APS - Guindaste com roldanas

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 UNIVERSIDADE PAULISTA 
 
 
AL MUTASEM B. MASUD N66341-3 EM5P39 
ANDERSON RODRIGUES ALMEIDA F30EHF-7 EA5P39 
CAIO MARTINS DE SOUZA N59297-4 EA5P39 
MARIA CLARA DIAS N6099E-7 EA5P39 
RAFAELLA MEIRELES CARDOSO N6313A-6 EA5P39 
 
 
ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA: 
Guindaste com roldanas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Paulo 
2022 
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AL MUTASEM B. MASUD N66341-3 
ANDERSON RODRIGUES ALMEIDA F30EHF-7 
CAIO MARTINS DE SOUZA N59297-4 
MARIA CLARA DIAS B6099E-7 
RAFAELLA MEIRELES CARDOSO N6313A-6 EA5P39 
 
 
 
 
ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA: 
Guindaste com roldanas 
 
 
 
 
 
 
Trabalho teórico elaborado com relação 
aos assuntos: Guindaste com roldanas, 
assim como apresentando um 
desenvolvimento teórico detalhado a 
respeito da construção do protótipo, 
para a disciplina de atividade prática 
supervisionada apresentado à 
Universidade Paulista – UNIP.
 
 
 
 
 
São Paulo 
2022 
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SUMÁRIO 
 
INTRODUÇÃO ............................................................................................................................... 4 
OBJETIVOS ................................................................................................................................... 5 
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .............................................................................................................. 6 
História dos Guindastes................................................................................................................... 6 
Roldanas .......................................................................................................................................... 7 
ETAPAS DE CONSTUÇÃO ............................................................................................................... 9 
Materiais Utilizados ......................................................................................................................... 9 
Passo-a-passo da Construção .......................................................................................................... 9 
Desenho técnico ............................................................................................................................ 10 
Ilustração ....................................................................................................................................... 11 
CÁLCULOS UTILIZADOS ............................................................................................................... 12 
RESULTADOS DOS TESTES PRELIMINARES .................................................................................... 14 
PLANILHA DE CUSTOS ................................................................................................................. 15 
CONCLUSÕES .............................................................................................................................. 16 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................................... 17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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INTRODUÇÃO 
 
A evolução da existência humana nunca para e está longe disso, sempre na 
constante busca do que é mais prático e cômodo. Dessa forma os avanços 
tecnológicos veem se desenvolvendo, como por exemplo a automação presente cada 
vez mais na indústria, substituindo o trabalho humano e tornando a linha de produção 
mais eficiente. 
Os guindastes também são um exemplo disso, porque sem eles as cidades que 
conhecemos hoje não seriam possíveis. Eles fazem parte da história humana há muito 
tempo, desde a antiga Mesopotâmia quando eram usados para serem ferramentas de 
irrigação. Hoje os guindastes possuem uma série de inovações, como o uso de gás 
combustível para energia, tornando-os mais modernos e potentes, e atualmente são 
fundamentais para construção de prédios, instalação e manutenção de equipamentos 
mais pesados, assim como a existência do que conhecemos como arranha-céus, não 
seria possível sem a evolução dos guindastes. 
Logo o intuito desse projeto é realizar a apresentação histórica dos conceitos 
com relação aos Guindastes e as Roldanas, como também sua estruturação prática. 
Isto posto, serão apresentados os processos de pesquisas, etapas de construção, 
cálculos realizados, planilha de custo do projeto e conclusões. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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OBJETIVOS 
 
Este trabalho tem como objetivo a elaboração, pelos participantes, de um 
trabalho teórico com uma pesquisa detalhada sobre os conceitos do Guindaste com 
roldanas, assim como a montagem prática, abrangendo também as etapas referente 
a construção do projeto, como os materiais utilizados, um passo-a-passo da 
montagem, desenho técnico da estrutura e conclusões que foram alcançadas a partir 
da composição desta APS, por fim desenvolvendo e aprimorando o conhecimento dos 
integrantes da disciplina de Atividades Práticas Supervisionada do curso de 
Engenharia Mecânica/ de Controle e Automação no quinto semestre da Universidade 
Paulista-UNIP. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
História dos Guindastes 
 
