Como são construídas as gruas? Um guia passo a passo do processo de construção

Na indústria da construção moderna, os guindastes são como gigantes de aço, utilizando o seu imenso poder e operação precisa para elevar materiais de construção pesados a grandes alturas, desempenhando um papel fundamental na construção de arranha-céus. Então, como são construídas as gruas? Quais são os seus princípios de funcionamento e componentes-chave? E como é garantida a segurança operacional? Este guia responde a estas perguntas através de uma análise abrangente.

Como funcionam os guindastes?

O funcionamento central dos guindastes baseia-se em princípios mecânicos. Dependem principalmente de fontes de energia para fornecer potência, com vários mecanismos a trabalhar em conjunto para elevar, mover e posicionar objetos pesados. O fluxo de trabalho básico é o seguinte:

• O sistema de potência (por exemplo, motores, motores de combustão interna) aciona o mecanismo de elevação, que utiliza cabos de aço ou correntes para subir ou descer o gancho, permitindo o movimento vertical do material.
• O mecanismo de deslocamento move o guindaste ou partes dele sobre carris, estradas ou outras superfícies, ampliando o seu alcance operacional.
• O mecanismo de elevação da lança ajusta o comprimento e o ângulo da lança, alterando a posição horizontal da carga.
• O mecanismo de rotação permite que a lança gire em torno de um ponto de articulação, proporcionando maior flexibilidade no ajuste da direção de trabalho.

Estes mecanismos funcionam em sinergia, permitindo que os guindastes realizem com precisão várias tarefas de elevação.

A lógica de funcionamento dos guindastes pode ser resumida como: transferência de energia acionada por motor → suporte estrutural para equilíbrio de forças → mecanismos interligados que permitem um levantamento preciso. Apesar das diferenças estruturais entre os vários tipos de guindastes (tais como guindastes de ponte, guindastes de torre e guindastes de camião), o seu princípio fundamental permanece o mesmo — alcançar a transferência espacial de objetos pesados através da «transmissão e controlo de forças».

Algumas gruas apresentam um design mais sofisticado na sinergia dos mecanismos, como a série de gruas todo-o-terreno da SANY: o seu chassis compacto, equipado com direção nas quatro rodas e suspensão otimizada, pode adaptar-se a diversos locais de trabalho; enquanto as configurações variáveis da lança e as combinações flexíveis de contrapeso reforçam ainda mais a capacidade de lidar com cenários operacionais complexos.

Como são construídos os guindastes nos estaleiros de construção?

Então, como são construídos os guindastes de construção? Trata-se de um sistema complexo que normalmente requer uma abordagem faseada:

• Fase de projeto: Um plano para o guindaste é elaborado com base nos requisitos operacionais do local de construção, nas especificações de carga e nas condições do local. As dimensões, os materiais e os parâmetros de desempenho de cada componente são determinados.
• Fase de Fabrico: Componentes críticos, tais como a lança, a torre, o chassis e os sistemas de potência, são produzidos de acordo com as especificações de projeto. O processo de fabrico requer equipamento de alta precisão e um controlo de qualidade rigoroso para garantir resistência e segurança.
• Transporte e montagem no local: Os componentes fabricados são transportados para o local de construção. Utilizando gruas mais pequenas ou peças de grua pré-instaladas, os vários componentes são montados gradualmente, incluindo a construção da torre, a instalação da lança e a ligação do sistema de alimentação.
• Colocação em serviço e testes: Os mecanismos, dispositivos de segurança e funcionalidade operacional do guindaste são testados para garantir que este possa funcionar de forma segura e eficiente.

Os guindastes nos estaleiros de construção (tomando como exemplo os guindastes de torre mais comuns, doravante referidos como «guindastes de torre») não são «construídos de raiz» no local. Em vez disso, a produção dos seus componentes principais é primeiro concluída em fábricas e, em seguida, são transportados para o estaleiro de construção para montagem e instalação no local. O processo de instalação deve cumprir rigorosamente os regulamentos de segurança e as normas técnicas, sendo os principais passos os seguintes:

1. Preparação preliminar: levantamento do local e construção da fundação

A estabilidade de um guindaste de torre depende de uma fundação sólida, e o seguinte deve ser concluído antes da instalação:

