Testes e inspeções em teleféricos

O LATIF realiza testes de tração em cabos de aço para determinar sua força máxima; para esse tipo de teste, a norma de referência é a UNI EN 12385-1.

Para isso, o laboratório está equipado com duas máquinas de teste especializadas: uma máquina horizontal com capacidade de até 10. 000 kN, para um comprimento máximo de amostra de 11 m e com um curso máximo de 2 m; a outra máquina vertical com capacidade de até 1 .200 kN, para amostras com um comprimento máximo de cerca de 2 m. Ambas as máquinas são muito precisas e têm classe 0,5 de acordo com a ISO 7500-1.

As amostras de cabo são normalmente presas nas máquinas de teste por meio de cabeças cônicas fundidas e olhais metálicos cilíndricos ou em forma de garfo, que podem ser fabricados de acordo com a norma UNI EN 13411-4 pelo laboratório ou pelo próprio cliente.

A LATIF também está autorizada pelo Ministério dos Transportes a verificar a aceitabilidade dos cabos de aço destinados a serviços de transporte público, de acordo com o Decreto Ministerial nº 1175 de 21/6/1986, com testes de tração, flexão e torção nos próprios fios que compõem os cabos.

Outro teste de caracterização dos cabos de aço em que o laboratório é especializado é a medição do módulo de elasticidade de acordo com a norma ISO 12076 ou de acordo com o procedimento do cliente, para o qual é usado um extensômetro com 2 m de comprimento.

Uma máquina de testes construída e instalada em 2000 pela empresa INSTRON U.S.A. permite testes estáticos e semidinâmicos em tensão e compressão com cargas de até 10 MN (1000 t).

A máquina foi projetada principalmente para testes de ruptura em cabos de aço de grande diâmetro, mas as dimensões disponíveis para a amostra e o equipamento fornecido permitem o uso universal.

Características técnicas:

• comprimento: 21,60 m
• largura: 3,30 m
• altura: 2,0 m
• peso total: 105 t
• eixo da máquina a partir do solo: 1 m
• largura para amostra: 1 ,40 m
• comprimento da amostra: 11 m
• curso do cilindro: 2 m
• força máxima em tração e compressão: 10 MN (1000 t)
• célula de carga no cilindro de controle do cabeçote da haste 80 l/min 50 kW + 160 l/min 90 kW
• sistema computadorizado de comando e controle
• equipamento para teste de tração em barras de aço (até 70 mm de diâmetro)
• equipamento para teste de tração de correntes de aço (até 2 MN)
• placas universais em carrinhos para montagem de amostras específicas
• carrinho fixo com translação motorizada
• tampas de proteção com abertura/fechamento hidráulico
• base doextensômetro comprimento 2 m CLASSE 1

Como a máquina permanece fechada durante o teste, a área da amostra é monitorada por uma câmera blindada que gira a partir da sala de controle, com visor de vídeo e equipamento de gravação. O equipamento de vídeo faz gravações analógicas (VHS) e digitais em um PC, com software especial que permite que o filme seja editado e arquivado em CD.

O sistema de comando e controle permite a execução de testes clássicos de tração e compressão, bem como a construção de testes dedicados que podem ser arquivados como perfis de teste específicos.

Como os testes são realizados com a máquina fechada, um sistema automatizado é instalado para medir o diâmetro do cabo em diferentes níveis de carga, ativado a partir da sala de controle. O sistema fica alojado embaixo da máquina, pode ser estendido para cima durante as medições e se retrai em um compartimento blindado no momento do rompimento.

O teste consiste em enrolar o cabo sintético nos suportes da máquina de teste; o desenrolamento no momento da fixação deve ser evitado ao máximo, e é por isso que a amostra é enrolada e centralizada por meio de um anel de centralização. A fixação final é feita mecanicamente por meio de um parafuso. Uma morsa permanece presa enquanto a outra é operada por um mecanismo elétrico que provoca a quebra do fio e, graças à célula de carga instalada na máquina, os dados de força e alongamento da barra transversal são registrados.

O padrão de referência é UNI EN ISO 2307 Cabos de fibra

Ao longo de vinte anos de operação, mais de 3.000 verificações de integridade foram realizadas usando o método magnetoindutivo em cabos de teleféricos de esqui, para a detecção de fios quebrados dentro e fora do cabo, bem como corrosão, lesões mecânicas ou atmosféricas. Foram construídos equipamentos dedicados.

Dada a presença de empresas externas autorizadas a realizar verificações sistemáticas nas instalações, o Laboratório assumiu o papel de verificador dos equipamentos utilizados por elas, realizando os testes de homologação indicados pelo setor competente do Ministério dos Transportes.

