APS Guindaste com roldanas - Trabalho final

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UNIP – UNIVERSIDADE PAULISTA 
 
 
 
 
 
ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA: 
Guindaste com roldanas 
 
David Jose Ribeiro Dos Santos 
Eduardo Anderson Pacheco de Almeida 
Heitor Fernandes Pontes 
Kelvin da Silva Brandão 
Otavio Quintanilha de Meneses 
Whandson de Souza Alves Moreira 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Santana de Parnaíba – SP 
2022 
UNIP – UNIVERSIDADE PAULISTA 
 
 
 
 
 
ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA: 
Guindaste com roldanas 
 
 
David Jose Ribeiro Dos Santos – N673575 / EM5P06 
Eduardo Anderson Pacheco de Almeida – N657JA-2 / EM5P06 
Heitor Fernandes Pontes – N592JA8 / EM5P06 
Kelvin da Silva Brandão – F258CD9 / EM5P06 
Otavio Quintanilha de Meneses – N587296 / EM5P06 
Whandson de Souza Alves Moreira – F33GCG8 / EM4P06 
 
 
 
 
Trabalho escrito, como 
um dos pré-requisitos para obtenção de 
nota na matéria de Atividades práticas e 
supervisionadas. 
 
 
 
Santana de Parnaíba – SP 
Sumário 
 
1.INTRODUÇÃO ........................................................ 1 
2.OBJETIVOS ............................................................ 2 
3.DESENVOLVIMENTO TEÓRICO ........................... 3 a 8 
 3.1 Guindaste ........................ 3 a 5 
3.2 Roldanas ......................... 6 a 8 
4.ETAPAS DE CONSTRUÇÃO ................................. 9 a 19 
 4.1 Desenho técnico ............. 9 
 4.2 Cálculos utilizados .......... 10 e 11 
 4.3 Materiais utilizados ......... 12 
 4.4 Passo a passo ................ 13 a 19 
5.RESULTADOS DOS TESTES PRELIMINARES ...... 20 e 21 
6.PLANILHA DE CUSTOS ........................................... 22 
7.CONCLUSÃO ............................................................ 23 
8.REFERÊNCIAS .......................................................... 24 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 
 
1.Introdução 
 
 Com a grande dificuldade de movimentar cargas de elevada massa (pesadas) 
os povos de todo mundo sempre buscaram alternativas para sanar essa dificuldade, 
seja utilizando escravos ou com a engenharia, sempre pensando em como chegar a 
um “facilitador”. 
 Neste trabalho iremos falar sobre uma das maiores invenções da engenharia, 
não só pelo seu feito, mas também pelo seu tamanho, guindastes, que com a 
combinação de polias/roldanas se transforma em uma das máquinas essenciais ao 
humano para se movimentar cargas. 
 São utilizadas em indústrias, portos ou qualquer local que precise de 
movimentações de elevadas cargas. Seus primeiros surgimentos se dão de fato no 
império romano, porém, não sabem ao certo seu aparecimento, apenas pequenas 
ideias desde o Egito antigo. Junto a evolução industrial os guindastes passaram por 
grandes reformulações, desde começarem a usar ferro fundido e abandonarem a 
madeira a criarem máquinas a vapor para seu melhor rendimento, dando um grande 
salto em sua evolução. 
 Guindastes não são acompanhados sozinhos, junto a eles vem a associação 
de polias/roldanas que geram uma grande diminuição no esforço para se erguer 
elevadas cargas, isso devido aos estudos de Arquimedes em máquinas simples. 
Arquimedes de Siracusa (287 a.C. – 212 a.C.) “Dai-me um ponto de apoio e levantarei 
o mundo”. 
 Nosso trabalho mostrará não só a história destas criações, mas também a 
criação real de um conceito de guindaste com polias/roldanas, desde o desenho 
técnico até o passo a passo de sua construção. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
 
