Estrutura de Proteção Contra Capotamento e Queda de Objetos – ROPS e FOPS

Tempo de leitura: 4 minutos

INTRODUÇÃO

Acidentes como capotamentos e queda de objetos sobre veículos, infelizmente, ocorrem com grande frequência e podem causar ferimentos aos ocupantes. Pode-se dizer que alguns ambientes são mais propícios para tais ocorrências, como em complexos de mineração. Nesses ambientes é comum ocorrer queda de materiais minerados seja durante seu transporte, ou mesmo em eventos de deslizamentos e desabamentos. 

Para mitigar os riscos e reduzir as consequências desses sinistros, muitas empresas necessitam e optam pela instalação de estruturas de reforço auxiliares, em geral na parte interna do veículo, denominadas ROPS – Roll Over Protective Structure (estrutura de proteção contra rolamento e capotamento) e FOPS – Falling Objects Protective Structure (estrutura protetora para objetos que possam cair) em seus veículos (comerciais ou fora de estrada). 

Entenda neste artigo quais são as funções destas estruturas e conheça um case de sucesso da Kot Engenharia na análise de um desses sistemas de proteção.

ROPS

Figura 1: Esquema de capotamento de caminhão. [1]

Visando o aumento da segurança interna da cabine dos veículos, foi desenvolvido o conceito do ROPS. Essa estrutura tem o objetivo de preservar o habitáculo do operador em caso de capotagem de carros, caminhonetes, equipamento de construção e mineração, etc.

Figura 2: Queda de árvore sobre carro. [2]

FOPS

O FOPS, por sua vez, tem o objetivo de assegurar os operadores dessas máquinas e veículos em casos de quedas de objetos. Esses elementos podem consistir em pedras, galhos, troncos, entre outros.

CASE DE SUCESSO

A fim de atender a demanda de um de seus clientes, a Kot desenvolveu o projeto de uma estrutura interna ROPS e FOPS para a picape comercial. O conceito visou o atendimento aos requisitos da norma brasileira de estruturas protetoras contra acidentes na capotagem, NBR-03471 [3] e da ISO 3449 [4], que estabelece critérios de aplicação para estruturas protetoras contra objetos cadentes.

Para iniciar o estudo, a primeira etapa executada foi a modelagem computacional da cabine, realizada com o auxílio dos softwares SolidWorks, FEMAP e LS-DYNA. A estrutura ROPS foi projetada com base em algumas definições preliminares e seu conceito inicial pode ser visto na Figura 3.

Figura 3: Esboço CAD da estrutura ROPS em modelo reticulado. [1]

Após essas definições, a seleção inicial da seção transversal dos tubos utilizados foi realizada a partir de um modelo elaborado em elementos de barra. As tensões limites foram definidas considerando o critério de falha por escoamento de von Mises. A Figura 4 representa as maiores tensões encontradas após a aplicação dos carregamentos previstos em norma.

Figura 4: Tensão de von Mises para ROPS. [1]

A fim de possibilitar a montagem da estrutura ROPS na cabine original do veículo, o projeto estabeleceu a utilização de submontagens, conforme mostrado na Figura 5.

Figura 5: Esquema de montagem da estrutura ROPS. [1]

Para a proteção de objetos cadentes foram realizadas as mesmas análises da estrutura de segurança contra capotagem. Para a nova estrutura também foram feitas as mesmas verificações realizadas para a validação da estrutura ROPS.

Figura 6: Tensão de von Mises para ROPS e FOPS. [1]

O material considerado na análise para a estrutura da cabine foi um aço de comportamento elasto-plástico bilinear. Este resultado está de acordo com características obtidas em literatura técnica referente a aço estrutural para carrocerias e dados complementares do fabricante.

Na sequência do projeto foram feitas simulações com a aplicação dos carregamentos Lateral, Vertical e Longitudinal, conforme definidos pelas normas vigentes. Todos os testes virtuais foram aprovados, qualificando o ROPS e FOPS para uso. 

A estrutura projetada alia desempenho estrutural para as cargas as quais pode ser submetida durante um evento de acidente, bem como apresenta compatibilidade geométrica para que não haja interferência com a estrutura da cabine original da caminhonete. A implementação desse tipo de estrutura pode reduzir as consequências de um desastre e, na mesma proporção, reduzir os riscos de vítimas fatais..

Conclusão

A partir da leitura do artigo, conclui-se que o conhecimento de engenharia pode também ser utilizado na mitigação de fatalidades em casos de acidentes. A Kot possui o conhecimento necessário para aplicá-lo, podendo avaliar diferentes contextos de operação e contribuir com os resultados.

Entre em contato com o time de especialistas da KOT!

Equipe KOT Engenharia

Com mais de 27 anos de história e diversos serviços prestados com excelência no mercado nacional e internacional, a empresa promove a integridade dos ativos dos seus clientes e colabora nas soluções dos desafios de Engenharia. Para essa integridade, utiliza ferramentas para o cálculo, inspeção, instrumentação e monitoramento de estruturas e equipamentos.

Referências:

[1] Acervo Kot

[2] Jin, Michael (2020). Disponível em: <https://unsplash.com/photos/mCj7atG0nEc>

[3] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 03471: Máquinas Rodoviárias – Estruturas Protetoras Contra Acidentes Na Capotagem – Ensaios de laboratório e Requisitos de Desempenho. 1999.

[4] Norma Mercosul. NM ISO 3449. Máquinas rodoviárias – Estruturas protetoras contra objetos cadentes – Ensaios de laboratório e requisitos de desempenho (ISO 3449:2005,IDT)

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