O guindaste é um instrumento de movimento de materiais pesados de sentido 
vertical, auxiliando na logística com precisão e agilidade. Seu surgimento vem desde 
a terceira dinastia egípcia, e ao passar dos anos foram feitos aperfeiçoamentos das 
técnicas de seu funcionamento para facilitar tanto no processo quanto na segurança 
ao ser humano. (LA CRANE) 
Acreditasse que os primeiros surgiram na Mesopotâmia como alavancas e 
baldes presos em uma de suas extremidades, como ferramentas de irrigação para 
plantas, por exemplo. Em seguida, no Egito, com o intuito de auxiliar em construções 
de templos, torres e pirâmides utilizando componentes básicos como a rolda, o 
cabrestante e a grua. Séculos depois, Arquimedes por sua vez, desenvolveu um 
guindaste a partir de polias e cordas enroladas em um tambor através do cabrestante 
e alavancas para o levantamento de cargas. (LA CRANE) 
Existem também registros arqueológicos que apontam marcas em blocos nos 
antigos templos gregos, ondem tais marcas indicam a utilização de algum tipo de 
içamento, ou seja, levando a acreditar que os gregos usavam guindastes de maneira 
primitiva que não passavam de um simples alavanca de madeira para a estruturação 
desses templos. Já na Idade Média, surgiram os primeiros guindastes móveis (de 
torre) construídos por Leonardo da Vinci, pela necessidade de carga e descarga das 
embarcações portuárias. (REIS, 2010). 
No entanto, com o crescimento no transporte marítimo relacionado ao 
transporte de contêineres, tornou-se mais presente a necessidade de equipamentos 
capazes de transportar grandes cargas em meio aos portos, porém de maneira mais 
eficiente e segura, sendo o guindaste um dos equipamentos que favorece tal 
transporte. (PRADO, SANTOS, LIMA, NETO). 
Portanto com a Revolução Industrial os guindastes foram evoluindo, como os 
materiais utilizados para sua confecção passando a serem fabricados de ferro fundido 
e aço, assim como a força humana foi substituída por máquinas. Já em 1850 teve o 
surgimento do primeiro guindaste a vapor, por William Fairbairn, com acionamento 
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feito manualmente e capacidade de içamento em apenas 12 toneladas. (PRADO, 
SANTOS, LIMA, NETO). 
Com o contínuo desenvolvimento humano, obteve-se a necessidade do 
planejamento e construção de prédios com grandes dimensões para comportar mais 
pessoas em um determinado espaço. A partir das fases da revolução industrial, o 
guindaste teve um crescimento na sua estrutura em função das treliças, sua 
capacidade no içamento de cargas, e diferentes acionamentos, sendo estes o 
hidráulico e o elétrico. Com o auxílio de diversos estudos e equipamentos 
tecnológicos, seu uso passou ser normatizado e normalizado sob lei, para queocorra 
de maneira segura, eficaz e rápida, favorecendo tanto ao trabalhador quanto ao 
cliente. (ERA DAS MÁQUINAS). 
 