2.Objetivos 
 
 Temos como objetivo projetar e construir um guindaste com roldanas, 
suportando pesos de 50 e 100 N, no qual um cabo ligado a um dinamômetro deve 
mostrar cargas entre 200 e 400 g. O guindaste deve ser articulável e apresentar 
nivelamento com contrapeso. Explicar o funcionamento de um guindaste e roldanas, 
como seu surgimento e tipos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
3.Desenvolvimento teórico 
 3.1 Guindaste 
 
 Não se sabe ao certo quem idealizou ou inventou o guindaste, mas há indícios 
de algo parecido desde o antigo Egito, utilizando apenas um sistema de cordas e 
rodas facilitando a movimentação de grandes blocos em trechos inclinados. Esse 
sistema não é classificado como guindaste, porém nos dá uma ideia da facilidade que 
pode nos trazer para movimentar grandes cargas. 
Antigo Egito 
 
Fonte da imagem: https://blogunigranead.com/graduacao/como-foram-construidas-as-
piramides-do-egito 
 
 Estudos apontam que na Grécia utilizava um sistema que os blocos de pedra 
dos templos gregos foram içados por um dispositivo de elevação, esses blocos havia 
ranhuras onde os cabos eram passados e apoiado para que fosse içado e apoiado 
por mecanismo de içamento. 
Templo grego 
 
Fonte da imagem: https://pixnio.com/pt/viagens/parthenon-antiga-grego-templo-deusa-
athena 
 
 
4 
 
 Depois de certo tempo, os romanos adotaram esse tipo de içamento e 
aprimoraram em estruturas mais robustas e que elevavam grandes quantidades de 
peso, onde a construção civil obteve um ápice, surgindo grandes construções. Os 
relatos do surgimento de guindastes vêm de dois estudiosos, o arquiteto romano 
Vitrúvio (80 a.c. – 15 a.c.) e o matemático Héron de Alexandria (10 d.c. – 80 d.c.), 
esboços destes primeiros guindastes dizem que eram compostos apenas por estacas 
fincadas no chão, onde davam sustentação para outra estaca que era erguida por 
cabos, cabos esses que erguiam os pesos onde eram manipulados por um molinete 
ao lado do guindaste. 
Guindaste da Roma antiga 
 
Fonte da imagem: https://pt.quora.com/Como-os-antigos-romanos-construíam-torres-tão-
altas-para-sustentar-seus-aquedutos 
 
 Por muitos anos os guindastes não sofreram grandes alterações, foi a partir da 
revolução indústria, para ser mais específico na metade do século 18, as 
características dos guindastes foram sendo desenvolvidas no decorrer da revolução 
com processo bem lento. Neste mesmo período foi desenvolvido sistema de cálculos 
estrutural e de resistência dos materiais gerando uma grande evolução no processo 
construtivos. 
 No mesmo período surge o ferro fundido, um material novo onde se aplicavam 
aos guindastes. Em 1834 os primeiros engenhos passam a utilizarem o ferro fundido, 
e com isso afirma-se que o aceleramento do processo de evolução dos guindastes 
ocorre devido as necessidades dos portos. No ano de 1839 começaram a utilizar o 
aço na construção naval, onde a necessidade de um guindaste mais robusto 
apareceu. 
 Já que a madeira era muito utilizada na época, não estavam preparados para 
abandonar o material, e então, decidiram implementar reforços metálicos, uma 
mudança não tão grande na construção do guindaste, mas, viável para sua evolução. 
 William Fairbairn, inventou e patenteou um guindaste com acionamento manual 
e capacidade de içar 12 toneladas, chamado de guindaste a vapor, que foi de grande 
eficiência, já que atendia as necessidades para os navios. Começaram também a ser 
fabricados guindastes com capacidades maiores que 12 toneladas com acionamento 
manual e capacidade de conversão a vapor. 
 
