A aplicação - Fixação em Aço

Se alguma vez esteve envolvido na definição de soluções ou na gestão de um projeto de Energia e Indústria (E&I), provavelmente já se deparou com a necessidade e desafio de fixar elementos em estruturas de aço revestido. Alguns dos elementos mais comuns a fixar em estruturas metálicas são os seguintes (ver Figura 1):

• Equipamentos;
• Plataformas;
• Esteiras de cabos para serviços, nomeadamente elétricos  e de telecomunicações;
• Suportes de tubagens;
• Suportes para várias especialidades, incluindo mecânica, elétrica e AVAC.

Figura 1 - Fixação de suportes de esteiras de cabos (esquerda) e de tubagens (direita) em aço.

Tradicionalmente, existem duas formas de fixar os elementos acima mencionados à estrutura de aço, que são (i) soldadura e (ii) aparafusamento (ver Figura 2).

Figura 2 - Formas tradicionais de fixar elementos ao aço: soldadura (esquerda) e aparafusamento (direita).

Métodos tradicionais de Fixação em Aço

A soldadura é um método muito fiável e robusto, o que fez com que seja utilizado durante décadas. No entanto, quando se trata de soldadura tradicional, existem alguns desafios, nomeadamente:

• Requer uma fonte elétrica próxima, o que pode ser difícil de encontrar num estaleiro de construção;
• A projeção de faíscas é um risco potencial em termos de Saúde, Segurança e Ambiente (SSA);
• É uma tarefa morosa;
• Requer um operador de soldadura qualificado;
• Em aço revestido, é necessário algum retrabalho após a soldadura.

Uma alternativa, o Aparafusamento, consiste em fazer furos na estrutura de aço para atravessar parafusos que devem ser acessíveis em ambos os lados para garantir uma fixação correta. Do ponto de vista das ferramentas necessárias, representa um investimento baixo, ainda assim existem alguns desafios associados a este método, nomeadamente:

• Processo lento e cansativo para o instalador;
• Não é ergonómico, uma vez que pode ser difícil de executar em alguns locais/direções;
• Requer proteção contra a corrosão antes de ser aparafusado;
• Se for necessário um suporte magnético de furação, este não pode ser colocado onde quer que seja.

Soluções Hilti para Fixação em Aço

Para dar resposta aos desafios acima mencionados nos métodos tradicionais de fixação em aço, a Hilti tem vindo a trabalhar no desenvolvimento de novas soluções de cavilhas, tendo uma longa história e uma vasta experiência nesta área. Aqui, podemos destacar quatro soluções de produtos Hilti diferentes: (i) X-ST GR, (ii) X-BT, (iii) S-BT HL e (iv) F-BT. Uma representação esquemática das 4 soluções pode ser visualizada na Figura 3.

A primeira solução lançada pela Hilti, em 1994, foi o X-ST GR. Trata-se de uma cavilha roscada em aço inoxidável fixa diretamente ao aço através de uma ferramenta de fixação a pólvora, o que a torna uma solução muito rápida.

O X-BT é uma cavilha roscada em aço inoxidável e funciona com uma tecnologia de soldadura de ponta romba. A primeira geração do X-BT foi lançada em 2003, há mais de 20 anos. Parte da cavilha é puncionada num orifício pré-perfurado durante a instalação da fixação, gerando uma temperatura elevada e soldadura por fricção. Há uma fusão ao longo de todo o perímetro, o que significa que nenhuma humidade pode penetrar no orifício inicial, garantindo a proteção contra a corrosão.

As fixações S-BT HL, lançadas em 2023, são a segunda geração do S-BT, originalmente lançado em 2016. As fixações são cavilhas roscadas fabricadas em aço carbono endurecido 1038 e aço inoxidável duplo (1.4462). A tecnologia de fixação é designada por auto-soldadura de ponta romba, em que é feito um orifício piloto e, em seguida, a cavilha roscada é aparafusada no furo. A cavilha roscada tem um diâmetro ligeiramente superior ao diâmetro do furo, pelo que são necessários binários elevados para a aplicação. A primeira rosca do parafuso é a rosca de corte que formará a rosca interior no material de base onde o S-BT HL é aparafusado. Esta rosca inferior não tem capacidade de carga. Posteriormente, a intersecção das outras roscas do parafuso com as roscas do material de base assegurará a capacidade de carga e uma fixação robusta.

As fixações F-BT fazem parte de um sistema chamado Cordless Stud Fusion, que é um processo de soldadura. É classificado como uma soldadura por arco elétrico com gás de proteção. O processo de soldadura de cavilhas por arco elétrico utiliza uma fonte de alimentação para a soldadura, para criar um arco elétrico ao longo de um circuito criado entre a cavilha e o material base. O arco elétrico desloca-se entre os dois materiais através de um espaço de ar, gerando um calor intenso e concentrado utilizado para fundir a base da cavilha e uma pequena área do material base. Quando os materiais estão devidamente fundidos, a cavilha é inserida na área fundida e mantida no lugar enquanto os metais solidificam para formar a ligação soldada. Para além de ser um processo de soldadura, este sistema não necessita de uma fonte de energia externa, e é um processo consistente e basicamente sem faíscas.

Figura 3 - ilustração das soluções Hilti para fixação em aço: X-ST GR (em cima à esquerda), X-BT (em cima à direita), S-BT HL (em baixo à esquerda) e F-BT (em baixo à direita).

Relativamente aos valores de carga e à solução a aplicar, o X-ST GR está otimizado para aplicações ligeiras (valor recomendado de carga de tração de 1,8 KN), o X-BT e o S-BT estão otimizados para aplicações médias (valor recomendado de carga de tração de 3,6 KN por cavilha), enquanto o F-BT pode ser utilizado para aplicações pesadas (carga de tração recomendada de 8 KN). Existem diferenças também em relação à espessura mínima do material base, uma vez que o F-BT pode ser aplicado a partir de 4 mm, o S-BT HL e o X-ST GR a partir de 6 mm e o X-BT a partir de 8 mm.
É de salientar que, nos casos em que as cavilhas são aplicadas a materiais base com espessuras inferiores, deve ser considerada uma redução de carga de acordo com os manuais técnicos, bem como a possibilidade de danos na parte de trás do material base.

Esta é a primeira parte da série de artigos que abordam as soluções Hilti para fixação em aço. Para consultar os restantes artigos, aceda às ligações a seguir:
SOLUÇÕES HILTI PARA FIXAÇÃO EM AÇO - PARTE 2/4 - COMPARAÇÃO ENTRE AS CAVILHAS E MORDAÇAS PARA VIGAS DA HILTI
SOLUÇÕES HILTI PARA FIXAÇÃO EM AÇO - PARTE 3/4 - CÁLCULO ESTÁTICO DE CAVILHAS PARA FIXAÇÃO EM AÇO

Se necessitar de algum esclarecimento adicional, pode contactar a nossa Equipa de Engenharia de Apoio Técnico para assistência e apoio, através do e-mail: engenharia.pt@hilti.com

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