Guindaste

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Antecedentes

Um guindaste é uma máquina capaz de levantar e abaixar objetos pesados ​​e movimentá-los horizontalmente. Os guindastes são diferenciados das talhas, que podem levantar objetos, mas não podem movê-los para os lados. Os guindastes também se distinguem dos transportadores, que levantam e movem materiais a granel, como grãos e carvão, em um processo contínuo. A palavra crane deriva do fato de que essas máquinas têm uma forma semelhante à do pássaro alto e de pescoço comprido com o mesmo nome.

Os seres humanos têm usado uma grande variedade de dispositivos para levantar objetos pesados ​​desde os tempos antigos. Uma das primeiras versões do guindaste a ser desenvolvida foi o shaduf, usado pela primeira vez para mover água no Egito há cerca de quatro mil anos. O shaduf consiste em uma longa viga pivotante equilibrada em um suporte vertical. Um peso pesado é preso a uma extremidade da viga e um balde à outra. O usuário puxa o balde para baixo até o abastecimento de água, enche-o e permite que o peso puxe o balde para cima. O feixe é então girado para a posição desejada e o balde é esvaziado. O shaduf ainda é usado em áreas rurais do Egito e da Índia.

Já no primeiro século, os guindastes eram construídos movidos por seres humanos ou animais operando uma esteira ou uma grande roda. Esses primeiros guindastes consistiam em uma longa viga de madeira, conhecida como lança, conectada a uma base giratória. A roda ou esteira movia um tambor, ao redor do qual uma corda era enrolada. A corda era conectada a uma polia no topo da lança e a um gancho que levantava o peso.

Um desenvolvimento importante no projeto do guindaste ocorreu durante a Idade Média, quando um braço horizontal conhecido como lança foi adicionado à lança. A lança foi presa à lança de uma forma que permitia que ela girasse, permitindo uma maior amplitude de movimento. No século XVI, os guindastes eram construídos com duas esteiras, uma de cada lado de uma caixa giratória contendo a lança.

Os guindastes continuaram a depender da força humana ou animal até meados do século XIX, quando os motores a vapor foram desenvolvidos. No final do século XIX, motores de combustão interna e motores elétricos eram usados ​​para mover guindastes. Nessa época, o aço, em vez da madeira, era usado para construir a maioria dos guindastes.

Durante a primeira metade do século XX, os guindastes europeus e americanos desenvolveram-se de maneiras diferentes. Na Europa, onde a maioria dos guindastes era usada em cidades com ruas estreitas, os guindastes tendiam a ser construídos na forma de torres altas e estreitas, com a lança e o operador no topo da torre. Como a operação silenciosa era importante em cidades populosas, esses guindastes de torre geralmente eram movidos por motores elétricos quando se tornavam amplamente disponíveis.

Nos Estados Unidos, os guindastes eram frequentemente usados ​​em locais distantes de áreas residenciais. Os guindastes tendiam a ser construídos com a lança conectada a um carrinho, que podia ser movido facilmente de um lugar para outro. Esses guindastes móveis tendiam a ser movidos por motores de combustão interna. Durante a década de 1950, a disponibilidade de aços mais resistentes, combinada com uma maior demanda por edifícios mais altos, levou ao desenvolvimento de guindastes com lanças muito longas acopladas a pequenos caminhões ou a esteiras com esteiras de esteira. Guindastes móveis e guindastes de torre de muitos tipos diferentes são amplamente usados ​​em canteiros de obras em todo o mundo.

Matérias-primas

A substância mais importante utilizada no fabrico de gruas é o aço. O aço é uma liga de ferro e uma pequena quantidade de carbono. Para estruturas que não requerem resistência muito alta, uma forma comum de aço conhecida como aço carbono é usada. Por definição, o aço carbono contém menos de 2% de outros elementos além de ferro e carbono. O aço carbono existe em uma ampla variedade de formas. O fator mais importante na determinação das propriedades do aço carbono é a quantidade de carbono presente, que varia de menos de 0,015% a mais de 0,5%.

