Especificações para Mosquetões

Existe uma linguagem padrão usada nas especificações técnicas dos mosquetões, mas isso não é bem compreendido. Este artigo é uma tentativa de esclarecer algumas marcações comuns que aparecem em mosquetões. Deve-se notar que existe uma variação significativa na indústria e internacionalmente no uso comum desses termos.

Direção das setas de tração

Esta imagem da UIAA (http://www.theuiaa.org/upload_area/files/1/UIAA121-Connectors_2.jpg) demonstra os métodos de teste para as classificações normalmente vistas em mosquetões.

Existem tipicamente três conjuntos de setas indicando a resistência em um teste com dois pinos redondos paralelos exercendo forças opostas:

• Gatilho fechado, força no eixo longo quando puxado entre pinos de 12mm.
• Gatilho aberto, força no eixo longo quando puxado entre pinos de 12mm.
• Gatilho fechado, força no eixo curto quando puxado entre pinos de 10mm.

Os valores indicados são apenas para estas condições de teste e estes valores serão diferentes quando aplicados com fitas ou equipamentos rígidos no lugar destes pinos.

30kN

Valores como 30 kN indicam uma força de tensão em quilo-Newtons (kN). Este valor comumente se refere ao MBS (Minimun Breaking Strength – Carga Mínima de Ruptura) para uma direção específica a se tracionar. Os usuários muitas vezes acham mais fácil converter esse valor de força em um valor equivalente de massa estática suspensa. Para conseguir isso, converta 30kN para 30,000N. Dada a relação Força = Massa x Aceleração, dividindo 30,000N por 10 (aproximadamente 9,81 m/s para aceleração devido à gravidade) produz uma força estática equivalente a uma massa de 3,000kg.

MBS & 3 sigma

A carga mínima de ruptura (MBS) é um valor estatisticamente derivado e é mal compreendida.

Se 100 mosquetões forem submetidos a testes destrutivos, então as forças medidas variam consideravelmente. Incoerências no processo de fabricação podem resultar em variações maiores. Os resultados do ensaio em lote podem ser traçados num gráfico que apresente a probabilidade de ruptura em forças particulares e esta curva deve aproximar-se de uma “distribuição normal” ou “curva de sino”.

A largura da curva é caracterizada pelo “desvio padrão” ou σ (sigma). 3σ (três sigma) para uma distribuição normal indica que 99,7% das amostras devem estar dentro do intervalo de (média – 3σ) a (média + 3σ). Valores menores para σ indicam que as amostras são mais propensas a estar perto da média, ou valor médio.

Muitos fabricantes de mosquetões afirmam que usam “3-sigma” (três menos sigma) para determinar seus valores de MBS. Isto significa que a carga de ruptura (MBS) é realmente a força de ruptura média menos 3 vezes o desvio padrão (3σ).

MBS = média – 3σ

Estatisticamente, isso também significa que 0,3% das amostras ficarão fora dessa faixa e, portanto, metade dessas (0,15% ou 1,5 em cada mil) podem quebrar abaixo do MBS carimbado no mosquetão.

As curvas acima mostram três cenários, cada um com um valor médio testado de 30 kN. Clique na imagem para ver uma versão ampliada.

1. σ = 0,5kN. MBS = média – 3σ = 30kN – 3 x 0,5kN = 28,5kN
2. σ = 1,0kN. MBS = média – 3σ = 30kN – 3 x 1,0kN = 27,0kN
3. σ = 1,5kN. MBS = média – 3σ = 30kN – 3 x 1,5kN = 25,5kN

Mesmo que o valor médio para todos os testes foi de 30 kN, o MBS para cada lote é bastante diferente.

Com mais e mais pessoas realizando seus próprios testes, é importante reconhecer que os valores medidos bem acima dos MBS não correspondem necessariamente a um produto bem fabricado. De fato, 99,7% das amostras de teste devem quebrar acima do MBS. Se as amostras de teste forem de um processo de fabricação bem controlado com um valor σ (sigma) pequeno, então os valores medidos podem não ser muito superiores ao MBS. Se, no entanto, os valores registrados estiverem bem acima dos MBS, então isto pode indicar um grande valor σ, e assim um MBS conservador para cobrir um processo fraco.