5 
 
 Como exemplo de seu uso, em 1870, o porto de Bristol, na Inglaterra, estava 
passando por um momento de impasse, onde precisava de guindastes que 
aguentassem muita carga. Foi aí que a direção do porto passou a utilizar o guindaste 
a vapor, pois seu uso estava sendo muito mais viável por aguentar mais carga dos 
vagões ferroviários até os navios. Aqui foi um dos grandes passos para o 
desenvolvimento de guindastes maiores e mais robustos. 
 Alguns anos se passaram, e em 1874, surge um equipamento que contribui 
com a aceleração do processo de evolução dos guindastes: a treliça. Nela foi capaz 
de se encontrar o equilíbrio para produção dos guindastes, pois seu custo é barato e 
é muito leve, tornando a estrutura principal de guindastes. 
Guindaste de tempos atuais 
 
Fonte da imagem: https://pixabay.com/pt/photos/guindaste-vermelho-paraíso-86978/ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
3.2Roldanas 
 
 Roldanas ou polias são rodas no qual se tem funções bem simples, como a de 
levantar, sustentar e movimentar diversos objetos, em que a aplicação de forças é 
diminuída conforme o arranjo dessas polias/roldanas. 
 O primeiro conceito dessas roldanas apareceu nas criações de Arquimedes, 
que projetou esse sistema nos portos, onde ajudava os marinheiros a movimentar 
cargas com extrema facilidade, aumentando a produtividade dos portos. Contudo, ela 
nos dá uma desvantagem, em que quanto mais roldanas tiverem no sistema, mais 
corda ou cabo terá que ser puxado. 
 Portanto, vamos explicar como funciona essas roldanas e qual a explicação 
para que diminuam o esforço exercido para levantar cargas pesadas sendo usada até 
os dias de hoje. 
 
 
Arquimedes de Siracusa (287 a 212 a.C.) 
Fonte da imagem: https://pixabay.com/pt/vectors/arquimedes-história-antiguidade-
1275880/?download 
 
 
 
7 
 
Tipos de roldanas 
 
 As roldanas são simplesmente rodas com uma pequena cavidade em torno 
dela, onde são passadas as cordas ou cabos, em que a fazem girar no seu próprio 
eixo, posteriormente sendo fixadas em suportes como ganchos ou tetos. Apresentam 
algumas características dependendo do seu uso, onde apresentam dois tipos mais 
comuns, a polia fixa e a móvel. 
 
 Fixas: Sua única função é inverter o sentido da força na qual está sendo 
aplicada na corda, não reduzem o esforço que é necessário para erguer corpos, 
apenas facilitando o levantamento de pesos. 
 Aplicando uma força de “n” para baixo na corda (puxar), a polia irá apenas 
transferir essa força para a outra ponta da corda, sem fazer nenhuma redução, 
somente invertendo o movimento, na qual irá erguer um corpo. Basicamente se puxar 
para baixo o objeto irá subir. 
 Sendo assim, pouco utilizada, sempre vai vir acompanhada das polias móveis 
para se aproveitar da vantagem mecânica delas. 
 
Polia fixa 
 
Fonte da imagem: autoria própria. 
 
 
 Móveis: Nas móveis a um funcionamento um pouco diferente das fixas, ela 
não fica presa como nas fixas e sim solta para ter livre movimento (por isso o nome 
de móvel). Elas também nos dão uma vantagem que a torna como principal conceito 
de funcionamento e utilização das polias, sendo capaz de diminuir o esforço exercido 
para levantar pesos. 
 
8 
 
 O conceito é simples, basicamente ela divide o esforço pela metade para cada 
polia móvel utilizada, por isso sempre veremos um conjunto de fixas e móveis em 
aplicações de projeto (esse conjunto também é conhecido como talha exponencial), 
porém, se algo ganha na natureza o outro perde, então um dos efeitos causados por 
essas polias além de diminuir pela metade o esforço é o aumento de corda que deverá 
ser puxada para levantar o peso. 
 O equacionamento também é simples, temos uma força F e um peso P, se pela 
definição de polia móvel ela divide pela metade o esforço então a equação fica: 
F = 
𝑷
𝟐
 
 E isso se aplica a todas as móveis no sistema, então o 2 ficará elevado ao 
número de polias que estão em uso, logo 2n, “n” sendo o número de polias. Então a 
fórmula para calcular o esforço que será exercido é: 
F = 
𝑷
𝟐𝒏
 
 O comprimento da corda que será puxado aumenta com o número de polias, 
se for puxado 2 metros de corda e tiverem duas polias móveis, o peso só se erguera 
1 metro, ficando uma relação H = 
𝐿
𝑛
, “H” a altura que o peso se erguerá, “L” o 
comprimento que foi puxado e “n” o número de polias. 
 Um exemplo, se tivermos que erguer um peso de 100 N utilizando 3 polias 
móveis e 1 fixa, qual será o esforço exercido para erguer o peso? 
 F = 
𝑃
2𝑛
 
P = 100 N F = 
100
23
 = 
100
8
 = 12,5 N 
n = 4, sendo 3 móveis 
O esforço exercido será de 12,5 N. 
 
