PTG 3Semestre - Estudo de elevadores Pneumáticos

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UNIVERSIDADE ANHANGUERA – UNIDERP
CENTRO DE EDUCAÇÃO À DISTÂNCIA
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
ANDRÉ ALVES DE SANTANA – RA33893048
DOUGLAS MORGADO DOS SANTOS – RA33892732
JUAREZ SOUZA SILVA – RA33894293
		
PRODUÇÃO TEXTUAL
O ESTUDO DE ELEVADORES PNEUMÁTICOS
(Trabalho) apresentado ao Curso de Engenharia 03° Semestre 2022, Campus Vergueiro, Universidade Anhanguera, como requisito parcial para a obtenção do título de Engenheiro.
Tutor: Renan Lopes
são bernardo do campo
2022
Dedicatória
 Aos nossos familiares dedicamos a execução desse trabalho,
 pois deixamos de estar juntos com eles para tornar esse trabalho possível, 
para eles todos os créditos ...
Agradecimentos
	A equipe de trabalho, nossa organização tornou o desafio de lidar com o tempo possível.
	Ao Prof. Renan Lopes, pela dedicação nas correções e orientações neste período de aprendizado, que mudou nossa visão sobre a sala de aula a distância.
	Aos colegas que tornaram um período de longa dedicação em algo divertido, em tempos difíceis de pandemia, conseguimos colaborar uns com os outros e tornar possível a execução desse trabalho.
“A força não provém da capacidade física. Provém de uma vontade indomável”
Mahatma Gandhi.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO………………………………………………………............………………….6
2 DESENVOLVIMENTO……………………………………………………..........……..…….7
2.1 TAREFA 1: ESTUDANDO O MOVIMENTO DE INÉRCIA……………………......7
2.2 TAREFA 2: PRESSÃO TRANSMITIDA PARA ELEVAÇÃO DE CARGA....…….9
2.3 TAREFA 3: ANÁLISE DE TENSÃO ...................................................………11
2.4 TAREFA 4: ANÁLISE DE CIRCUITO .........................................................14
3 CONSIDERAÇÕES FINAIS ………………………………………………...........…………16
4 REFERÊNCIAS………………………………………………………………….............……..16
2
1 INTRODUÇÃO
A proposta de Produção Textual terá como temática o estudo dos elevadores pneumáticos. Esta temática visa trabalhar de forma interdisciplinar os conteúdos das disciplinas do semestre corrente, demonstrando a relação prática das disciplinas nas atividades que serão desenvolvidas no cotidiano profissional.
A Situação Geradora de Aprendizagem (SGA) é definida através do exemplo da “ENG Elevadores”, uma empresa fictícia que oferece soluções inteligentes para transporte vertical, atuando na fabricação de elevadores, com tecnologia de ponta e profissionais altamente qualificados. É especializada na produção e manutenção de elevadores pneumáticos residenciais. Esses elevadores dependem das mudanças de pressão do ar para transportar passageiros para cima e para baixo em vários níveis dentro de um edifício, sendo indicados para prédios com até 4 andares.
Considerando o contexto apresentado dentro da Situação-problema (SP), este trabalho tem o objetivo de desenvolver estudos relacionados ao funcionamento deste elevador, bem como encaminhar um relatório técnico, contendo os resultados deste estudo, na forma das tarefas que se seguem abaixo.
2 DESENVOLVIMENTO 
Para se ingressar no programa de iniciação científica do curso, que é ofertado pela universidade, é necessário realizar a inscrição em um processo seletivo, cuja avaliação se dará por meio da apresentação de um projeto descrito em edital. Segundo o edital o projeto consiste no estudo do movimento de inércia, pressão transmitida para elevação de carga, análise de tensão e análise de circuito.
Sabendo-se disso, a seguir são apresentados 4 tópicos referentes ao projeto de estudo de elevadores pneumáticos, esses tópicos são: 2.1 Estudo do movimento de inércia; 2.2 Pressão transmitida para elevação de carga; 2.3 Análise de tensão e 2.4 Análise de circuito.
2.1 Estudo do movimento de inércia
Como primeira etapa do desenvolvimento do projeto deve-se calcular o momento de inércia da cabine do elevador. O conceito de inércia considera o movimento de rotação, e se refere a um objeto que roda em torno de um eixo tende a permanecer rodando em torno desse mesmo eixo, a menos que sofra algum tipo de interferência externa. Em um primeiro momento foi realizado um esboço de uma cabine com o formato cilíndrico, cuja altura é de 3 metros e a base é delimitada pela curva 𝑥2+𝑦2=4. Considerando essas informações e que a densidade do material da cabine do elevador é C, calcula-se o momento de inércia do elevador em relação ao eixo 𝒛. E, após o cálculo, discute-se sobre alguns pontos.
(a) Por que no estudo de corpos rígidos devemos levar em consideração o momento de inércia?
