Fator de segurança das peças para movimentação e elevação de cargas

Você já deve ter se perguntado por que o fator de segurança das peças de movimentação de cargas é aparentemente tão alto, não é mesmo? Em alguns casos representam 4 ou 5 vezes a Carga de Trabalho, ou WLL – Work Load Limit.

A resposta é muito simples: O fator de segurança é alta para proteger o componente de movimentação de cargas de falhas por fadiga e aumentar sua vida útil de forma segura.

Os aços possuem uma grande amplitude de uso como o principal material estrutural, porém a “ação de ciclos alternados de carregamento mecânico” (ou fadiga) podem levar as estruturas e componentes em aço à falha.

A falha de um componente sempre é um acontecimento indesejável, uma vez que ela coloca em risco vidas humanas e provoca perdas materiais. O conceito de falha é aplicável se um defeito, que pode ser uma fratura ou um dano severo, ocorrer dentro do período de vida útil de um componente. Essa vida útil deve ser definida pelos critérios de projeto e pode ser associada a um modo de falha específico.

As falhas normalmente são o resultado de uma ou mais circunstâncias que degradam o componente ou a estrutura envolvida. Entre as principais causas-raiz de uma falha têm-se: projeto falho, defeitos no material, deficiência no processamento e manufatura, erros de montagem, condições de serviço fora das especificações e manutenção inadequada.

As estruturas metálicas, inclusive em aço, são projetadas com o intuito de minimizarem tanto a deflexão elástica excessiva quanto evitar o escoamento plástico, os quais são os causadores de falhas catastróficas conhecidas por “fraturas rápidas”.

As falhas resultantes da fadiga, quando ocorrem, são geralmente catastróficas e traiçoeiras. Oriundas de eventos cumulativos, são também conhecidas como “fraturas progressivas” levando a uma falha que acontece repentinamente e sem qualquer aviso. Essas falhas podem variar em intensidade, desde a perda de elasticidade (rigidez) e resistência da estrutura até a fratura total do componente.

Por isso, o controle da longevidade em fadiga de estruturas e componentes em aço se baseia em impedir que a etapa de iniciação de trincas se manifeste, ou seja, que o componente sempre trabalhe com níveis de tensões equivalentes menores do que a tensão limite de fadiga. Algumas medidas simples podem ser empregadas de forma a se aumentar a vida do componente considerando a fase inicial da fadiga. Estas medidas são extensivamente empregadas para componentes em aço.

As condições ambientais também podem influenciar na vida em fadiga dos materiais. Um ambiente com temperatura elevada pode levar a diminuição da vida em fadiga, pois um material estrutural deve se deformar normalmente em função de esforços para realização de um determinado trabalho e em temperaturas elevadas geram tensões provenientes da restrição aos movimentos de expansão e contração dimensional.

Essas tensões térmicas podem induzir trincas ao material, que dependem do coeficiente de expansão térmica e módulo de elasticidade do material. Um ambiente corrosivo também é prejudicial à vida em fadiga. A corrosão é ponto concentrador de tensão podendo desencadear trincas no material além de aumentar a taxa de propagação da trinca já iniciada num primeiro estágio. Existem técnicas para diminuição da taxa de propagação da corrosão como, seleção de materiais mais resistentes à corrosão, aplicação de revestimentos e atmosferas menos corrosivas.

Esta entrada foi publicada em Artigos Quality Fix. Adicione o link permanente aos seus favoritos.