Cálculo da Velocidade do Vento Limite na Movimentação de Carga

O vento sempre exercerá uma forca sobre a superfície que está criando qualquer resistência a passagem do mesmo, esta afirmação é poderosa, ela nos alerta que de forma alguma não pode ser negligenciada a influência do vento na movimentação de carga, sob pena de se pagar um alto preço.

O ar é uma combinação de vários gases que têm uma densidade de 1,25 kg/m³, quando o vento sopra, as moléculas dos gases no ar são movidas a uma certa velocidade e ganham energia. Quando vento encontra um obstáculo vai sempre exercer uma força contra este obstáculo, esta força varia com o quadrado da velocidade.

Esta relação quadrática entre a velocidade do vento e a pressão do vento não pode ser desprezada pois se a velocidade do vento dobra a pressão do vento aumenta quatro vezes, então um pequeno aumento na velocidade do vento pode ter um efeito significativo sobre a força do vento e portanto, sobre a estabilidade de um Guindaste.

Os efeitos do vento sobre os guindastes podem ser diretos e indiretos.

O efeito direto é o potencial para afetar a estabilidade e / ou a integridade estrutural do guindaste, os efeitos indiretos são forças do vento, fazendo com que a carga no gancho se mova de sem controle podendo levar a queda de material ou a carga ser derrubada sobre pessoas.

Condições de atuação do vento

O vento de frente não reduz a carga do gancho, cabo de içamento, roldanas do cabo de içamento e guincho de elevação, porque a carga continua atuando com sua força Gravitacional. Entretanto com vento de frente pode dar uma falsa leitura no LMI permitindo uma sobrecarga no Guindaste, em condições mais adversas pode ainda levar a carga contra a lança do guindaste sendo mais grave quando ocorre nos Guindastes Treliçados, pois tem baixa resistência ao movimento da lança empurrada contra suportes “Boom Stops”

Esta condição fica agravada com lanças montadas em grande comprimento e em operações com ângulos elevados em relação a horizontal por exemplo acima de 70°.

Ventos laterais tendem a torcer a lança, a lança foi projetada para suportar vento lateral limitado, mas não foi projetada para ser torcida com a carga, em outras palavras, o vento pode torcer a lança acima de seus limites empurrando a carga lateralmente. Acidente mais famoso é o do Guindaste “Big Blue”.

O Vento lateral é mais crítico na condição operacional em que a carga tenha grande superfície de contato com o vento em operação com a lança longa.

Vento traseiro também representa um risco significativo porque tendem empurrar a carga aumentando o raio de giro, isto reduz a capacidade de carga ou aumenta o risco de tombamento do guindaste, se o mesmo estiver trabalhando no limite de capacidade de carga para o raio previsto na tabela de carga.

Cálculo da Carga de Vento.

O efeito da ação do vento sobre a carga a em içamento depende de uma série de variáveis como:

Peso da carga a ser içada
Área projetada máxima
Coeficiente de arrasto (Cw)
Velocidade máxima do vento
Área da Superfície Exposta ao vento
Pressão dinâmica

Peso da Carga a Ser Içada (Peça + Moitão)

Pode ser obtida na nota fiscal, no desenho técnico, pode ser obtida utilizando dinamômetro, pode ser calculada obtendo as dimensões e peso especifico do material etc.

Área Projetada ( Max.)

É a Sombra ou projeção da área submetida ao impacto do vento

Fig. 1

Coeficiente de Arrasto e Resistência

Em dinâmica dos fluidos, o coeficiente de resistência aerodinâmica também chamado coeficiente de arrasto e por vezes apelidado simplesmente coeficiente aerodinâmico, é um número adimensional que é usado para quantificar o arrasto ou resistência de um objeto em um meio fluido tal como o ar.

Normalmente obtido em testes em túnel de vento e tabelados em função do perfil do objeto estudado conforme quadro abaixo.

Exemplo : Calcular a área exposta ao vento para um painel de vidro de 3 por 5 m² com 25 mm de espessura.

Aw= 3 x 5 x 2,2 = 33 m²

Calcular a pressão dinâmica do vento sobre o painel para uma velocidade do vento de 14 m/s

A equação para cálculo da pressão dinâmica do vento é:

Então temos:

ρ = Densidade do ar 1,25 kg/m³

P= 0,5 x 1,25 kg/m³ x 14² m²/s²

P= 122,5 N/m²

F= 122,5 N/m²* 33 m² => 4.042,5 N como 1 N = 0.101972 Kgf

F= 412,2 Kgf

Calcular o peso da peça a ser içada (Vidro Temperado)

W= Densidade Vidro x Volume

W= 2500 Kgf/m³ x 3 x 5 x 25/1000 m³ = 937,5 kgf

Determinação do Peso Suspenso pelo Guindaste

W1 = Peso de uma passada de cabo + Moitão= 75 kgf

W2 = Peso da Peça a ser Içada = 937,5 kgf

W3 = Lingadas de Cintas Conforme norma europeia EN1492-1 = 2*43 kgf

W4= passo das manilhas = 2x 150 =300 kg

Wt = Peso total na ponta da lança = 1.400 kg

Efeito do vento sobre a Carga

O vento com velocidade de 14 m/s pode exercer sobre a peça uma força de 412 kgf

Ou seja pode deslocar a peça de um ângulo max. de 15,9° em relação a vertical.

Suponhamos que a peça içada em análise, esteja sendo suspensa por comprimento de cabo em balanço de 15 m, para esta condição a carga sob a ação do vento de 412 kgf vai ser deslocada de uma distância aproximada de 4 metros, ou seja o raio de giro da carga vai ser acrescido de 4 metros.

Se neste caso estivermos operando com um guindaste cuja tabela de carga abaixo define limites para cada comprimento de lança e raio operacional, temos que:

Para uma lança de 30 metros e raio de 9 metros o limite de carga para esta condição é de 1,6 toneladas ou 1.600 kgf.

No caso de ocorrer carga de vento com velocidade 14 m/s e decorrente força de arraste de 412 kgf sobre uma carga de 1.400 kgf, o raio de operação da carga vai ser acrescido de 4 metros indo para 14 metros ficando fora das condições operacionais segura, pois o limite para esta condição e de carga de 1,2 toneladas.

Então podemos ver como uma carga de vento pode trazer elevados riscos a movimentação de carga.

Vejamos como proceder no caso de movimentação levando em consideração a velocidade do vento num plano de Rigger.

Os fabricantes de Guindastes informam na tabela de carga a velocidade limite de vento operacional conforme tabela abaixo:

As tabelas limitam carga de movimentação em função da abertura de lança e raio de giro da carga, mas mesmo assim em todo plano de Rigger deve ser feita uma análise levando em consideração a relação “Aérea Exposta ao Vento Versus Peso da Carga”

Observe que se a superfície exposta ao vento for superior a 1,2 m²/ tonelada de carga a velocidade máxima do vento da tabela de carga limite deve ser recalculada pela formula.