Modernização de gruas em espaços confinados

A fábrica de cabos Voigt Seil- und Hebetechnik em Bad Düben é parceira certificada da STAHL CraneSystems e substituiu completamente o sistema de grua para abrir a antepara na saída inferior da barragem de Rappbode. Foi utilizado um conceito sofisticado do sistema modular CraneKit. A construção especial teve de passar por uma escotilha estreita na barragem e ser instalada nos espaços mais apertados dentro da parede da barragem.

Os CraneKits da STAHL CraneSystems contêm todos os componentes necessários para a construção de um sistema de grua: guinchos de cabo de aço, guinchos, guinchos de corrente, componentes de controlo e monitorização, conversores de frequência para guinchos, acionamentos de viagem, suportes de cabeça de grua, acessórios e muitas opções, como comandos remotos por rádio. Foi agora desenvolvida uma solução especial a partir deste sistema modular, que poderá entrar em funcionamento em outubro de 2025 na barragem do reservatório de Rappbode.

Maior barragem de natureza impressionante

As Montanhas Harz são caracterizadas por extensas florestas, vales profundos, rios selvagens e cascatas – uma grande área protegida onde a gestão da água, a conservação da natureza e o turismo devem ser reunidos. O Parque Natural Harz/Saxónia-Anhalt é um exemplo de como isso pode ser alcançado. Um dos dois maiores reservatórios de água potável da Alemanha está localizado aqui.

O Rappbode, tal como o seu afluente, o Hassel, é represado pela Barragem Rappbode, com 415 m de comprimento. O reservatório tem uma área de quase quatro quilómetros quadrados. Com aproximadamente 110 milhões de metros cúbicos de água, é considerado o maior reservatório das Montanhas Harz em termos de volume. Com 106 m, a barragem é a mais alta da Alemanha e, com cerca de 47 milhões de metros cúbicos de água bruta por ano, é o maior abastecimento de água potável da Alemanha.

Muro gigantesco da barragem com tecnologia moderna

A barragem, construída em 1959, consiste em 30 vãos de parede com uma largura máxima de segmento de 16 m, permitindo que as juntas de campo proporcionem um certo grau de mobilidade e protejam a estrutura rígida muito grande de fissuras tanto quanto possível. Na extremidade sudeste da parede da barragem encontram-se a casa da válvula e do guincho, juntamente com o equipamento operacional. Devido às suas características estruturais especiais e singularidade, o gigante estrutural foi distinguido com o título de "Marco Histórico da Engenharia na Alemanha" pela Câmara Federal de Engenheiros em 2022.

As barragens tornaram-se agora um sistema complexo de gestão da água. A supervisão, manutenção e manutenção do edifício são um grande desafio. O operador de um total de 36 barragens é a Operação de Barragens Saxónia-Anhalt (TSB), sediada em Blankenburg. É responsável por garantir que o equilíbrio entre o abastecimento de água e a proteção contra inundações seja bem-sucedido todos os dias.

Todo o sistema de barragens de Rappbode, que consiste em pré-barragens e bacias de retenção, contribui significativamente para a proteção contra cheias no Harz Oriental. Além disso, uma central elétrica integrada na barragem serve para fornecer eletricidade às aldeias vizinhas. Sem obras-primas técnicas, o uso ótimo dos recursos em harmonia com a natureza seria inconcebível. Parte do equipamento técnico provém da STAHL CraneSystems, uma empresa do Columbus McKinnon Group.

Produzir água potável e energia em harmonia com a natureza

Os guindastes instalados no espaço confinado da parede da barragem são usados para abrir as anteparas na base da barragem. Esta chamada saída inferior está localizada do lado da água da parede da barragem. Em princípio, esta abertura fechável é usada para esvaziar o conteúdo do reservatório até ao nível de água mais baixo destinado ao funcionamento normal. Normalmente, a saída inferior é regulada com uma válvula de compressão. Após passar pelo dreno, a água flui para uma bacia hidrográfica para reduzir a velocidade do fluxo.

Antes de a grua conseguir abrir a saída inferior, um robô mergulhador é levado à profundidade adequada para prender o gancho da grua ao ilhó da antepara. A saída inferior é, como o nome indica, a instalação de extração de água mais profunda de uma barragem. Por isso, o guindaste depende da altura de elevação e, devido à carga de água, também da capacidade de elevação. Existem dois poços correspondentes na Barragem de Rappbode, embora inicialmente apenas um tenha sido modernizado com uma nova grua da STAHL CraneSystems.

Modernização pela substituição de um sistema de grua com mais de 65 anos

O esvaziamento da barragem não é particularmente rápido, por vezes demora semanas ou até meses. Por esta razão, a grua é usada apenas ocasionalmente para abrir a antepara ao longo do ano – mas, quando é utilizada, deve garantir-se que a função da grua está assegurada. A antiga grua, montada em 1960, estava suficientemente dimensionada, com um comprimento de corda de 96 m e uma capacidade de elevação de 16 t, mas estava cada vez mais necessitando de manutenção devido a décadas de funcionamento. Por isso, uma modernização abrangente estava prevista para 2024.

A fábrica de cordas Voigt Seil- und Hebetechnik em Bad Düben é especialista em cabos de arame e fibra, bem como em todas as soluções relacionadas com a tecnologia de cordas e paras. Devido às muitas possíveis aplicações de cordas e produtos de tecnologia de elevação, quase todas as áreas da economia estão entre os clientes, incluindo a TSB. Voigt está particularmente comprometida com a proteção ambiental e a sustentabilidade. A fábrica de cordas já prestou serviço ao cliente TSB no passado. Por esta razão, o projeto de modernização foi também confiado a este especialista em tecnologia de cordas e elevação.