A instrumentação de verificação foi adaptada para esse fim e foram construídas cordas de teste especiais, com defeitos conhecidos. Isso permite comparar a resposta do equipamento em teste com o equipamento de referência fornecido, a fim de avaliar sua adequação para uso no campo de teleféricos para transporte público de passageiros.

O equipamento fornecido permite a verificação de cabos com diâmetro máximo de 90 mm. Um registro digital dos diagramas de teste pode ser feito, com aquisição em um PC, para comparação com o equipamento de escrita em papel.

A partir do exame de várias gravações ao longo da vida útil do cabo, juntamente com a inspeção visual direta, é possível obter indicações sobre se o cabo pode ser mantido ou se precisa ser substituído.

Os detectores de ímã permanente são fabricados para uso interno, com foco na leveza e na eficiência, usando os materiais magnéticos mais modernos.

Diagrama de exame magnetoindutivo em um cabo transportador retirado do local, sujeito a investigação especial.
Em correspondência a cada pico marcado, há 1 ou 2 fios internos quebrados: embora não representem um perigo para a integridade geral do cabo, eles denotam sua deterioração progressiva, sem manifestações externas. As quebras são acompanhadas de corrosão difusa, devido à falta de lubrificação no momento da construção do cabo.

O teste de fadiga consiste na repetição, em um grande número de ciclos, de altas tensões nas estruturas do veículo, de modo a reproduzir de forma convencional a vida técnica do próprio veículo, ou seja, o período máximo de uso definido pelo fabricante ou pela norma. Dessa forma, mesmo na ausência de efeitos ambientais, o comportamento de longo prazo do veículo pode ser verificado.

As tensões de teste são definidas pelas normas ou derivadas de medições durante os testes dinâmicos de strain gauge.

Foi construída uma estrutura especial com altura ajustável, que permite a instalação de veículos de até 6 m de altura. Um cilindro hidráulico (50 kN com curso de ± 50 mm) é instalado na viga transversal, que transmite oscilações verticais com amplitude, frequência e forma de onda ajustáveis (normalmente é usada a forma de onda senoidal, universalmente adotada para esses testes).

O equipamento de registro é usado para adquirir os dados dos vários pontos de medição, aplicados nas áreas de maior estresse.

O veículo pode ser testado completo e suspenso, ou seja, nas condições reais de trabalho, ou, se necessário, preso ao solo, no assoalho provido de trilhos de ancoragem.

Os testes também são realizados nos elementos individuais da suspensão e da estrutura de suporte, depois que os elementos de absorção de choque são removidos. O elemento em teste é monitorado em vários pontos e o sistema hidráulico é calibrado para reproduzir as tensões necessárias.

É um teste longo e mais severo do que a situação operacional, mas de valor real em termos de segurança de transporte. Em algumas ocasiões, ele de fato levou à falha de algumas peças, permitindo que o projetista e o construtor interviessem e verificassem novamente.

Uma nova estrutura que consiste em um pórtico com largura de 5 m e altura de 3,4 m é equipada com três cilindros de 100 kN com curso de ±100 mm, 50 e 25 kN, ambos com curso de ±50 mm, com a possibilidade de operação simultânea e totalmente independente. Portanto, é possível realizar forças multiaxiais na mesma amostra. Os vários pistões podem reproduzir tendências adquiridas em campo por acelerômetros, medidores de tensão ou outros transdutores.

Ao final de cada teste de fadiga, conforme exigido pela maioria das normas, são realizadas verificações não destrutivas no componente em laboratório para verificar a presença de trincas ou quebras devido à ciclagem. Os testes não destrutivos realizados pelo pessoal qualificado de nível II do CICPND, de acordo com a UNI EN 473 e a ISO 9712, são: inspeção visual VT, líquido penetrante PT, magnetoscopia MT e ultrassom UT.

Considerando a importância desses elementos, está previsto um procedimento de teste específico, preparado internamente e aprovado pelo Ministério, para verificar o desempenho dos tornos.

Esse ciclo de testes fornece à Autoridade Supervisora os elementos para julgar, além da conformidade com os regulamentos, a validade técnica das soluções propostas e, em última análise, aadmissibilidade para uso de um novo modelo de torno.

Às vezes, esses testes são realizados em tornos que estão em operação há muitos anos, para verificar a manutenção da eficiência.

São realizadas verificações dimensionais, testes de mola, testes de resistência à fluência, medição da força de fixação, avaliação de desempenho e alívio de tensão.

Os procedimentos de teste e os equipamentos utilizados são projetados e implementados internamente, pois não há padrões unificados para esse setor.

O teste mais significativo é a medição da resistência ao deslizamento da morsa fixada no cabo, sob as condições definidas pelo fabricante.

Por meio de um cilindro hidráulico, a tração é realizada e a força de retenção no momento do deslizamento do cabo é registrada por uma célula de carga especial.

Pinos medidores de tensão adequados são feitos para medir a força de fixação de grampos e tornos.