Para estruturas que requerem grande resistência, particularmente em guindastes projetados para levantar objetos muito pesados, uma variedade de substâncias conhecidas como aços de baixa liga de alta resistência (HSLA) são usados. Os aços HSLA contêm níveis relativamente baixos de carbono, normalmente cerca de 0,05%. Eles também contêm uma pequena quantidade de um ou mais outros elementos que aumentam a resistência. Esses elementos incluem cromo, níquel, molibdênio, vanádio, titânio e nióbio. Além de fortes, os aços HSLA são resistentes à corrosão atmosférica e são mais adequados para soldagem do que os aços carbono.

Dependendo do projeto exato do guindaste, uma grande variedade de outros materiais pode ser usada na fabricação. A borracha natural ou sintética é usada na fabricação de pneus para guindastes móveis. Certos componentes estruturais podem ser fabricados a partir de vários metais, como bronze e alumínio. Os componentes elétricos podem incluir cobre para fios e elementos semicondutores, como silício ou germânio para circuitos eletrônicos. Outros materiais que podem ser usados ​​incluem cerâmica e plásticos resistentes.

Design

Existem muito poucas máquinas em uma variedade de designs tão ampla quanto os guindastes. Antes da construção do guindaste, o fabricante deve considerar o local onde será usado e o peso que precisará ser levantado. Além disso, os guindastes são frequentemente modificados para atender às necessidades do usuário. Por estas razões, não é exagero dizer que não existem dois guindastes exatamente iguais.

Guindastes usados ​​para fins industriais geralmente são projetados para permanecerem permanentemente em um local. Esses guindastes geralmente realizam tarefas repetitivas que podem ser automatizadas. Um tipo importante de guindaste industrial é o guindaste de ponte. Percorrendo trilhos fixados em duas vigas horizontais, conhecidas como ponte, um trole possibilita a movimentação da ponte rolante. Normalmente, a própria ponte pode ser movida ao longo de um par de trilhos paralelos, permitindo que o guindaste alcance uma grande área retangular. Uma ponte rolante também pode ser projetada de modo que uma extremidade da ponte seja suportada por um pivô central enquanto a outra extremidade se move sobre um trilho circular, permitindo que uma grande área redonda seja alcançada.

Uma ponte rolante é uma espécie de ponte rolante na qual os trilhos ficam bem acima do solo. Normalmente apoiada no teto de um edifício, uma ponte rolante tem a vantagem de não causar obstrução na área de trabalho.

Os guindastes usados ​​na construção geralmente executam uma variedade de tarefas e devem ser controlados por operadores altamente qualificados. Os guindastes de construção são divididos em guindastes móveis e guindastes de torre. Guindastes móveis são montados em caminhões ou esteiras para se locomover de um lugar para outro. Um guindaste articulado é um guindaste móvel no qual existe uma junta entre duas seções da lança, permitindo que ela se mova de forma semelhante a uma junta de um dedo humano. Guindastes articulados são geralmente usados ​​para levantar objetos localizados a uma distância relativamente curta, mas com uma ampla gama de movimentos. Um guindaste telescópico é um guindaste móvel no qual duas ou mais seções da lança podem se estender e retrair, mudando o comprimento da lança. Guindastes telescópicos são menos versáteis do que guindastes articulados, mas geralmente são capazes de levantar objetos mais pesados ​​localizados a uma distância maior.

Guindastes de torre são usados ​​na construção de edifícios altos. Eles são instalados no início da construção e desmontados quando a construção é concluída. Um guindaste de torre externo está instalado no exterior do edifício. À medida que a altura do edifício aumenta, o guindaste é elevado levantando a parte superior do guindaste e adicionando uma nova seção de torre abaixo dela. Um guindaste de torre interno é instalado dentro do Um guindaste móvel. construção. À medida que a altura do edifício aumenta, o guindaste é elevado levantando a base do guindaste para um nível mais alto dentro do edifício.

O processo de fabricação

Fabricação de componentes de aço

• 1 O aço fundido é feito derretendo minério de ferro e coque (uma substância rica em carbono que resulta quando o carvão é aquecido na ausência de ar) em uma fornalha e, em seguida, removendo a maior parte do carbono por sopro de oxigênio no líquido. O aço derretido é então despejado em grandes moldes de ferro de paredes grossas, onde é resfriado em lingotes.
• 2 Para formar produtos planos, como placas e folhas, ou produtos longos, como barras e hastes, os lingotes são moldados entre grandes rolos sob enorme pressão. Tubos ocos, como os usados ​​para formar as lanças treliçadas de grandes guindastes, podem ser feitos dobrando folhas de aço e soldando os lados compridos. Eles também podem ser feitos perfurando hastes de aço com um cone de aço giratório.
  Um guindaste de torre externo.
  