• Planeamento do local: Determinar a posição de instalação do guindaste de torre (deve evitar obstáculos, garantir que o raio de ação abranja a área de construção e manter-se afastado de fontes de perigo, tais como linhas de alta tensão).
• Conceção e construção da fundação: Com base no peso próprio e na capacidade máxima de elevação do modelo de grua de torre, construir uma fundação de betão armado (normalmente uma plataforma de apoio quadrada ou circular). A profundidade e o reforço devem cumprir os requisitos de suporte de carga. Parafusos de alta resistência são pré-embutidos na fundação para fixar a base (ou chassis) da grua de torre.
• Entrega do equipamento: Os componentes principais do guindaste de torre (tais como secções padrão da torre, lança, contralança, mecanismo de rotação, cabina, contrapesos, etc.) são transportados para o local por camiões de grande porte. A rota de transporte e o local de içamento devem ser planeados com antecedência.

2. Aceitação da fundação e instalação da base

• Após a cura da fundação de betão para atingir a resistência necessária, inspecione primeiro a planicidade da fundação, a posição das peças pré-encastradas e a capacidade de suporte de carga (devem estar em conformidade com os desenhos de projeto).
• Fixe a base (ou o chassis) do guindaste de torre à fundação através de parafusos pré-embutidos, garantindo que a base esteja nivelada (o erro deve ser controlado dentro do intervalo especificado para evitar a inclinação da torre).

3. Montagem do corpo da torre: elevação gradual da «estrutura»

O corpo da torre é a estrutura de suporte vertical do guindaste de torre, composto por múltiplas «secções padrão» (cada uma com 1,5-3 metros de comprimento, soldadas em aço). Durante a instalação:

• Utilize um camião-grua (ou o próprio guindaste de torre já instalado) para içar a primeira secção padrão e fixe-a à base com parafusos.
• Eleve as secções padrão subsequentes em sequência, com cada secção ligada através de parafusos de alta resistência, até atingir a altura inicial necessária (pode ser elevada posteriormente através do «mecanismo de elevação», de acordo com as necessidades de construção).

4. Instalação do mecanismo de rotação e da estrutura superior

• Rolamento de rotação: Instale o mecanismo de rotação (incluindo rolamentos e dispositivos de acionamento) na parte superior do corpo da torre, permitindo que a parte superior do guindaste de torre (braço, contra-braço, etc.) gire 360°.
• Cabina e sistema elétrico: Instale a cabina num dos lados do mecanismo de rotação e ligue o painel de controlo e os cabos (ligados à caixa de distribuição no solo para fornecer energia).
• Contra-lança: Eleve a contra-lança (estrutura traseira), fixe-a ao mecanismo de rotação e instale contrapesos (normalmente blocos de betão ou ferro fundido) de acordo com o projeto para equilibrar a carga da lança.

5. Instalação da lança: componente-chave de suporte de carga

A lança (braço de elevação) é o componente funcional central do guindaste de torre, com um comprimento que varia entre dezenas e centenas de metros. Durante a instalação:

• Primeiro, ligue os segmentos da lança (lança principal, lança auxiliar, se aplicável) no solo através de pinos para formar uma estrutura integrada e instale cabos de aço de inclinação (para controlar a elevação da lança) ao mesmo tempo.
• Utilize um camião-grua para içar a lança montada, ligue-a ao ponto de articulação dianteiro do mecanismo de rotação, depois ligue a cabeça da lança ao guincho na contra-lança através de cabos de aço e ajuste o ângulo da lança para a posição horizontal ou para a posição projetada.

6. Dispositivos de segurança e colocação em serviço

• Instale os dispositivos de segurança essenciais: incluindo limitadores de carga (para evitar sobrecargas), limitadores de momento (para evitar o tombamento), limitadores de altura (para controlar a altura de elevação), limitadores de rotação (para restringir o ângulo de rotação), etc.
• Colocação em serviço: Após ligar a alimentação, verifique se os mecanismos de elevação, inclinação e rotação funcionam suavemente, se os cabos de aço estão devidamente enrolados e se os dispositivos de segurança são sensíveis e fiáveis.
• Teste de carga: Verifique a capacidade de carga e a estabilidade do guindaste de torre através de elevações de teste sem carga, com carga nominal e com 1,25 vezes a carga nominal.