Reduzir custos de manutenção e aumentar a fiabilidade operacional

No projeto, era crucial garantir a capacidade anterior de elevação de 16 toneladas com um aumento da altura de elevação em 100 m, pois os 96 m originais já não eram suficientes. O guindaste dos anos 60 tinha desvantagens sobretudo nas engrenagens e elétricos, que ainda estavam equipadas com correntes de carretel desatualizadas e incómodas. A nova instalação do sistema de grua incluiu também a substituição destes acionamentos manuais por modernos acionamentos elétricos de viagem. A nova solução oferece maior eficiência, fiabilidade e velocidades de viagem, bem como manutenção mínima, maior conforto e máxima segurança do utilizador.

Devido a desafios estruturais, a fábrica de cordas Voigt teve de encontrar uma solução que passasse por uma escotilha estreita e em espaços pequenos. A distância possível entre a pista da grua e a borda inferior da laje era muito pequena, razão pela qual era necessário um produto personalizado, que pudesse ser melhor desenhado com o CraneKit da STAHL CraneSystems. Isto significa que tais projetos podem ser planeados de forma económica e realizados rapidamente, com um esforço gerível. Outra vantagem é a sua flexibilidade, que permite adaptar a respetiva solução a requisitos específicos. A STAHL CraneSystems produz todos os componentes dos seus CraneKits na sua fábrica em Künzelsau.

Guincho duplo com características especiais

Uma grua aérea de duas vigas com plataforma de manutenção está agora a ser utilizada para a aplicação na barragem de Rappbode. O guincho provém da gama de guinchos de cabo de aço STAHL AS 7. Os utilizadores apreciam o sistema modular devido aos seus componentes testados no campo e de baixa manutenção.

O guincho duplo com reeving 2/2-1 oferece uma altura máxima de elevação de 102 m para capacidades de elevação de até 16 t. A guia de corda contra-rotativa evita a migração do gancho e permite a colocação muito precisa de cargas pesadas. O guincho percorre um comprimento de 12 m com um vão de 6,3 m para abrir a antepara da saída inferior e para assumir trabalhos adicionais de elevação. Está montado sobre um chassis de corda superior e requer apenas uma altura de teto baixa – tornando-o ideal para uso na parede da barragem do sistema de barragem Rappbode.

Como é um guincho duplo, apenas um deles tem proteção contra sobrecarga. A carga é medida no braço de torque da caixa de engrenagens por meio de um sensor de pressão acoplado à estrutura de suporte. Isto significa que as medições de carga também podem ser realizadas na faixa de carga parcial inferior com uma precisão elevada de ± 6% da carga nominal. O multicontrolador SMC22 é utilizado como unidade de controlo. Está montado diretamente no guincho e regista os dados operacionais mais importantes em tempo real. Com o seu controlo contínuo de carga, pode desligar imediatamente o guincho em caso de sobrecarga.

O curso e o guincho, bem como os tambores de corda com comprimento adaptado, são todos feitos à medida. Além disso, a polia cilíndrica estacionária YALE-VSIII está montada em ambos os lados do elétrico para fins de manutenção. Os dois guinchos de corrente de manutenção têm uma capacidade de carga de 500 kg e uma altura de elevação de 4 m para satisfazer de forma optima os requisitos típicos de manutenção e trabalhos auxiliares na parede da barragem. A solução especial é complementada por um gancho de cilindro concebido para operação subaquática.

Montagem difícil no local

Cada CraneKit é pré-montado na entrega e contém toda a documentação e instruções necessárias. O sistema de grua é montado no local de acordo com o princípio fácil de usar plug-and-play. No entanto, houve alguns obstáculos a ultrapassar na implementação da solução na barragem de Rappbode: devido ao espaço limitado disponível, o desmantelamento da grua antiga e a instalação da nova grua no interior da parede da barragem foram particularmente difíceis.

Os componentes da grua tinham de ser retirados da estrada com uma grua montada no camião através de uma escotilha estreita de 2 m x 4 m na parede da barragem. Isto é um verdadeiro desafio para componentes que por vezes têm mais de 6 m de comprimento devido ao vão. Também estava apertado debaixo da escotilha. A distância possível entre a pista do guindaste e a borda inferior do teto era muito pequena. Por isso, o projeto exigiu uma abordagem habilidosa para a montagem do design especial do guincho.

Apesar das circunstâncias difíceis, o projeto pôde ser realizado em pouco tempo. O planeamento, encomenda e produção começaram em julho de 2024, a implementação no local em setembro de 2025 e a comissionamento ocorreu em outubro de 2025. Novos projetos entre a STAHL CraneSystems e a Voigt Seilerei já estão a ser planeados.

Autora: Heike Metzger, Especialista Sénior, Capacitação de Vendas, STAHL CraneSystems GmbH, Künzelsau

Imagens e legendas:

A Barragem de Rappbode é um "Marco Histórico da Engenharia na Alemanha"

Com uma abertura de apenas 2 m x 4 m, a escotilha é extremamente estreita, tal como o espaço de instalação

Grua aérea de duas vigas com guincho duplo e controlo contínuo de carga

Guincho de cabo de aço da STAHL CraneSystems para altura máxima de elevação de 102 m e capacidades de carga até 16 t