Roldanas 
 
Não se sabe exatamente em que ano foram criadas as polias ou como 
comumente são chamadas “roldanas”, acreditasse que as primeiras estavam 
presentes na Mesopotâmia onde eram utilizadas para se levantar recipientes com 
água, há também registros de que Arquimedes em meados de 287a.C e 212 a.C 
usufruiu deste equipamento para deslocar um navio. (VANIEL, ALMEIDA, 1995). 
Polias são instrumentos mecânicos usados para reduzir ou facilitar a aplicação 
de uma força, com o intuito de deslocar objetos com grande peso ou volume de um 
ponto a outro, junto a elas são utilizadas cordas ou cabos para que o peso seja 
erguido, além disso existem dois métodos para aplicação deste dispositivo, sendo eles 
a polia fixa e ou a móvel. (VANIEL, ALMEIDA, 1995). 
Na roldana fixa o eixo fica preso em um ponto de apoio e neste caso apenas o 
movimento de rotação é utilizado, ou seja, só o sentido e a direção da força equilibram 
o peso, desta forma a força necessária para levantar o peso não será reduzida, mas 
ainda assim o trabalho para levantar o objeto é facilitado. (VANIEL, ALMEIDA, 1995). 
Roldana móvel trata-se de um dispositivo com um eixo livre de modo com que 
ocorra dois movimentos, o de rotação e translação. A força motora é aplicada no 
extremo da corda enquanto a força de resistência precisa ser equilibrada, a qual está 
localizada no eixo da roldana, este tipo de polia tem uma grande vantagem se 
comparada com as fixas, pois neste caso o valor da força é reduzido pela metade em 
cada polia utilizada, mas vale ressaltar que para este tipo de aplicação o comprimento 
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da corda deve ser maior, do que quando utilizadas no método fixo. (VANIEL, 
ALMEIDA, 1995). 
Para se calcular a quantidade de roldanas a serem utilizadas, devemos usar a 
seguinte fórmula: F = P / 2^n, onde F é a força a ser empregada para subir o objeto, 
o P é o peso do objeto a ser erguido, e n é a quantidade de polias móveis que 
precisaram ser utilizadas. 
Também existe a associação de polias, ou seja é utilizado os dois tipos de 
aplicações, deste modo o esforço a ser empregado ao erguer o objeto será menor que 
o seu peso, tenhamos como exemplo o caso apresentado nesta APS, onde será 
necessário o içamento de um peso de 50N e outro de 100N, será montando dois 
sistemas, para o objeto de 5N utiliza-se uma polia fixa para definir o sentido em que 
a força deve ser feita e quatro roldanas móveis para que a força seja reduzida, desta 
forma o esforço necessário será de 3,125N, quando o objetivo a ser erguido for de 
100N será usado o sistema com cinco roldanas móveis e uma fixa, e o esforço também 
será de 3,125N. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ETAPAS DE CONSTUÇÃO 
Materiais Utilizados 
 
Foram utilizados para a confecção do guindaste de roldanas: 
• 1 Placa base de (18 mm x 540 mm x 355 mm); 
• 1 Placa de (36 mm x 900 mm x 80 mm); 
• 1 Placa de (36 mm x 845 mm x 80mm); 
• 7 Ganchos de 4 mm; 
• 1 Rolo de linha de pesca; 
• 6 Polias 
• 6 Parafusos M4; 
• 1 Livro 
 
Passo-a-passo da Construção 
 
O trabalho foi iniciado com uma reunião dos membros responsáveis pelo 
projeto para a definição da construção da estrutura do guindaste, constituído por uma 
base, um tronco e a ponte. Foi definido que a estrutura seria feita do material de 
madeira MDF (Medium Density Fiberboard ou Fibras de Média Densidade) e com o 
intuito de ter aproximadamente 900 mm de altura e a ponte com comprimento de 800 
mm, então se iniciou as medições e os cortes para início da montagem do suporte de 
sustentação. 
A base de sustentação foi construída com uma chapa de madeira de 355 mm 
de largura e 540 mm de comprimento, que por sua vez é fixado na base o tronco da 
estrutura para sustentação da ponte, que foi fixado no trono com o auxilia de 4 
parafusos M4. Sendo realizado 7 furos nas madeiras, para fixação dos ganchos onde 
6 furos são relacionados as polias e 1 para suporte ao dinamômetro, para o padrão 
de distância entre as roldanas foi utilizado seu diâmetro como base para realização 
dos furos, sendo 40 mm a distância entre um furo e outro, um furo e outro, que com o 
auxílio de uma furadeira, com broca de 2 mm para primeira perfuração e uma de 4 
mm para diâmetro final dos furos. 
 