De acordo com Pesce (2004), do ponto de vista cinemático, um Corpo Rígido (C.R.) pode ser definido como um corpo material que guarda a propriedade de invariância de distância relativa entre quaisquer pontos que o constituam. Esta é a propriedade fundamental de um C.R. Trata-se, obviamente, de uma idealização, um modelo da realidade, porquanto inexistem, senso estrito, corpos materiais totalmente indeformáveis. Um sólido admitido indeformável concretiza o conceito de um C.R. A hipótese de indeformabilidade é, no entanto, plausível quando os deslocamentos relativos são física e matematicamente desprezíveis face a escalas de comprimento outras que caracterizam o problema em estudo; por exemplo, escalas do movimento do corpo como um todo. Embora aparentemente bastante restritiva, a hipótese de C.R. encontra aplicações práticas de grande relevância. O estudo dos movimentos de um navio quando sujeito à ação das ondas do mar, por exemplo, é em geral conduzido dentro da premissa de C.R. O mesmo pode ser dito quando do estudo do voo de aeronaves e naves espaciais, do movimento de veículos automotores, rotores e mecanismos flexíveis em geral. O princípio da solidificação é então aplicado, e o movimento é estudado, sob hipótese de pequenos deslocamentos relativos, como composto por um movimento de corpo rígido atuado por forças e momentos de força associados a tais deslocamentos (PESCE, 2004).
(b) Você calculou o momento do elevador vazio. A presença de pessoas dentro elevador irá alterar seu momento de inércia? E a massa do elevador?
Não. Em mecânica, o momento de inércia, ou momento de inércia de massa, expressa o grau de dificuldade em se alterar o estado de movimento de um corpo em rotação. O momento de inércia desempenha na rotação um papel equivalente ao da massa no movimento linear.
2.2 TAREFA 2: PRESSÃO TRANSMITIDA PARA ELEVAÇÃO DE CARGA
Nessa etapa do desenvolvimento do projeto, descreve-se conceitualmente como seria o mecanismo pneumático do elevador, para poder projetá-lo conforme as especificações finais do projeto. Dessa forma, para que todos fiquem à parte dos conceitos que serão empregados, uma situação simples foi colocada em discussão para análise: um elevador hidráulico/pneumático para levantar um objeto com uma determinada massa, levando em consideração a força aplicada no pistão, conforme a figura 1.
Figura 1: desenho esquemático do elevador. Fonte: adaptado do material.
O elevador está projetado para levantar um objeto com uma massa de 1000 kg. Dessa forma:
a) Apresente e conceitue a lei que atua em sistemas como o descrito na figura 1.
O cientista francês Blaise Pascal (1623-1662) enunciou, em 1653, o “princípio de Pascal” que explicava que, se a pressão existente na superfície do líquido fosse aumentada de uma maneira qualquer - por um pistão agindo na superfície superior, por exemplo - a pressão P em qualquer profundidade deve sofrer um aumento exatamente da mesma quantidade. O princípio de Pascal pode ser enunciado da seguinte forma: “Qualquer acréscimo de pressão exercido num ponto de um fluido (gás ou líquido) em equilíbrio se transmite integralmente a todos os pontos desse fluido e às paredes do recipiente que o contém.” Esse princípio também pode ser escrito como: “O acréscimo de pressão produzido num líquido em equilíbrio transmite-se integralmente a todos os pontos do líquido." (BERGAMIM, 2007).
b) Considerando que a área do pistão de entrada da força (pistão menor) seja A1 = 10 cm2 e a área do pistãode saída, onde o objeto será levantado, de A2 = 100 cm2, apresente a força aplicada no pistão (F1).
2.3 TAREFA 3: ANÁLISE DE TENSÃO
Na análise e discussão do desenvolvimento do novo projeto descrito na SGA, uma das etapas mais importantes é compreender qual o carregamento máximo atuante na estrutura, na condição de lotação (elevador + passageiros), para validar o material adequado para o cabo de iça mento do elevador, buscando melhor custo-benefício, atendendo as condições de segurança através das descrições do projeto pela análise das propriedades mecânicas do material. 
Para análise da tensão no cabo de iça mento do elevador, o projeto em desenvolvimento considera que em capacidade máxima, com 4 pessoas, a massa total (elevador + 4 passageiros) é de 1000 kg. Sendo assim:
a) Analise as forças que atuam no conjunto da estrutura que compõe o elevador e descreva quais as forças atuantes, bem como a definição de cada uma delas e a região de atuação.
Figura 2: forças em elevador parado. Fonte: os autores.
Fr = N – P
Fr = 0 e N = P
Portanto, N = m. g
Figura 3: forças em elevador subindo acelerado ou descendo com movimento retardado. Fonte: os autores.
N>P
Fr = m.a
Fr = N – P
m.a = N – m.g
N = m.a + m.g
N = m (a + g)
Figura 4: forças do elevador subindo com movimento retardado ou descendo acelerado. Fonte: os autores.
