CMU, fator de segurança e carga de ruptura: o que os números significam
A diferença entre carga máxima de utilização, carga de prova e carga mínima de ruptura, de onde vem o fator de projeto 5:1 e por que uma manilha classificada em toneladas não equivale a uma classificada em toneladas métricas de força.
Nas amarrações e nos catálogos aparecem três números que costumam ser confundidos: carga máxima de utilização, carga de prova e carga mínima de ruptura. Saber qual deles você está vendo é a diferença entre um conjunto seguro e um sobrecarregado.
Os três números
| Termo | O que significa |
|---|---|
| Carga máxima de utilização (CMU) | A carga máxima que o componente foi projetado para suportar em serviço normal. É o número com que se trabalha: em cada cálculo, cada plano de içamento e cada seleção. |
| Carga de prova | Uma carga de ensaio aplicada durante a fabricação para verificar o componente; é maior que a CMU, mas bem abaixo da falha. Em muitos componentes de içamento equivale a 2 a 2,5 vezes a CMU. |
| Carga mínima de ruptura (MBL / MBS) | A carga em que o componente falha. É um resultado de laboratório e nunca um número de trabalho: quem dimensiona por ela não tem margem alguma. |
De onde vem o fator 5:1
O fator de projeto é a razão entre a carga mínima de ruptura e a carga máxima de utilização. Um fator de projeto de 5:1 significa que se espera que o componente falhe a aproximadamente cinco vezes a carga para a qual está classificado em serviço.
Números publicados para componentes comuns: todos os ganchos olhal de aço carbono têm fator de projeto de 5:1; os ganchos olhal de aço liga de 1 t a 22 t são de 5:1, e de 30 t a 60 t, de 4,5:1. As lingas de cabo de aço devem ter fator de projeto de 5.
Essa margem não é capacidade livre para ser consumida. Ela existe para absorver o que um cálculo não consegue captar com precisão: efeitos dinâmicos, leve carregamento angular, desgaste, variação de fabricação e o choque inesperado ocasional.
Por que a capacidade nominal cai com o ângulo
Uma capacidade nominal dada para um esforço reto não se mantém automaticamente em ângulo. Quando o esforço se afasta da direção classificada, a capacidade cai: no caso da carga lateral de uma manilha, as publicações indicam redução pela metade ou mais.
Por isso os parafusos olhal DIN 580 e as porcas olhal DIN 582 publicam três valores — F1, F2 e F3 — em vez de um: a capacidade depende da direção do esforço em relação ao plano do olhal.
Unidades: as toneladas e o que significam
Uma manilha marcada “WLL 2 t” é classificada para duas toneladas métricas de força — cerca de 19,6 kN. Os catálogos que informam em kilonewtons apresentam a mesma grandeza em outra unidade; 10 N equivalem aproximadamente a 1 kgf, por isso um valor de 2.300 N corresponde a cerca de 234 kg.
Ao comparar tabelas de dois fornecedores, verifique primeiro a unidade. Um valor em libras e outro em quilogramas parecem próximos nos tamanhos pequenos e se distanciam rapidamente acima deles.
Regras práticas
- Trabalhe com a CMU, nunca com a carga de ruptura.
- Ajuste o componente à carga total no ponto de conexão, incluindo o efeito dos ângulos — e não à capacidade de um único ramal.
- Se a marcação estiver ilegível, a capacidade nominal é desconhecida. Trate a peça como não classificada.
- Quando um componente for exposto a vibração, rotação ou instalação de longo prazo, escolha a versão com travamento mecânico em vez da mais conveniente.
Fator de projeto por tipo de componente
O fator de projeto não é o mesmo número para tudo. Estes são os mínimos publicados; quando um valor difere entre o sistema americano e o europeu, ambos são mostrados em vez de apresentar um como correto.
| Componente | ASME (EUA) | Europeu | Nota |
|---|---|---|---|
| Lingas de cabo de aço | 5:1 | EN 1492 / EN 13411 | A ASME B30.9 exige 5:1. As capacidades indicadas para lingas baseiam-se nisso. |
| Lingas planas sintéticas | 5:1 | EN 1492 | A ASME B30.9 exige 5:1. As lingas redondas de poliéster têm o mesmo valor. |
| Lingas redondas sintéticas | 5:1 | EN 1492 | Como acima. Observe também o fator de 75 % para amarração em laço que aparece mais abaixo. |
| Lingas de corrente de aço liga | 4:1 | EN 818 | A ASME B30.9 exige 4:1 — é o único componente comum de amarração abaixo de 5. |
| Manilhas de amarração | mínimo 4:1 (B30.26) | 6:1 (EN 13889 grau 6) | As fontes diferem, e a diferença é real: a ASME B30.26 fixa 4:1 como piso, enquanto manilhas de grau 6 conforme a EN 13889, como Crosby G-209 / G-210, são publicadas em 6:1. Prevalece sempre o valor do certificado do produto em questão. |
| Ganchos de içamento e de carga | mínimo 4:1 (B30.10) | conforme a norma do produto | A ASME B30.10 fixa 4:1 como piso. Muitas tabelas de ganchos publicadas ficam acima disso — os ganchos de olhal Crosby costumam ser 5:1, e as execuções de aço liga maiores caem. |
| Parafusos olhais | 5:1 (B30.26) | DIN 580 / DIN 582, conforme a direção | A DIN 580 e a DIN 582 indicam três valores direcionais (F1 / F2 / F3) em vez de um único, porque a capacidade depende do ângulo entre a direção do esforço e o plano do olhal. |
| Içamento de pessoas (qualquer componente) | — | conforme a legislação nacional | O içamento de pessoas está fora do escopo das normas gerais de amarração e é regido pela legislação nacional. Não presuma que uma classificação geral de amarração o abranja. |
O tipo de amarre também muda a capacidade
Antes de aplicar qualquer fator acima, é preciso definir como a linga está amarrada. Um amarre em cesto e um amarre em laço não partem do mesmo número, e a diferença não é um detalhe.