Carga Máxima Aceitável em Uso Normal

O comportamento do material sob carga é normalmente caracterizado por tensões versus curvas de deformação. Dois termos que são úteis na descrição deste comportamento são Deformação Elástica e Plástica. Quando um mosquetão é estressado, aplicando tensão ao longo da haste, ele começará a “esticar” com uma força relativamente baixa. Se o mosquetão retornar à sua forma “normal” uma vez que o estresse é removido, então podemos descrever este alongamento como “deformação elástica”. À medida que o estresse se torna mais significativo, este “alongamento” pode entrar numa gama irreversível conhecida como “Deformação Plástica”. Esta imagem mostra um mosquetão que falhou acima de seu MBS durante um teste de tensão. O pino de encaixo do gatilho quebrou, mas certamente a haste sofreu deformação plástica.

Assim, os mosquetões não devem falhar abaixo de seus MBS, no entanto eles sofrerão deformação irreversível antes de chegar a este ponto. Além disso, é perfeitamente razoável esperar que o carregamento pesado repetidas vezes, fadiga o material e pode resultar em falha abaixo do MBS.

A questão que deve sair desta discussão é:

“Quanto carga podemos colocar um mosquetão sem resultar em deformação plástica ou fadiga significativa?”

Alguns fabricantes abordam isso explicitamente na documentação declarando que a carga no mosquetão nunca deve exceder 1/4 do MBS.

Fator de Design

O Fator de Design (DF) é especificado por um projetista ou fabricante e isso define o fator aplicado ao MBS para determinara carga máxima aceitável para um componente.

Fator de Segurança

O Fator de Segurança (FS) é geralmente definido pelos consumidores e não pelo fabricante. Pode ser significativamente diferente do DF. Por exemplo, um mosquetão específico pode ter um MBS de 50 kN, e um fabricante especifique um Fator de Design (DF) de 4, mas uma indústria especifica um FS de 10 quando usado para uma aplicação específica.

WLL

Limite de carga de trabalho – Working Load Limit (WLL) é um termo usado pelos fabricantes para indicar a força máxima que deve ser aplicada a um mosquetão em uso normal, independentemente da indústria. A relação de MBS para WLL é referida como o Fator de Design (DF). Muitos fabricantes de mosquetões especificam um DF de 4, o que implica um WLL de um quarto dos MBS. Os fabricantes indicam o WLL para garantir que o mosquetão não é submetido a uma fadiga significativa e permanece dentro do intervalo de deformação elástica normal.

[pmath size=18] WLL = MBS / DF [/pmath]

SWL

A Carga de Trabalho Segura – Safety Working Load (SWL) é tipicamente determinada dividindo o MBS de um mosquetão pelo fator de segurança (FS) necessário para um uso específico. Como indicado acima, é possível que um Rigger de entretenimento possa calcular um SWL diferente para um uso particular de um mosquetão do que o valor determinado por um técnico de resgate.

[pmath size=18] SWL = MBS / SF [/pmath]

Exemplo

Um mosquetão de aço particular tem um MBS no seu eixo longo 3-sigma de 50kN. O fabricante especificou um DF de 4 para este conector, independentemente do uso.

Este mosquetão tem um WLL de 12,5kN e este valor nunca deve ser excedido em uso normal – independentemente da indústria ou aplicação. Se esse valor for excedido, ele não deve falhar abaixo do MBS, porém deve ser removido do serviço e destruído.

Um rigger de entretenimento, trabalhando em um determinado país é exigido pelo código de prática da indústria para usar um FS de 10 para os artistas voadores e, portanto, determina que o SWL deste mosquetão é de 50kN / 10 = 5kN (isto é: 500 kg).

Um técnico de resgate em outro país deve aplicar um FS de 5 para equipamentos rígidos e, portanto, determina um SWL de 50kN / 5 = 10kN para um conector idêntico.

© Richard Delaney, RopeLab 2015. Translated by Eduardo José Slomp Aguiar, 2017.