A aceleração agora é negativa.
P>N
Fr = -m.a
Fr = N – P
-m.a = N – m.g
N = m.g – m.a
N = m(g-a)
b) Utilizando um coeficiente de segurança de 12, calcule a tensão admissível no cabo de aço de içamento para um diâmetro nominal do cabo de 8mm.
c) Se for utilizado, nesse projeto, cabo de aço e alma de aço (8 x 19), cujo módulo de elasticidade é dado por 6,5 GPa, apresente o alongamento do cabo, quando estiver em solicitação, considerando seu comprimento inicial de 25m.
2.4 TAREFA 4: ANÁLISE DE circuito
O projeto considera que serão necessários pontos de luminosidade no interior do elevador, bem como uma central de comando para sua operação. Para isso, torna-se necessário projetar 2 circuitos elétricos: um para a luminosidade e outra para central de comando. 
Como circuitos elétricos comerciais podem ser bastante complexos, nessa etapa do projeto, se analisam algumas informações de circuitos. Para isso, foi fornecido um circuito genérico, como o mostrado na figura 5, para o desenvolvimento da atividade.
Figura 5: circuito elétrico com várias malhas. Fonte: adaptado do material.
Com isso:
a) Descreva os três elementos essenciais contidos em um circuito: nós, ramos e malhas.
De acordo com Santana (2021):
Nó: É um ponto do circuito comum a dois ou mais elementos. É um ponto onde corrente elétrica se divide. Um nó engloba todos os pontos de mesmo potencial.
Ramo: É um “caminho” entre dois nós. Contém componente simples como resistores, fontes, capacitores etc.
Malha: É o laço que não contém nenhum outro laço. Um laço pode conter várias malhas.
b) O que é uma associação em série? Explique e exemplifique.
De acordo com Reyes (2020), na associação em série, os resistores são ligados um em seguida do outro, de modo a serem percorridos pela mesma corrente elétrica.
Todos os resistores são percorridos pela mesma corrente i.
i = i1 = i2 = i3
A tensão total (ddp) U aplicada a associação é a soma das tensões em cada resistor.
U = U1 + U2 + U3
Para obter a resistência do resistor equivalente, somam-se as resistências de cada resistor
RS  R1  R2  R3
As potências dissipadas são diretamente proporcionais às respectivas resistências
2 P  R.i
Exemplo: lâmpadas de árvore de Natal.
c) O que é uma associação em paralelo? Explique e exemplifique.
De acordo com Reyes (2020), na associação em paralelo, os resistores são ligados de tal maneira, que todos ficam submetidos à mesma diferença de potencial. A corrente total fornecida pelo gerador é a soma das correntes em cada um dos resistores.
Todos os resistores são submetidos a ddp U.
U = U1 = U2 = U3
	A corrente total de intensidade i é a soma das correntes em cada resistor associado.
i = i1 + i2 + i3
As potências dissipadas são inversamente proporcionais às respectivas resistências
P = U2 / R
A resistência equivalente é menor que a resistência do menor resistor.
Exemplo: instalação residencial.
3 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O presente trabalho foi de extrema importância para o entendimento prático de técnicas e conhecimentos vistos em sala de aula, de maneira teórica.
A Situação Geradora de Aprendizagem (SGA) foi executada através do exemplo da “ENG Elevadores”, uma empresa fictícia que oferece soluções inteligentes para transporte vertical, atuando na fabricação de elevadores, com tecnologia de ponta e profissionais altamente qualificados.
Este trabalho teve o objetivo de desenvolver um relatório técnico contendo os resultados do estudo, de forma a exemplificar o dia a dia profissional no ramo de dimensionamento de elevadores e, com isso, propiciar maior entendimento das complicações e problemáticas da área.
Com este estudo de caso, foi possível compreender as ações tomadas no ramo de engenharia, bem como as dificuldades intrínsecas encontradas nas diferentes funções da profissão.
4 REFERÊNCIAS
BERGAMIM, J. P. C. Princípio de Pascal em um Experimento Autoexplicativo. Universidade Estadual de Campinas, Campinas – SP, 2007.
CIMAF. Manual Técnico de Cabos. Disponível em:
https://api.aecweb.com.br/cls/catalogos/aricabos/CatalogoCIMAF2014Completo.pdf. Acesso em: 11 de agosto de 2022.
PESCE, C. P. Dinâmica dos corpos rígidos. Departamento de Engenharia Mecânica, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, novembro de 2004.
REYES, N. Associação de resistores. Disponível em: https://nelsonreyes.com.br/Associa%C3%A7%C3%A3o%20de%20Resistores.pdf. Acesso em: 12 de agosto de 2022.
SANTANA, A. C. Análise de circuitos. Eletrotécnica, UFOP. Disponível em: http://professor.ufop.br/sites/default/files/adrielle/files/aula_3.pdf. Acesso em: 11 de agosto de 2022,