• 3 Os cabos usados ​​para levantar pesos são feitos de fios de aço. Para fazer arame, o aço é primeiro enrolado em uma longa haste. A haste é então puxada através de uma série de matrizes que reduzem seu diâmetro ao tamanho desejado. Vários fios são trançados juntos para formar o cabo.
• 4 O aço chega ao fabricante do guindaste e é inspecionado. Ele é armazenado em um depósito até que seja necessário. Os muitos componentes diferentes que mais tarde serão montados em guindastes são feitos usando uma variedade de equipamentos de usinagem. Tornos, brocas e outras máquinas de precisão são usadas para moldar o aço conforme necessário.

Montagem do guindaste

• 5 Um guindaste é montado com os componentes necessários. Conforme o guindaste se move ao longo da linha de montagem, os componentes de aço são soldados ou aparafusados ​​no lugar. Os procedimentos exatos seguidos durante este processo variam dependendo do tipo de guindaste que está sendo montado. Para um guindaste móvel, os componentes são então montados em um caminhão padronizado ou esteira do tipo apropriado.
• 6 O guindaste montado é testado e enviado. Dependendo do tamanho e tipo de guindaste, ele pode ser dividido em subseções a serem montadas no local. Também pode ser despachado inteiro em caminhões grandes especiais.

Controle de qualidade

A segurança é o fator mais importante a ser considerado durante a fabricação do guindaste. O aço usado para fazer o guindaste é inspecionado para Um guindaste de torre interno. certifique-se de que não há falhas estruturais que enfraqueceriam o guindaste. Soldas e juntas de parafusos também são inspecionadas.

O governo dos Estados Unidos estabelece regulamentos específicos por meio da Administração de Segurança e Saúde Ocupacional que limitam o peso que um guindaste específico pode levantar. A Crane Manufacturers Association of America define seus próprios padrões de segurança que excedem os exigidos pelo governo. Dispositivos especiais dentro do guindaste evitam que o usuário tente levantar um peso mais pesado do que o permitido.

Um guindaste completo é testado primeiro sem peso para garantir que todos os seus componentes operem corretamente. Em seguida, é testado com um peso para garantir que o guindaste seja capaz de levantar objetos pesados ​​sem perder a estabilidade.

Em última análise, a segurança depende do uso adequado do guindaste. Os operadores de guindaste devem ser especialmente treinados, devem passar por testes específicos e devem ser examinados para quaisquer problemas visuais ou físicos. O guindaste deve ser inspecionado a cada turno de trabalho, com uma inspeção mais completa do motor e dos aparelhos de içamento mensalmente. Os operadores de guindastes devem estar cientes das mudanças no ambiente para evitar acidentes. Por exemplo, guindastes não devem ser usados ​​em condições de muito vento.

O Futuro

Os fabricantes de guindastes estão constantemente buscando novas maneiras de incorporar novas tecnologias em seus produtos. Os guindastes futuros terão maior segurança e versatilidade com computadores e telas de vídeo que permitirão aos operadores mover objetos pesados ​​com maior precisão.

Sinais do futuro podem ser vistos em um guindaste incomum recentemente desenvolvido por James S. Albus, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia em Gaithersburg, Maryland. O Robô Ambiental de Movimentação Independente da Plataforma Stewart (SPIDER) não se parece em nada com um guindaste comum. Em vez disso, o SPIDER tem a forma de um octaedro (um sólido em forma de diamante que consiste em oito triângulos unidos na forma de duas pirâmides de quatro lados). Seis polias suportam seis cabos do nível superior do SPIDER. Os cabos manipulam o nível inferior do SPIDER, que é conectado a ferramentas ou dispositivos de pega. Os seis cabos podem ser operados juntos ou independentemente, permitindo que o nível inferior seja movido em todas as direções. O SPIDER pode levantar objetos pesados ​​até 0,04 pol. (1 mm) do local desejado e segurá-los dentro da metade de um grau do ângulo desejado. O SPIDER pode levantar até seis vezes seu próprio peso.