7. Aceitação e certificação

Após a conclusão da instalação, esta deve ser inspecionada por organizações terceiras qualificadas e só pode ser colocada em serviço no estaleiro de construção após passar na inspeção. Posteriormente, são também necessárias inspeções e manutenção regulares para garantir um funcionamento seguro.

A «construção» de gruas nos estaleiros de construção consiste essencialmente na montagem no local de componentes pré-fabricados em fábrica. O cerne reside na transformação de «peças desmontadas» em «equipamento operacional» através de ligações mecânicas precisas, controlo elétrico e verificação de segurança, o que depende da cooperação de equipas profissionais e de equipamento de elevação pesada ao longo de todo o processo.

Componentes-chave de um guindaste

O funcionamento do guindaste depende de muitos componentes-chave que suportam a sua funcionalidade:

• Lança: O principal componente de suporte de carga, utilizado para suspender e mover materiais. É normalmente fabricada em aço de alta resistência e pode ser estendida ou retraída conforme necessário.
• Mecanismo de elevação: Inclui o motor, a caixa de velocidades, o guincho, o cabo de aço e o gancho, responsáveis pela elevação de materiais. O seu desempenho afeta diretamente a capacidade de elevação e a eficiência do guindaste.
• Mecanismo de rotação: Composto por um rolamento de rotação e um sistema de transmissão, permite que a lança e a carga girem 360 graus, aumentando a flexibilidade operacional.
• Mecanismo de deslocamento: Pode ser sobre rodas, sobre lagartas ou montado sobre carris, determinando a mobilidade do guindaste e a sua adequação a diferentes tipos de locais.
• Sistema de controlo: Opera os vários mecanismos, incluindo alavancas, botões e instrumentos. Alguns guindastes avançados também possuem sistemas de controlo inteligentes que aumentam a precisão operacional e a segurança.

Considerações de segurança durante a operação do guindaste

É crucial garantir a segurança tanto da operação do guindaste como dos trabalhadores. Os operadores devem ter formação profissional e certificação, e devem estar familiarizados com o desempenho do guindaste e as normas operacionais:

Inspeção do equipamento e do ambiente antes da operação

• Inspeção do equipamento: Concentre-se em verificar se as ferramentas de elevação (ganchos, correntes, cabos de aço, etc.) estão gastas, deformadas ou partidas; se os sistemas de travagem e dispositivos limitadores (limitadores de carga, limitadores de momento, limitadores de altura, etc.) estão sensíveis e a funcionar corretamente; se todos os parafusos de ligação estão apertados; se os sistemas hidráulicos/pneumáticos apresentam fugas de óleo/ar; e se os pneus (para gruas móveis) ou as lagartas (para gruas sobre carris) estão em boas condições.
• Inspeção ambiental: Confirme se o local de operação é plano e sólido, sem risco de colapso; remova obstáculos (tais como linhas de alta tensão, edifícios, cabos, etc.) dentro do raio de operação e mantenha uma distância segura das linhas de alta tensão (de acordo com as normas relevantes com base nos níveis de tensão); verifique as condições meteorológicas. A operação é estritamente proibida em condições meteorológicas adversas, tais como chuva forte, ventos fortes (que excedam a velocidade do vento especificada) ou nevoeiro intenso.

Especificações operacionais

• Cumpra rigorosamente os «dez princípios de não elevação»: não eleve quando houver sobrecarga; não eleve quando os sinais não forem claros; não elevar quando as cargas não estiverem bem amarradas; não elevar ao puxar obliquamente; não elevar quando houver pessoas na carga suspensa; não elevar quando a carga estiver enterrada; não elevar quando os dispositivos de segurança falharem; não elevar em condições de pouca luz com visibilidade reduzida; não elevar objetos angulares sem medidas de proteção; não elevar quando os recipientes de metal líquido estiverem sobrecarregados.
• É necessário realizar um levantamento de teste antes do levantamento formal: Eleve a carga 10-30 cm acima do solo, faça uma pausa para verificar o desempenho dos travões e a tensão nas ferramentas de elevação, e prossiga apenas se não forem encontradas anomalias.
• Movimentos como o levantamento, a inclinação e a rotação devem ser suaves e lentos. Evite paragens ou viragens bruscas para impedir que a carga balance ou que ocorra sobrecarga e tombamento induzidos pela inércia.
• Ao mover uma carga suspensa, mantenha-a abaixo de obstáculos na área de operação (tais como andaimes, edifícios) e nunca permita que passe por cima de pessoas. Ninguém está autorizado a ficar em pé ou permanecer sob a carga suspensa.
• É estritamente proibido utilizar o guindaste para retirar objetos enterrados no solo (tais como estacas ou barras de aço com peso desconhecido), a fim de evitar danos no equipamento ou tombamento devido a sobrecarga.