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Com o auxílio de uma linha de pesca, as polias móveis foram fixadas nos seus 
respectivos ganchos em um dos lados da ponte, assim como a polia fixa e o 
dinamômetro no outro lado da ponte, juntamente com o contrapeso definido pela 
equipe que foi utilizado para dar o equilíbrio em toda a estrutura. 
Por fim, com o objetivo de testar o sistema, foi definido dois pesos para testes 
um com 10kg e a utilização de 5 polias móveis e um peso de 5kg utilizando 4 polias 
móveis, e um dinamômetro de 200 a 400gr posicionado em forma de alavanca, com 
o intuito de toda a estrutura estando em equilíbrio suportar tais cargas. 
 
Desenho técnico 
Esboço do projeto 
 
Fonte: Autores (2022) 
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Ilustração 
Estrutura do projeto 
 
Fonte: Autores (2022) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CÁLCULOS UTILIZADOS 
 
Foi utilizado o cálculo de somatórias de Momentos em que as forças estavam 
agindo para definição da carga do contrapeso e o cálculo da força de tração em polias 
fixas e móveis para encontrar a tração feita no fio do dinamômetro. 
Com base nos conhecimentos de desenvolvimento e na aplicação da 
metodologia, foi utilizado os seguintes dados: 
 
Cálculo teórico do dinamômetro 
𝐹 =
𝑃
2𝑛
 
 
Onde: 
F= Forção de tração que se quer encontrar 
P= Peso sendo aplicado 
N= número de polias 
 
Logo, teremos: 
• Para a carga de 10kg, utilizando a gravidade igual 9,81𝑚/𝑠2 e 5 polias 
𝐹 =
𝑃
2𝑛
 𝐹 =
98,1
25
 𝐹 = 3𝑁 = 0,3𝑘𝑔 = 300𝑔𝑟 
 
• Para a carga de 5kg, utilizando a gravidade igual 9,81𝑚/𝑠2 e 4 polias 
𝐹 =
𝑃
2𝑛
 𝐹 =
49,05
24
 𝐹 = 3𝑁 = 0,3𝑘𝑔 = 300𝑔𝑟 
 
Cálculo teórico do contrapeso 
Tudo que estiver em sentido anti-horário é positivo ∑𝑴 = 𝟎 
 
Onde: 
O tronco é a referência; 
Peso da barra = 2,685kg (.9,81) = 26,34N 
Distância da força de 26,34N está da referência é de 0,1825 m 
Distância do contrapeso (cp) está da referência é de 0,2 m 
 
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• Para encontrar o contrapeso ideal para manter o equilíbrio estático, temos: 
-cp.(0,2) + 26,34.(0,1825) = 0 
cp = 4,8/0,2 
cp = 24N (÷9,81) 
cp = 2,44kg 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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RESULTADOS DOS TESTES PRELIMINARES 
 
Após a realização dos cálculos, foi iniciado os testes práticos, onde a força 
exercida pelas cargas de 5 e 10kg foram devidamente estabilizadas com a utilização 
das 4 e 5 polias respectivamente, mostrando que sem o contrapeso não seria possível, 
pois a estrutura não aguentaria e se partiria. 
Por esse motivo é importante certificar que o contrapeso esteja dando o 
equilíbrio que todo o sistema necessita, assim como também a alavanca 
(dinamômetro) que tem como material: a mola e um medidor, que pela movimentação 
da mola é apontado a quantidade da força aplicada, ou seja, a força de reação as 
polias sendo utilizadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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PLANILHA DE CUSTOS 
 
Tabela 1 – Materiais utilizados para confecção do projeto 
Produto Quantidade Valor Unitário Total 
Madeira para guindaste 3 R$30,00 R$90,00 
Linha de pesca 1 R$25,00 R$25,00 
Roldana 40 mm 5 R$17,59 R$87,98 
Gancho 7 R$01,40 R$9,80 
 
 
Total de Gastos R$212,78 
Fonte: Autores (2022) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONCLUSÕES 
 
