Fator de Intensidade de Tensão (K)
Calcula o fator de intensidade de tensão, K = Y × σ × √(π·a), a partir do fator geométrico Y (adimensional), da tensão aplicada σ (MPa) e do tamanho da trinca a (m). O resultado, em MPa·√m, quantifica a intensidade do campo de tensões na ponta de uma trinca, conceito central da mecânica da fratura. Quando K atinge a tenacidade à fratura do material (K_IC), a trinca se propaga de forma instável e ocorre a falha — mesmo a tensões bem abaixo do limite de escoamento. É a base do projeto tolerante a danos. Informe o fator geométrico, a tensão e o tamanho da trinca.
Resultado
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Fator de intensidade de tensão (K)
A mecânica da fratura nasceu de uma constatação inquietante: estruturas falhavam a tensões muito abaixo do limite de escoamento do material, por causa de trincas e defeitos. A explicação está na concentração de tensões na ponta da trinca, quantificada pelo fator de intensidade de tensão: K = Y × σ × √(π·a). Aqui σ é a tensão nominal aplicada (MPa), a é o tamanho da trinca (m, metade do comprimento para trinca interna, ou o comprimento total para trinca de borda), e Y é um fator geométrico adimensional que depende da forma da peça e da trinca (≈1 para uma trinca pequena num corpo grande). O resultado, em MPa·√m, descreve a severidade do campo de tensões na ponta da trinca. A falha ocorre quando K atinge um valor crítico, a tenacidade à fratura K_IC, que é uma propriedade do material: aí a trinca propaga de forma instável e a peça rompe. Esse critério (K ≥ K_IC) é a base do projeto tolerante a danos: em vez de supor o material perfeito, admite-se que há trincas e calcula-se o tamanho máximo aceitável e os intervalos de inspeção. Informe o fator geométrico, a tensão e o tamanho da trinca.
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Fator de Tensão da Lingada
Calcula o fator de tensão (de carga) de uma perna de lingada, k = 1 ÷ cos α, a partir do ângulo da perna em relação à vertical α (graus). O fator de tensão é o MULTIPLICADOR que mostra quanto a inclinação de uma perna de linga AUMENTA a tração nela em relação a uma perna vertical. Para uma perna vertical (α = 0°), o fator é 1 (a perna sustenta exatamente sua parcela do peso); à medida que o ângulo abre, o fator cresce: 1,04 a 15°, 1,15 a 30°, 1,41 a 45°, 2,0 a 60°, e dispara para o infinito ao se aproximar de 90° (pernas horizontais, fisicamente impossível sustentar). Esse fator é a forma rápida e padronizada de avaliar a 'penalidade' do ângulo no içamento: basta multiplicar a carga por perna (peso ÷ número de pernas) pelo fator de tensão para obter a tração real. As tabelas de rigging e os adesivos de segurança em lingas trazem esses fatores justamente para o operador ajustar a capacidade. A regra de ouro do rigging seguro é manter os ângulos das pernas FECHADOS (próximos da vertical, abaixo de 45° da vertical sempre que possível) — pernas muito abertas são uma causa frequente de acidentes por sobrecarga. Conhecer o fator de tensão é essencial para qualquer operação de içamento com lingas inclinadas. Informe o ângulo da perna em relação à vertical.
Número de Correias em V
Calcula o número de correias em V necessárias em uma transmissão, N = P_projeto ÷ P_correia, a partir da potência de projeto P_projeto (a potência a transmitir multiplicada pelo fator de serviço, kW) e da potência que cada correia individual pode transmitir P_correia (kW, corrigida pelos fatores de ângulo de abraçamento e comprimento). Quando uma única correia em V não tem capacidade para transmitir a potência necessária, usam-se VÁRIAS correias em paralelo, correndo em canais paralelos das mesmas polias (polias de múltiplos canais). O número de correias é a potência de projeto dividida pela capacidade de uma correia. A potência de projeto inclui o FATOR DE SERVIÇO (1,0 a 2,0+), que majora a potência nominal para cobrir as condições reais de operação — choques, partidas frequentes, horas de uso por dia, tipo de máquina motora e movida (um britador tem fator alto, um ventilador baixo). A potência por correia vem das tabelas do fabricante para cada perfil e velocidade, corrigida pelo ângulo de abraçamento (menor abraçamento → menor capacidade) e pelo comprimento da correia. Quando se usam várias correias, elas devem ser de um CONJUNTO casado (matched set, com comprimentos idênticos) para dividir a carga igualmente — correias de comprimentos diferentes sobrecarregam algumas e ociam outras. Este cálculo é o passo final da seleção de uma transmissão por correias em V. Informe a potência de projeto e a potência por correia.
Tensão Admissível de Vaso (ASME)
Calcula a tensão admissível de projeto de um material de vaso de pressão pelo critério ASME, S = σ_rup ÷ n, a partir da resistência à tração mínima do material σ_rup (MPa) e do fator de segurança n (3,5 na edição atual da ASME VIII Div. 1 para a resistência à tração). A tensão admissível S é a tensão MÁXIMA que se permite no material do vaso em serviço, e é a base de todos os cálculos de espessura e de MAWP — ela embute a margem de segurança contra a falha. O código ASME determina a tensão admissível como a MENOR entre vários critérios: uma fração da resistência à TRAÇÃO (σ_rup/3,5 na edição atual — antes era /4,0, reduzido com o avanço dos materiais e da inspeção), uma fração do limite de ESCOAMENTO (2/3 de σ_esc), e, em altas temperaturas, critérios baseados na FLUÊNCIA e na ruptura por fluência (pois em alta temperatura o material deforma lentamente sob carga constante). Para cada material e temperatura, o código TABELA o valor de S — esta fórmula mostra o critério da resistência à tração, frequentemente o governante em temperaturas moderadas. Usar a tensão admissível correta (do código, para o material e a temperatura certos) é absolutamente essencial: ela é a margem de segurança que protege contra a explosão do vaso. Informe a resistência à tração e o fator de segurança.
Tensão Centrífuga da Correia
Calcula a tensão centrífuga em uma correia, T_c = m·v², a partir da massa por unidade de comprimento m (kg/m) e da velocidade da correia v (m/s). Quando a correia contorna uma polia em alta velocidade, sua própria massa, ao fazer a curva, gera uma força CENTRÍFUGA que tende a 'jogar' a correia para fora, AFASTANDO-a da polia. Isso cria uma tração adicional ao longo de toda a correia (a tensão centrífuga), que é a mesma em todos os pontos e não contribui para transmitir potência — ela só 'rouba' parte da capacidade de aperto da correia contra a polia. A tensão centrífuga cresce com o QUADRADO da velocidade, por isso é desprezível em baixas velocidades mas se torna importante em correias rápidas. O efeito é prejudicial: ao afastar a correia da polia, a tensão centrífuga REDUZ a força normal de contato e, portanto, o atrito disponível para transmitir potência — existe uma velocidade ÓTIMA acima da qual aumentar a velocidade reduz a potência transmissível (a correia começa a 'flutuar'). Por isso a velocidade das correias tem um limite prático (tipicamente 25-30 m/s para correias em V convencionais, mais para correias especiais). A tensão centrífuga deve ser somada às trações para obter as trações totais nos lados tenso e frouxo. Informe a massa por unidade de comprimento e a velocidade.
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