Gestão de emergências e situações especiais

• Se forem detetadas condições anormais do equipamento (tais como ruído anormal, fuga de óleo ou falha dos travões) durante a operação, pare imediatamente, baixe a carga, desligue a alimentação elétrica, informe o responsável competente e nunca opere equipamento com avarias.
• Em caso de falha repentina de energia ou avaria que provoque a suspensão da carga no ar, o operador deve manter a calma, nunca sair da cabina sem autorização, emitir imediatamente sinais de aviso, estabelecer uma zona de aviso e contactar profissionais para o manuseamento.
• Quando dois ou mais guindastes trabalham em conjunto, deve ser estabelecida uma divisão clara de tarefas, devem ser mantidas distâncias de segurança para evitar interferências mútuas e a distribuição da carga deve cumprir os requisitos de projeto.

Procedimentos pós-operação

• Após a operação, estacione o guindaste numa área plana, sólida e segura, retraia a lança e o gancho, desligue a alimentação elétrica e tranque a cabina.
• Limpe o local de operação, verifique o estado de todos os componentes do equipamento, mantenha registos de operação (tais como falhas e anomalias) e entregue ao pessoal de manutenção para inspeção e manutenção subsequentes.

A implementação rigorosa das precauções acima pode minimizar os riscos de segurança durante a operação do guindaste e garantir a segurança do pessoal e do equipamento.

Conclusão

Como equipamento vital na indústria da construção, os guindastes têm regulamentos rigorosos no que diz respeito aos seus princípios de funcionamento, processo de construção, peças-chave e operações de segurança. Compreender como os guindastes são construídos não só nos ajuda a apreciar o papel que desempenham na construção, como também garante o funcionamento seguro e eficiente destas máquinas.

Perguntas frequentes

Quais são os principais tipos de gruas utilizados na construção civil?

Os principais tipos de gruas normalmente utilizados na construção incluem gruas de torre, gruas móveis, gruas sobre lagartas e gruas montadas sobre rodas.

• Os guindastes de torre têm grandes alturas de elevação e amplos raios de ação, tornando-os adequados para a construção de edifícios de grande altura.
• Os guindastes móveis oferecem boa mobilidade e podem ser rapidamente deslocados para diferentes locais de trabalho, tornando-os ideais para várias operações móveis.
• Os guindastes sobre esteiras têm baixa pressão no solo e excelentes capacidades fora de estrada, tornando-os ideais para elevação em terrenos complexos.
• Os guindastes montados sobre pneus combinam a mobilidade dos guindastes móveis com algumas das características dos guindastes de torre, oferecendo uma utilização flexível.

Como são montados os guindastes de construção?

A montagem de gruas de construção requer normalmente a preparação do local, o nivelamento do solo e a colocação de uma fundação sólida. Tomando uma grua de torre como exemplo:

• Antes da instalação, o local é nivelado e é lançada uma fundação de betão.
• Em seguida, utiliza-se um guindaste móvel para montar a estrutura de base e as secções da fundação, seguido da instalação das secções do mastro, que são aparafusadas no lugar.
• Em seguida, é instalado o dispositivo de rotação e os sistemas elétricos e hidráulicos são ligados e testados.
• A lança, a contra-lança e os contrapesos são então instalados. Se for necessário elevar o guindaste, utiliza-se uma secção de escalada para levantar hidraulicamente a parte superior e adicionar secções de mastro adicionais.
• Por fim, são realizados testes exaustivos e o comissionamento.

Que materiais pode um guindaste levantar?

Os guindastes são capazes de levantar uma grande variedade de materiais, incluindo aço (como vergalhões, tubos de aço e vigas), componentes de betão pré-fabricado (como lajes, painéis de parede e colunas), materiais de construção (como tijolos, areia e cimento), equipamentos de grande porte (como elevadores, caldeiras e unidades de ar condicionado) e outros objetos pesados. No entanto, diferentes tipos e especificações de gruas têm capacidades de elevação variáveis, o que limita o peso e o tamanho dos materiais que podem levantar.