No trabalho apresentado na APS, analisamos o conceito de guindastes assim 
como de roldanas, ao finalizar a montagem e os testes podemos ter uma análise 
prática de alguns comportamentospelas variáveis da confecção do projeto, sofrendo 
alterações comparados à teoria. 
Diante das pesquisas realizadas pelo grupo concluímos que os guindastes 
utilizam sistemas de polias para que a direção da força mude com a necessidade a 
ser utilizada para levantar uma carga, de maneira com que essa força seja distribuída 
por uma distância maior. Embora exista diferentes tipos de guindastes, pode-se dizer 
que a maioria deles possuem o mesmo princípio de funcionamento e que sem eles 
muito do que é conhecido como mundo moderno não existiria hoje. 
Já o sistema de polias compostas, possuem duas seções onde encontram-se 
as cordas posicionadas para suportar a carga, ou seja, proporcionam uma maior 
vantagem mecânica para o processo. Ao utilizar em conjunto as polias fixas e móveis, 
é possível alterar a força necessária para mover um objeto, assim como a direção na 
qual a força será aplicada. De acordo com o que foi relacionado sobre o sistema de 
polias e alavancas, interpreta-se que o utilizado no experimento minimizou as forças 
exercidas para içar um corpo, ou seja, a força de reação utilizada para erguer qualquer 
objeto será sempre menor que o peso do objeto. 
Em suma, com o desenvolvimento teórico foi possível entender como o sistema 
roldanas se comportam no funcionamento de guindaste, assim como foi essencial os 
conhecimentos adquiridos, durante todo o semestre, na matéria de Estática nas 
Estrutura, pois possibilitou uma maior compreensão das forças de equilíbrio agindo 
em todo o conjunto. Por fim, todos os objetivos contidos nesta APS foram concluídos 
com êxito. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
ERA DAS MÁQUINAS. São Paulo: Ed. 193, 2015. Disponível em: 
https://revistamt.com.br/Materias/Exibir/o-nascimento-dos-guindastes 
 
LA CRANE. Estados Unidos, 2021. Disponível em: 
https://www.lagrangecrane.com/blog/how-do-cranes-work-simple-machines-
mechanical-advantage/ 
 
LORO, A. P; KNOLL, E. C; OLIVEIRA, G. A; GRUBER, G. A; LEME, M. O. Guindaste 
com associação de polias (Roldana). Disponível em: 
https://www.sorocaba.unesp.br/Home/Extensao/Engenhocas/Os_Incalculaveis_-
_Roteiro_Final.pdf 
 
PRADO, A. C; SANTOS, C. R; LIMA, J. L. A; NETO, M. S. N. Equipamentos 
portuários de movimentação de contêineres: Portêiner e guindaste móveis 
sobre pneus. Disponível em: https://www. 
http://www.fatecguaratingueta.edu.br/fateclog/artigos/Artigo_129.PDF 
 
REIS, R. H; Segurança nos equipamentos de transporte vertical. 2010. 31f. 
Monografia (Departamento de Engenharia Civil e Ambiental) – Universidade de 
Taubaté, Taubaté, 2010. 
 
VANIEL, B. V; ALMEIDA, L. D. Experimento de equilíbrio: Sistemas de forças e 
polias. 1995, 8f. Iniciação Científica (Departamento de Física) – Universidade Federal 
do Rio Grande, Carreiros, 1995 
 
 
 
 
 
https://revistamt.com.br/Materias/Exibir/o-nascimento-dos-guindastes
https://www.lagrangecrane.com/blog/how-do-cranes-work-simple-machines-mechanical-advantage/
https://www.lagrangecrane.com/blog/how-do-cranes-work-simple-machines-mechanical-advantage/
https://www.sorocaba.unesp.br/Home/Extensao/Engenhocas/Os_Incalculaveis_-_Roteiro_Final.pdf
https://www.sorocaba.unesp.br/Home/Extensao/Engenhocas/Os_Incalculaveis_-_Roteiro_Final.pdf
http://www.fatecguaratingueta.edu.br/fateclog/artigos/Artigo_129.PDF