ATPS MECANICA

ETAPA 1

1. ESTÁTICA DOS PONTOS MATERIAIS

1.1 História dos Guindastes

O guindaste (também chamado de grua e, nos navios pau de carga) é um equipamento utilizado para a elevação e a movimentação de cargas e materiais pesados, assim como, a ponte rolante usando o princípio da física no qual uma ou mais máquinas simples criam vantagem mecânica para mover cargas além da capacidade humana. São comumente empregados nas indústrias, terminais portuários e aeroportuários, aonde se exige grande mobilidade no manuseio de cargas e transporte de uma fonte primária a embarcação, trem ou elemento de transporte primário ou mesmo avião para uma fonte secundária um veículo de transportes ou depósitos local. Pode descarregar e carregar containers, organizar material pesados em grandes depósitos, movimentação de cargas pesadas na construção civil e as conhecidas pontes rolantes ou guindastes móvel muito utilizado nas indústrias de laminação e motores pesados.

Os primeiros guindastes foram inventados na Idade Antiga pelos gregos e eram movidos por homens e/ou animais de carga (como os burros). Esses guindastes eram usados para construção de carros e prédios. Guindastes maiores foram desenvolvidos posteriormente usando engrenagens movidas por tração humana, permitindo a elevação de cargas mais pesadas. Na Alta Idade Média, guindastes portuários foram introduzidos para carregamentos, descarregamentos e construções de embarcações - alguns eram construídos sobre torres de pedra para estabilidade e capacidade extras. Os primeiros guindastes eram feitos de madeira, mas com a Revolução Industrial, passaram a ser produzidos com ferro fundido e aço. Atualmente o guindaste é constituído normalmente por uma torre equipada com cabos e roldanas que é usada para levantar e baixar materiais.

Na construção civil, os guindastes são estruturas temporárias fixadas ao chão ou montadas num veículo especialmente concebido, normalmente ao lado da edificação, usado para elevar cargas pesadas aos andares superiores.

Os guindastes podem ser operados com cabine aonde há um controlador ou operador, por uma pequena unidade de controle que pode comunicar via rádio, por infravermelhos ou ligados por cabo.

1.2. Partes de um Guindaste

Todos os guindastes de torre têm as mesmas peças fundamentais:

• a base é parafusada em uma enorme base de concreto que suporta o guindaste;

• esta base se liga ao mastro (ou torre), que dá a altura ao guindaste;

• ligado ao topo do mastro está a unidade giratória, a engrenagem e motor, que permitem que o guindaste gire.

1.2.1 As partes da unidade giratória.

• A longa lança ou braço de trabalho horizontal, que é a parte do guindaste que carrega a carga. Um carro com roldanas corre ao longo da lança e movimenta a carga para perto ou para longe do centro do guindaste.

• O braço horizontal menor, que contém o motor, as partes eletrônicas do guindaste e os grandes contrapesos de concreto.

• O braço contém o motor que levanta a carga, junto com os elementos eletrônicos de controle que o operam e o tambor de cabos, conforme abaixo:

Os motores que operam a unidade giratória são localizados acima da grande engrenagem.

1.3. CAPACIDADE QUE OS GUINDASTES DE TORRE PODEM LEVANTAR

Um guindaste de torre comum tem as seguintes especificações:

• máxima altura sem carga - 80 m; sua altura pode ser maior caso o guindaste seja escorado no prédio à medida que ele sobe ao redor do guindaste;

• alcance máximo - 70 m;

• força máxima de levantamento - 19,8 toneladas (18 toneladas métricas), 300 toneladas-metro (tonelada métrica = tonelada);

• contrapesos - 20 toneladas (16,3 toneladas métricas).

A carga máxima que um guindaste pode levantar é 18 toneladas métricas (18 mil kg), mas todo este peso não pode ser suportado se estiver posicionado na extremidade da lança. Quanto mais perto a carga estiver do mastro, mais peso o guindaste pode suportar com segurança. A escala 300 tonelada-metro nos mostra a relação. Por exemplo, se o operador posicionar a carga a 30 m do mastro, o guindaste vai levantar no máximo 10 toneladas.

O guindaste utiliza dois limitadores de carga para assegurar que o operador não ultrapasse a carga:

• o controle de carga máxima monitora a tração no cabo e não deixa a carga ultrapassar 18 toneladas;

• o controle do momento da carga não deixa o operador exceder a relação tonelada-metro do guindaste conforme a carga se move na lança. Um dispositivo na unidade de giro pode medir o esforço na lança e perceber quando ocorre sobrecarga.

1.4. POR QUE OS GUINDASTES NÃO CAEM?

Ao olharmos para um guindaste de torre bem alto, ficamos chocados. Afinal, por que estas estruturas não caem principalmente se considerarmos que elas não possuem nenhum cabo de suportação de qualquer tipo? O primeiro elemento responsável por sua estabilidade é uma enorme base de concreto que a construtora prepara várias semanas antes do guindaste chegar. Normalmente, ela mede 10 x 10 x 1,3 m e pesa 182 mil kg (estas são as medidas para o guindaste deste artigo). Grandes chumbadores são embutidos profundamente na base de suportação do guindaste:

Desta forma, estes guindastes são aparafusados ao piso para garantir a sua estabilidade. Guindastes de torre chegam ao canteiro de obras em 10 a 12 cavalos mecânicos e carretas. A equipe usa um guindaste móvel para montar a lança e o braço do maquinário e coloca estes itens horizontais em um mastro de duas seções com 12m feito de altura.