Por: Leonardo Roncetti (*)

Para introdução a este tipo de operação, consultar o artigo de içamento offshore sobreo mesmo tema.

Esta operação não é recomendada por alguns fabricantes de talhas, por isso, deve ser utilizada como último recurso, e quando executada, deve ser contemplada em um plano de movimentação de cargas específico para a situação.

Além disso, uma verificação estrutural dos pontos de içamento das talhas é fundamental para a segurança, pois durante a movimentação, além de forças verticais, forças horizontais atuarão nesses pontos,  gerando esforços que podem não ter sido previstos originalmente.

Neste artigo, considera-se a operação realizada por duas talhas de corrente ligadas a um único ponto da carga e para o dimensionamento, considera-se que a força peso exercida pela carga (Fs) esteja adequadamente fatorada pela contingência de peso e fator de amplificação dinâmica.

A primeira regra geral é que a Carga Máxima de Trabalho (CMT) de cada talha deve ser, no mínimo, a força total da carga (Fs), permitindo, na situação operacional ou de emergência, mover a carga a projeção vertical de uma das talhas, com ângulo da corrente de carga formando 90° com a horizontal.

A segunda regra geral é manter os ângulos das correntes de carga com a horizontal (β e θ) maiores ou iguais a 40°, para garantir que não haverá sobrecarga nas talhas durante o trajeto. Caso seja necessário utilizar ângulos menores, a verificação das forças deve ser feita para todo trajeto da carga. Mas, não se deve utilizar ângulos menores que 30°, pois haverá sobrecarga nas talhas calculadas pela primeira regra.

Casos de ângulos menores que 30° devem ser calculados por outras técnicas como “tightline”.

Considerando as regras acima, resta calcular as forças nos pontos de içamento, analisando os ângulos β e θ mais desfavoráveis ao longo do trajeto da carga. Pela formulação a seguir pode-se verificar também, a força em cada talha.

A Figura 1 (acima) mostra a convenção de vetores das forças atuantes nos pontos de içamento, que nesse caso são lingas instaladas na própria estrutura, os vetores das forças de tração na talha e a força peso fatorada.

Para o cálculo da força de tração em cada talha, são utilizadas as seguintes equações:

Onde:

Fa : Força de tração na talha esquerda;

Fb : Força de tração na talha direita.

Fs : Força peso aplicada pela carga, fatorada com por contingência de peso e amplificação dinâmica;

β : Ângulo da corrente de carga da talha esquerda com a horizontal;

θ  : Ângulo da corrente de carga da talha direita com a horizontal;

Nota-se que quando o ângulo com a horizontal for 90°, a tangente torna-se infinita, devendo-se adotar no denominador das equações o valor 1,0.

As reações nos pontos de içamento são calculadas pelas seguintes equações, para o ponto de içamento esquerdo (a) e direito (b), respectivamente:

Onde:

Fx_a: força horizontal aplicada ao ponto de içamento esquerdo;

Fy_a: força vertical aplicada ao ponto de içamento esquerdo;

Fx_b: força horizontal aplicada ao ponto de içamento direito;

Fy_b: força vertical aplicada ao ponto de içamento direito;

Exemplo de aplicação

A válvula mostrada na Figura 2, deve ser deslocada de um nível inferior para um nível superior com uso de talhas de corrente. Os pontos de içamento são formados por lingas de corrente em forca, devidamente protegidas contra cantos vivos, fixadas em vigas de aço da estrutura local, separadas por 2,0 metros, no nível 2,5 metros.

A carga está inicialmente no nível 0,0 m, devendo ser elevada até o nível 1,00 m, movida horizontalmente e abaixada no nível 0,75 m.

Considerando que a força peso total fatorada (Fs) é de 2,3 toneladas-força, calcular qual a CMT das talhas e as reações de apoio máximas às quais a estrutura dos pontos de içamento estará submetida.

Resolução:

Pela Figura 2, nota-se que as posições inicial e final terão ângulo de 90° com a horizontal, portanto, utilizaremos a primeira regra geral:

Portanto, serão adotadas duas talhas com CMT de 3,0 toneladas, facilmente encontrada no mercado.

Com a ajuda de um croqui feito com qualquer CAD, pode-se obter os ângulos em qualquer ponto da trajetória da carga, conforme mostrado na Figura 3, permitindo montar a Tabela 1, com os resultados da tração nas talhas e forças nos pontos de içamento.

Os círculos representam o ponto de içamento na carga e as linhas representam as correntes de carga.

Tabela 1. Forças de tração nas talhas e forças nos pontos de içamento.

Com o croqui mostrado na Figura 3, pode-se obter o comprimento mínimo das correntes de carga para cada talha. Neste exemplo, os maiores comprimentos ocorrem na posição final para a talha esquerda, com  2,7 metros e na posição inicial para a talha da direita, com 2,9 metros. Neste caso, deve-se especificar talhas idênticas com correntes de carga de comprimento de 4,0 metros ou mais.

Pelo croqui, também pode-se determinar o comprimento da corrente de acionamento, que deve ter certa folga para o operador não precisar ficar sob a talha. Neste exemplo, pode-se especificar comprimento de 3,5 m.

Considerações finais:

• A geração da tabela com as forças ao longo da trajetória é muito útil para a verificação estrutural, pois, os pontos de içamento são calculados por flexão oblíqua, sendo necessária a verificação de cada par de forças vertical e horizontal para determinar o caso crítico de flexão;
• No desenvolvimento do plano de movimentação de cargas, deve ser verificada a necessidade de uso de contenção lateral da carga devido às baixas forças de tração na talha em determinadas posições, que pode diminuir a eficiência do freio.
• Um aplicativo para cálculo do deslocamento de carga com talhas pode ser encontrado em 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