Polia Móvel 
 
Fonte da imagem: Autoria própria. 
 
 
9 
 
4.Etapas de construção 
 4.1 Desenho Técnico 
 Para a elaboração do projeto do guindaste com roldanas foi preciso criar um 
desenho técnico, no qual nos guiará na construção e apresentação do projeto. 
 Lateral: Frontal: 
 
 
 Superior: Em perspectiva: 
 
 
 
 
 
10 
 
4.2 Cálculos utilizados 
 Polias/Roldanas 
 No desenvolvimento teórico deste trabalho, apresentamos uma fórmula para 
calcular a força que será exercida com envolvimento de polias fixas e móveis, 
conhecida como talha exponencial. Na elaboração do projeto, o grupo optou por fazer 
um arranjo de roldanas com duas fixas, 4 móveis para o peso de 50 N e adicionou 
mais uma para o peso de 100 N, totalizando um total de 7 roldanas. 
 Vamos demonstrar agora, por meios de cálculos, como chegamos a esse 
raciocínio de utilizar a talha exponencial: 
 
 Para calcular a força a ser exercida com um arranjo de roldanas utilizaremos a 
fórmula F = 
𝑃
2𝑛
, sendo: 
F= força 
P= peso 
N= número de polias 
 
 O primeiro peso é o de 50 N, no qual após conversões de unidade de medida, 
tem que apresentar entre 200 e 400 gramas no dinamômetro. Para facilitar, vou 
converter 200/400 gramas para Newton, ficando: 
0,2.10 = 2 N e 0,4.10 = 4 N 
 E agora, utilizaremos a fórmula F = 
𝑃
2𝑛
 para achar o número de polias que vai 
reduzir o peso entre 2 e 4 N: 
Com 2 polias: 
F = 
50
22
 = 12,5 N, logo não ficando entre 2 e 4 N, não sendo possível a utilização de 2 
polias. 
 
Com 4 polias: 
F = 
50
24
 = 3,125 N, ficando entre 2 e 4 N e sendo suficiente para se utilizar com este 
peso de 50 N. 
 
 Já o segundo peso é de 100 N, ficará mais fácil achar o número de polias para 
ele, começaremos com 4, ficando: 
Com 4 polias: 
 
11 
 
F = 
100
24
 = 6,25 N, não sendo possível utilizar 4 polias, pois não ficou entre 2 e 4 N. 
Com 5 polias: 
F = 
100
25
 = 3,125 N, ficando entre 2 e 4 N e sendo suficiente para se utilizar com este 
peso de 100 N. 
 
 Concluindo, para o peso de 50 N, 4 polias é o suficiente e vai apresentar 312,5 
g no dinamômetro e para o peso de 100 N, 5 polias é o suficiente para apresentar as 
mesmas 312,5 g no dinamômetro. 
 
 
 Contrapeso 
 Para o contrapeso iremos utilizar a fórmula da alavanca F1.D1 = F2.D2 e assim 
saber uma aproximação do contrapeso para equilibrar o braço do guindaste. A maior 
parte do guindaste possui D1 = 60 cm e F1 = 0,908 kg e a menor parte possui D2 = 20 
cm. Agora vamos aos cálculos: 
 F1 = 0,908kg F1.D1 = F2.D2 
 D1 = 60 cm F2 = 
𝐹1.𝐷1
𝐷2
 = 
0,908.60
20
 = 2,724 kg 
 D2 = 20 cm 
 Ou seja, para equilibrar a barra teremos que utilizar um contrapeso de 
2,724kg. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
4.3 Materiais utilizados 
 Conforme toda construção, necessitamos de materiais para iniciar sua 
construção, alguns materiais foram de difícil acesso e outros achamos em qualquer 
loja de materiais de construção, mas com outros tivemos alguns problemas de 
empenamento ou de estar com algum defeito. 
 Os consertos dos materiais com defeitos foram feitos com certa facilidade, 
então podemos listar com tranquilidade todos os materiais utilizados. 
 Para facilitar o entendimento dos materiais e ferramentas utilizadas vamos 
utilizar tabelas. 
 