Esse é o campo no qual os maiores esforços foram direcionados nos últimos 10 anos.

Com essa técnica, é possível monitorar as tensões em estruturas de cabos tanto no laboratório quanto na instalação em operação, sob diferentes situações de carga e velocidade.

O objetivo do teste é comparar as tensões previstas pelo projetista por meio de modelos de computador (F.E.M.) com as tensões reais, a fim de verificar sua admissibilidade e aceitação geral. Os testes estáticos são realizados em laboratório, medindo as tensões em cargas progressivas do veículo, até o dobro da carga nominal. A série de testes é realizada em novos modelos de veículos ou quando são feitas grandes modificações nos veículos existentes.

Com base nos resultados desses testes preliminares, o projetista pode prosseguir com quaisquer alterações no dimensionamento, antes de iniciar a produção em massa.

Após a construção do sistema, são realizados os testes dinâmicos, que consistem em medições diretas de tensão nos pontos mais significativos da estrutura e do torno do veículo. As medições são realizadas sob várias condições de carga e velocidade e ao longo de todo o percurso, na passagem sobre os suportes da linha e nas entradas das estações, onde ocorrem os efeitos dinâmicos mais importantes. Esses testes são prescritos pela autoridade supervisora em todos os teleféricos removíveis recém-construídos (teleféricos de 4 e 6 lugares, gôndolas), bem como em teleféricos e funiculares clássicos.

Houve uma evolução considerável no equipamento usado, tanto em termos de um número crescente de sensores de medição disponíveis quanto em termos de capacidade de gerenciamento em situações ambientais e espaciais difíceis. Uma unidade de controle de laboratório pode gerenciar 48 canais dinâmicos.

Na planta, os sistemas de aquisição de dados permitem o armazenamento simultâneo de sinais de 100 sensores em instrumentos autônomos, com posterior transferência do cartão de memória para o PC e processamento de dados no local.

Usando o sistema de transmissão por rádio, o operador pode permanecer na estação para monitorar o teste e adquirir dados em tempo real. Se a configuração da linha não permitir isso, o operador com o equipamento receptor se desloca até o próximo veículo.

A garra está sujeita a um exame minucioso especial, pois é o elemento que entra em contato com as estruturas da estação quando o veículo entra.

Às tensões estáticas devidas à força de fixação no cabo, somam-se aquelas devidas aos impactos.

No caso de tensões excessivas, o fabricante pode intervir nas características de construção ou ajuste das guias de entrada ou modificar o veículo com elementos de absorção de choque. Dessa forma, além da vantagem técnica, o conforto de viagem também é aprimorado, um fator particularmente apreciado pelos usuários.

O equipamento de registro fornece gráficos contínuos das tensões em vários pontos da estrutura, possibilitando a identificação dos elementos em que se deve intervir e o efeito das modificações. As medições são realizadas com o veículo especialmente derrapado ao entrar nas estações.

O grande número de testes realizados nos últimos anos, usando procedimentos padronizados, possibilitou a produção de estatísticas, objeto de relatórios em conferências internacionais.

Também foram realizados testes com essa metodologia em outras áreas de transporte e construções mecânicas em geral (máquinas operacionais, tanques, guindastes, estruturas civis etc.).

Os testes de extensômetro são realizados por pessoal qualificado com licenças CICPND de nível I e III, de acordo com a norma ISO 9712.
O teste de extensômetro de equipamentos de pressão e elevação sujeitos a inspeções por órgãos delegados para realizar verificações de segurança é realizado de acordo com a norma UNI 10659 Non-destructive testing - Testing using electrical resistance strain gauges of pressure and lifting equipment. Generalidades

Abaixo estão alguns exemplos de análise de estresse que o Laboratório pode realizar:

• análise de estresse em componentes de cabos;
• análise de estresse em componentes ferroviários;
• análise de estresse em vasos de pressão;
• análise de estresse em sistemas de elevação;
• análise de estresse em prensas.

Metodologia para testes de strain gauge em veículos a cabo

Testes de strain gauge em componentes

Além dos testes de cabos, o laboratório realiza testes em componentes necessários para rebocar veículos ou reboques. Os dispositivos de acoplamento para veículos motorizados são todas as peças e dispositivos montados na estrutura, no chassi e na carroceria dos veículos que permitem a conexão de veículos rebocados e de reboque. Eles também incluem peças fixas ou removíveis para fixação, ajuste ou operação desses dispositivos de acoplamento.

Os dispositivos de reboque devem atender aos seguintes requisitos

• garantir a compatibilidade no acoplamento entre veículos motorizados e vários tipos de reboques;
• Garantir o acoplamento seguro dos veículos em todas as condições de uso;
• garantir o acoplamento e o desacoplamento seguros.