| Tipo de amarração | Base da capacidade | Por quê |
|---|---|---|
| Amarração vertical | 100 % | Um ramal reto para cima. A capacidade da etiqueta se aplica diretamente. |
| Amarração em cesto (dobrada) | 200 % | As duas pontas da linga sustentam a carga. Reduzida por sen(ângulo) abaixo de 90°, e ainda pela perda por flexão D/d. |
| Amarração em laço (estrangulada) | 75 % | A linga se aperta em torno da carga. A redução corresponde à tensão de flexão no ponto de estrangulamento — muitas vezes esquecida. |
| Linga de quatro ramais | avaliar como três ramais | Os quatro ramais raramente dividem a carga por igual. A menos que a coplanaridade dos pontos de ancoragem tenha sido verificada, presuma que apenas dois ramais sustentam de fato. |
| Linga de dois ramais | 2 × ramal simples, reduzido pelo ângulo | Assim que os ramais não estão verticais, cada um suporta mais da metade da carga. |
Tabela de ângulos de linga
Este é o cálculo que os compradores mais querem pronto. O fator é o seno do ângulo medido a partir da horizontal; observe essa direção, porque o mesmo içamento descrito a partir da vertical dá outro número.
| Ângulo a partir da horizontal | Condição | Fator (sen) | Capacidade mantida | Aumento de carga |
|---|---|---|---|---|
| 90° | Vertical — caso de referência | 1,00 | 100 % | 1,00× |
| 75° | Íngreme, fácil de manusear | 0,966 | 97 % | 1,04× |
| 60° | Mínimo recomendado pela ASME B30.9 para içamentos padrão | 0,866 | 87 % | 1,16× |
| 45° | Abaixo disso a perda cresce rapidamente | 0,707 | 71 % | 1,41× |
| 30° | Exige revisão de engenharia e plano de içamento aprovado | 0,500 | 50 % | 2,00× |
| Abaixo de 30° | Não usar em içamentos padrão | abaixo de 0,500 | abaixo de 50 % | acima de 2,00× |
D/d: quanto custa dobrar em torno de um pino ou de uma aresta
Uma linga que se dobra em torno de um pino de manilha, do arco de um gancho ou de uma aresta dura conserva apenas parte da resistência de catálogo. A relação D/d mostra quanto se conserva.
| Relação D/d | Eficiência | Na prática |
|---|---|---|
| 1:1 | 50 % | Dobrado em torno de um objeto com o próprio diâmetro. Metade da resistência é perdida. |
| 2:1 | 65 % | Em torno de um pino com o dobro do diâmetro da linga. Ainda é uma dobra severa. |
| 4:1 | 75 % | Frequente na prática — mesmo assim, um quarto da resistência se perde. |
| 6:1 | 83 % | Um mínimo de trabalho razoável para cabo de aço. |
| 10:1 | 90 % | Dobra folgada. |
| 20:1 | 95 % | O valor em que se baseiam a maioria das capacidades de cesto de catálogo. |
| 25:1 | 96 % | Acima disso não é necessário ajuste para a maioria das finalidades de catálogo. |
| 40:1 e acima | 100 % | Perda desprezível. |
Quatro abreviações que vale conhecer
Aparecem em especificações e em e-mails de compradores mais do que quaisquer outras, e passam despercebidas com facilidade. Duas delas não estão na nossa página de glossário.
| Termo | Significado | De onde vem |
|---|---|---|
| MRC — capacidade nominal do fabricante | A carga que o fabricante declara que o item suporta em condições de ensaio específicas. Comum na prática europeia e cada vez mais usada em especificações britânicas e da Commonwealth. | Difere da CMU por descrever um valor ensaiado sob condições declaradas, e não um limite geral de serviço. Quando um contrato cita MRC, prevalece essa definição. |
| PBF — fator de carga de prova | O múltiplo da CMU ao qual o item é submetido ao ensaio de carga na fábrica. | Normalmente 2 a 2,5 em componentes de içamento. É uma carga de ensaio de fabricação, não um valor de serviço e nunca uma carga de trabalho. |
| DR — design ratio (relação de projeto) | A relação entre a carga mínima de ruptura e a carga máxima de utilização. É a mesma grandeza do fator de segurança; alguns documentos europeus a chamam de DR. | DR = MBL / CMU, expressa como 5:1, 6:1 e assim por diante. |
| Carga de prova | A força, em kN, aplicada durante um ensaio de carga. | Usada em certificados que exigem uma força em newtons em vez de uma massa. |
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