Materiais utilizados: 
Tipo de material Quantidade 
MDF/tábua 9 
Mão Francesa 4 
Polias 7 
Fio de nylon de 2mm 1 
Parafusos 46 
Parafuso de 10cm 1 
Tinta spray - 
Cantoneira 18 
Cola de madeira - 
Garrafa pet 4 
Areia - 
Ganchos 9 
Dinamômetro 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 
4.4 Passo a passo da construção 
 
 Nosso principal objetivo é construir o guindaste, então elaboramos um projeto 
simples e funcional, sem nenhum tipo de detalhe para não atrapalhar o objetivo 
principal, com isso em mente seguimos os seguintes passos: 
 
 Começamos analisando o desenho técnico para traçar e cortar nas medidas 
exatas como mostra a imagem 1, depois de analisadocortamos as tábuas conforme 
o desenho técnico pedia (imagem 2). 
Imagem 1 
 
 
Imagem 2 
 
 
 
 
14 
 
 Depois de cortado furamos e parafusamos as tábuas juntas para forma a viga 
vertical do guindaste (imagem 3 e 4). 
 
Imagem 3 
 
 
Imagem 4 
 
 
 
 
15 
 
 Feito isso, fixamos a viga vertical na base com 3 mãos francesas para dar o 
apoio necessário a viga (imagem 5 e 6). 
 
Imagem 5 
 
 
Imagem 6 
 
 
 Depois traçamos o furo que vai dar o apoio necessário para o giro do braço do 
guindaste (imagem 7) e furamos (imagem 8). 
 
 
16 
 
Imagem 7 
 
 
Imagem 8 
 
 
 Com isso, colocamos os “braços” na viga fixando com um parafuso grande 
para saber se vai dar o giro para o braço do guindaste (imagem 9). 
 
 
 
 
17 
 
Imagem 9 
 
 
 Depois disso, colocamos partes de madeira para juntar os dois “braços” do 
guindaste, utilizando cantoneiras e parafusos. (imagem 10) 
Imagem 10 
 
 
 
 
 
18 
 
 Com tudo parafusado juntamos as duas partes para fazer uma só e conectamos 
ao resto da estrutura. (imagem 11 e 12) 
Imagem 11 
 
Imagem 12 
 
 
 
 
19 
 
 Depois disso, colocamos a trava para impedir o movimento do braço e os 
ganchos para fixar as polias. (imagem 13) 
Imagem 13 
 
 Por último, colocamos as polias as fixando com o cabo de 2mm e finalizamos 
a parte prática. (imagem 14, 15 e 16) 
Imagem 14 Imagem 15 
 
Imagem 16 
 
 
20 
 
5.Resultados dos testes preliminares 
 
 Como todo projeto temos que testar sua capacidade de funcionamento, no 
manual desta APS diz que vamos ter que sustentar dois pesos, um de 50 N e outro 
de 100 N, e que indique entre 200 e 400 gramas no dinamômetro. 
 Para o primeiro teste, utilizamos uma anilha de 50 N ou 5kg para saber se a 
estrutura iria aguentar firmemente e não cederia, onde chegamos à conclusão de que 
ela estava pronta já que não cedeu. Aproveitamos para ver se o sistema de polias 
estava funcionado e se os cálculos estavam certos, onde indicou 0,225 g no 
dinamômetro. (imagem 17 e 18) 
Imagem 17 Imagem 18 
 