As normas estabelecem as características de construção e os métodos de teste para a barra de reboque, barras de reboque e olhais. Os testes são realizados de acordo com as normas CUNA ou com as Diretivas 89/173/EEC, 97/24 EEC e, dependendo da escolha do fabricante, o teste pode ser realizado em modo estático ou dinâmico. No regime estático, as máquinas de teste permitem o teste de elementos de até 10 MN, enquanto no regime dinâmico as forças pulsantes máximas aplicáveis são de até 100 kN. Os testes dinâmicos multiaxiais também podem ser realizados sincronizando-se os vários pistões hidráulicos de 25, 50 e 100 kN.

Desenhos de alguns dispositivos de reboque

Aplicando os métodos indicados, os testes mecânicos também podem ser realizados em outras áreas, como ganchos de reboque, veículos de transporte de materiais, grampos de corda, máquinas operacionais, correntes e aplicações marítimas.

Resistência ao arrancamento de uma junta plástica

Uma junta composta por duas peças de tubo plástico de alta densidade, conectadas por um colar, é submetida a um teste de tração. O colar é preso aos tubos por soldagem elétrica (fusão local do plástico por meio de um resistor elétrico embutido no próprio colar). As extremidades dos tubos são vedadas e o conjunto é submetido à pressão interna. Na fase de tração, são verificadas a resistência mecânica da conexão e a manutenção da pressão interna durante o teste. Na carga máxima, o material plástico começa a se deformar permanentemente, com alto alongamento em carga constante.

Resistência ao deslizamento das abraçadeiras de cabo

Os grampos são instalados na máquina, fechados em um pedaço do cabo para o qual foram projetados.
As porcas são apertadas com torque controlado e, em seguida, uma tensão de tração progressiva é aplicada à extremidade da abraçadeira, até que ocorra a fluência. Com base nos valores encontrados, o fabricante determina os limites de uso do equipamento.

Teste de compressão

Fardos de resíduos sólidos municipais secos, envoltos em papel alumínio de polietileno, foram submetidos a testes de compressão.
Com base nos resultados do teste, foi possível determinar o número máximo de planos de empilhamento dos fardos.

Testes estáticos e dinâmicos de acordo com a CUNA e a Diretiva Europeia

Testes estáticos e dinâmicos são realizados em barras de reboque para verificar as características de construção e a resistência dos acoplamentos mecânicos.

Medições dinâmicas no veículo

As acelerações produzidas em um veículo ao passar por dispositivos de acalmia de tráfego e ao dirigir em rotatórias foram determinadas experimentalmente em um ambiente urbano. Vários sensores foram posicionados para detectar acelerações verticais e laterais durante o deslocamento em velocidades crescentes em uma faixa entre 20 e 60 km/h. Este gráfico mostra um exemplo de um espectro de aceleração detectado quando o veículo passa por lombadas:

Medição do tempo de aplicação do freio em um cabo ou trilho de transporte

O teste consiste em medir o tempo decorrido entre o comando de fechamento do freio e o aperto real dos grampos no cabo ou trilho de transporte, no caso de um funicular.

Testes de ruptura em trilhos de madeira para ciclovias

Após aplicar um suporte especial no corrimão superior e no montante central, este, ortogonalmente ao parapeito, foi conectado a um pistão hidráulico por meio de uma corrente com uma célula de carga entre eles. Ao retrair lentamente o pistão por meio de uma unidade de energia hidráulica especial, uma força era aplicada ao parapeito e simultaneamente eram registrados os valores, em função do tempo, da força aplicada fornecida pelo dinamômetro e do deslocamento fornecido pelo potenciômetro de fio.

Teste da carga máxima de trabalho de uma cinta de laço contínuo

Se a linga de laço contínuo suportar uma força equivalente a 7 vezes a carga máxima de trabalho (WLL) e se, durante o teste, a bainha não se romper com uma força equivalente a menos de 2 vezes a carga máxima de trabalho (WLL), a amostra passou no teste. Não é necessário realizar um teste além dessa força.

Testes em partes constituintes de ferrovias

Teste de componentes usados na construção de vias férreas. Testes laboratoriais e in situ em pregos, conectores, cabos e dissipadores de acordo com as normas UNI ou especificações do cliente.

Determinação da massa de zinco arênico

Testes para determinar a massa de revestimento de zinco e ligas de zinco em fios de aço e produtos de aço trefilado com seção transversal circular ou de outros tipos. A massa do revestimento é determinada pelo método gravimétrico (UNI EN 10244-2).

Teste de deformação em grampos para estruturas de tração ou coberturas de estádios

Para determinar a força de deformação de grampos em cabos fechados, o laboratório está equipado com um sistema de empuxo de até 1000 kN que aceita cabos de Ø 120 mm. O torque máximo que pode ser aplicado ao parafuso é de 2000 Nm.