Por: Leonardo Roncetti (*)

Na remoção industrial de cargas, uma operação básica e frequente é o deslocamento no plano horizontal ou inclinado de uma carga que está apoiada, seja diretamente sobre o solo ou piso ou sobre algum mecanismo que diminua a força de atrito.

Entre as muitas formas de apoio da carga para deslocamento temos:

• Diretamente sobre solo, piso, guias, perfis e outros;
• Sobre rodas, que podem ser da própria carga, como rodízios e pneus, ou dispositivos adicionados temporariamente como “tartarugas”;
• Sobre roletes individuais ou mecanicamente unidos;
• Flutuando, utilizando dispositivos de ar comprimido;
• Sobre troles, que são bases estruturais dotadas de rodas, podendo ser fixos permanentemente à carga ou móveis;
• Sobre manta redutora de atrito;

Para o deslocamento da carga, pode-se aplicar força de tração para puxar a carga, aplicar força de empuxo (ou compressão) para empurrar a carga ou usar uma combinação dos dois esforços.

Para aplicação das forças de tração podem ser utilizados guincho, talha, “Tirfor”, cilindro hidráulico de dupla ação, tensionador de corrente e corrente, veículo autopropelido, trole motorizado, entre outros.

Para aplicação de forças de empuxo podem ser utilizados cilindro hidráulico de ação simples ou dupla, cunha manual ou hidráulica, macaco de fuso, veículo autopropelido, entre outros.

Pontos importantes:

• Fazer retenção contrária ao movimento quando houver risco da carga ficar descontrolada, como puxando em plano inclinado para baixo.
• Fazer retenção também quando houver possibilidade da carga agarrar em pequenos obstáculos, podendo desprender-se repentinamente e perder o controle, por exemplo, um transformador puxado por guincho que a roda ficou presa  devido ao desnível entre trilhos.
• Prever o sistema de deslocamento nos dois sentidos, frente e ré, quando for necessário fazer movimentos reversos para ajustes da trajetória, desagarrar a carga e outras situações.
• Verificar a resistência do solo ou piso para cargas concentradas e distribuídas.
• Utilizar rodas de material adequado quando não se quer marcar o piso.

Para calcular a força necessária para o deslocamento da carga, seja ela de tração ou empuxo, isto é, para puxar ou empurrar, é necessário levar em conta o peso da carga e a força de atrito da superfície de contato com a carga sobre a qual ela deslizará.

Para o caso mais simples, que é o deslocamento no plano horizontal, a Figura 1 ilustra um exemplo de tracionamento com uso de “Tirfor” de uma válvula apoiada sobre um trole com “tartarugas”.

O cálculo da força é feito utilizando a equação abaixo:

Onde:

F: força mínima requerida para levar a carga à iminência de movimento;

k_d:  fator de majoração da força, que deve ser definido pelo projetista em função da segurança desejada;

u: coeficiente de atrito entre a superfície de deslizamento e a carga, conforme Tabela 1;

W: peso bruto da carga (carga e dispositivos de deslocamento).

Nota-se que a expressão u* W é justamente a força de atrito (FAT).

A Tabela 1 apresenta valores típicos de coeficiente de atrito para o contato de várias superfícies. Os valores são apenas de referência e devem ser adotados valores compatíveis com a real condição da superfície.

Tabela 1. Valores Típicos para Coeficiente de Atrito (u).

A Figura 2 mostra a mesma carga, porém, em plano inclinado com a carga subindo.

A formulação é apresentada a seguir.

Onde:

F: força mínima requerida para levar a carga à iminência de movimento;

k_d:  fator de majoração da força, que deve ser definido pelo projetista em função da segurança desejada;

W: peso bruto da carga (carga e dispositivos de deslocamento);

@: ângulo do plano inclinado em relação à horizontal;

u: coeficiente de atrito entre a superfície de deslizamento e a carga, conforme Tabela 1.

Exemplo de Aplicação

A válvula da Figura 1 tem peso bruto de 4,00 toneladas-força (tf) (incluindo o trole,  tartarugas e contingência de peso) e substituirá uma válvula antiga que já foi removida em partes. A válvula nova deve ser deslocada até sua posição de instalação, a partir da posição onde o guindaste consegue baixá-la.

Calcular a força mínima de tração para deslocamento da carga em cada um dos trechos do trajeto.

• O primeiro trecho de deslocamento é sobre um plano horizontal, nas proximidades da área alcançada pelo guindaste.
• O segundo trecho é um plano inclinado em 25º com a horizontal.
• E o terceiro trecho é a posição final, sobre uma fundação de concreto plana, em que o conjunto deve entrar sem a utilização das tartarugas devido à restrição de altura.

Resolução:

No primeiro trecho, deve-se considerar o atrito da carga sobre tartarugas (rodas). Pela Tabela 1, u = 0,05. Adotando-se k_d = 1,25, tem-se:

Um “Tirfor” com Carga Máxima de Trabalho (CMT) de 1,6 t é suficiente, com bastante folga.

Para o segundo trecho, ainda usando tartarugas, tem-se:

Um “Tirfor” com CMT de 3,2 t é suficiente.

Para o terceiro trecho, as tartarugas são removidas e o deslizamento da carga se dará através do trole de aço sobre a superfície plana do concreto da fundação, com coeficiente de atrito de 0,60. Desprezando o alívio de peso das tartarugas removidas, temos:

Como o “Tirfor” com CMT de 3,2 t também atende a esta etapa, ele pode ser utilizado para todas elas, sendo o equipamento escolhido para operação.

Considerações finais:

• Dependendo da criticidade, tenha equipamentos reserva;
• Projete com os equipamentos com folga suficiente em função da variação da superfície, obstáculos, desnivelamentos, emperramentos, entre outros fatores ;
• Considere sempre um fator de contingência de peso para a carga bruta;
• Lubrificar a superfície pode diminuir o atrito, reduzindo a força necessária para o deslocamento;
• A formulação para o plano inclinado vale somente para subida. Para a formulação de decida consultar www.techcon.eng.br.

(*) Leonardo Roncetti é engenheiro civil e de segurança do trabalho, com 29 anos de atuação em engenharia estrutural e içamento, mestre em estruturas offshore pela COPPE-UFRJ e diretor da TechCon Engenharia. Contatos: leonardo@techcon.eng.br