 
 Agora colocamos mais uma anilha de 5kg para formar 10kg ou 100 N, onde a 
estrutura aguentou firme e não cedeu. O sistema de polias também funcionou e o 
dinamometro indicou 0,245 g. (imagem 19) 
Imagem 19 
 
 
21 
 
 Para facilitar a compreensão dos resultados para o sistema de polias irei montar 
uma tabela. 
Pesos Resultado esperado Resultado obtido 
Peso de 50 N 312,5 gramas 225 gramas 
Peso de 100 N 312,5 gramas 245 gramas 
 
 Chegamos à conclusão dos resultados que a estrutura foi bem projetada e 
construída, já que aguentou os 50 e 100 N necessários para a apresentação e que o 
sistema de polias funciona, porém os resultados práticos não bateram com os 
teóricos, onde desconfiamos ser erro de medida do dinamômetro, pois ele não é 
altamente preciso. 
 E para o contrapeso obtivemos esses resultados: 
 2,725 kg para o contrapeso. 
 4 garrafas utilizadas para nivelamento. 
 Bom nivelamento. 
 
22 
 
6.Planilha de custos 
 
 Para desenvolver o projeto e tirá-lo do papel tivemos que custear um total de 
R$ 283,75, que pode ser verificado através da planilha feita com todos os materiais 
utilizados, as quantidades e seus preços. 
• Certos materiais estão sem preço porque já tínhamos e não precisou ser 
comprado 
• Alguns materiais estão sem a quantidade certa utilizada por não 
sabermos como mensurar a quantidade usada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
23 
 
7.Conclusão 
 
 A fim de iniciar a fabricação do projeto utilizamos conceitos que aprendemos 
durante os semestres, para inicialização do protótipo fomos buscar informações em 
livros, imagens na internet e vídeos, como era algo novo para todos do grupo durante 
o processo de fabricação vieram surgindo dúvidas, dúvidas que foram esclarecidas 
com auxílio do professor. 
 Para iniciar a parte pratica tivemos algumas dificuldades de juntar todos os 
membros em local para montarmos o projeto pois muitos tinha compromissos como 
trabalho e não possuíam tempo para se encontrar em dia de semana, diminuindo 
muito os dias que possuíamos para trabalhar no projeto. 
 Nesse projeto era esperando que o guindaste cumprisse dois objetivos, um 
deles era que o guindaste suportasse duas cargas uma de 50 N e outra de 100 N, 
simultaneamente tinha que mostrar no dinamômetro cargas entre 200 e 400 gramas. 
Outro objetivo era deixar a barra horizontal nivelada utilizando contrapesos. O projeto 
foi concluído com dias de folga antes da apresentação, o que nos permitiu executar 
mais testes para averiguarmos melhor a qualidade da estrutura do projeto. 
 Essa atividade prática supervisionada foi de extrema importância, pois 
acabamos de sair de uma quarentena que durou dois anos e esse foi nosso primeiro 
trabalho prático que nos permitiu colocar em prática conceitos e teorias que viemos 
aprendendo durante esses anos, e em conjunto adquirir experiencias durante a 
fabricação do projeto que iremos levar para nossas vidas profissionais no futuro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
24 
 
8.Referências bibliográficas 
 
Roldanas/polias: 
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/polias.htm 
https://www.todamateria.com.br/polias/ 
André Koch Torres Assis, Arquimedes, o centro de gravidade e a lei da alavanca, 
disponível em: https://www.ifi.unicamp.br/~assis/Arquimedes.pdf 
 
Guindaste: 
https://goingtoup.wordpress.com/2010/12/26/historia-dos-guindastes/ 
https://stringfixer.com/pt/Steam_crane#google_vignette 
https://knightofhammer.blogspot.com/2019/08/tecnologias-comuns-medievais-e-
romanas.html 
http://blogdoguindaste.com.br/2013/07/04/sany-lanca-o-scc8150-guindaste-trelicado-
sobre-esteira-para-150t/ 
https://ciriexabus-cranes.com.br/produtos/pontes-rolantes/ 
https://www.metalgruas.com.br/a-origem-dos-guindastes/ 
https://revistamt.com.br/Materias/Exibir/o-nascimento-dos-guindastes