tal como podemos ver na figura 19 3 4 1 Determina o dos esfor os atuantes na viga i Esfor os Transversos e Momentos Fletores na Ponte Rolante Para determinar os esfor os m ximos atuantes nas vigas de suporte e guiamento da ponte rolante temos de colocar o carro guincho a carga o mais pr ximo poss vel de uma das vigas para que os esfor os resultantes das cargas na ponte rolante e o peso pr prio n o sejam descarregados de igual forma nas duas vigas de apoio descarregando ent o grande parte da carga numa s viga sendo essa a posi o mais desfavor vel A carga na posi o mais extrema do carro guincho situa se a 1 3m do eixo das vigas de suporte figura 20 isto porque a ponte tem batentes limitadores do curso do carro guincho 33 Cap tulo 3 C lculo da Ponte Rolante Optimiza o Hs A 1300 Figura 20 Posi o extrema
85. z de soldadura aconselhada a utiliza o de solda por ser um m todo r pido eficaz e mais adequado ao tipo de sec o da viga E importante ter em aten o que os carris nas suas emendas dever o ser cortados com um angulo de 45 graus para suportarem poss veis dilata es e na sua liga o dever o ter uma junta de expan o tal como mostra a figura 44 53 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Runway beams x N Crane rails Figura 44 Pormenor da emenda dos carris Fonte EN 1993 6 2007 Como podemos ver na figura 44 a junta do carril dever ser ligeiramente frente junta das vigas de suporte sendo que o tro o que ultrapa a a junta da viga de suporte n o dever ser soldado de modo a permitir o movimento livre de rota o dos topos das vigas de suporte Tanto durante a montagem destas vigas como no fim dever o ser verificadas as seguintes toler ncias impostas pela norma EN 1993 6 Mudan as de dist ncia entre carris AS e de altura Ah ao longo de todo o percurso figura 45 e AS lt 10mm e Ah lt 10mm S AS Afimax Figura 45 Tolerancias das distancias entre carris Fonte EN 1993 6 2007 54 Cap tulo 4 Fabrico Montagem e Selec o de Equipamentos da Ponte Rolante Angulo de inclina o das vigas de suporte e dos carris B n o dever ultrapassar 0 33 porcento Figura 46 lt 0 33 Figura 46 Toler nc

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