Trabalho Conclusão de Curso - Igno Gustavo de Paula

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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE 
ESCOLA DE ENGENHARIA 
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
Igno Gustavo de Paula 
 
 
 
Dimensionamento da estrutura de um Guindaste para 
Movimentação de Pequenas Cargas 
 
 
 
 
 
 
 
 
NITERÓI, RJ 
2021 
 
 
IGNO GUSTAVO DE PAULA 
 
 
 
 
DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DE UM GUINDASTE 
PARA MOVIMENTAÇÃO DE PEQUENAS CARGAS 
 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao 
Curso de Engenharia Mecânica da Universidade 
Federal Fluminense, como requisito parcial para 
obtenção do grau de Engenheiro Mecânico. 
 
 
 
Orientadora: 
Stella Maris Pires Domingues 
 
 
 
Niterói, RJ 
2021 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
IGNO GUSTAVO DE PAULA 
DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DE UM GUINDASTE 
PARA MOVIMENTAÇÃO DE PEQUENAS CARGAS 
 
Trabalho de Conclusão de Curso 
apresentado ao Curso de Engenharia Mecânica da 
Universidade Federal Fluminense, como requisito 
parcial para obtenção do grau de Engenheiro 
Mecânico. 
 
Grau: 
Aprovado em 28 de Abril de 2021. 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
___________________________________________ 
Profa. DSc Stella Maris Pires Domingues – UFF 
Orientador 
 
___________________________________________ 
Profa. DSc Fabiana Rodrigues Leta – UFF 
 
___________________________________________ 
Prof. DSc Raul Bernardo Vidal Pessolani – UFF 
 
 
 
Niterói, RJ, 2021. 
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AGRADECIMENTOS 
 Em primeiro lugar, agradeço a Deus todo poderoso pelo dom da minha vida e por todas 
as graças derramadas durante toda a graduação. Não foram poucos os momentos de tribulação, 
porém sempre senti Sua mão a me sustentar e acolher. 
 Agradeço a Nossa Senhora, Maria Santíssima, que sempre me cobriu com o seu manto 
protetor. Principalmente em várias avaliações que eu estava completamente desesperançoso. 
“Totus Tuus Ego Sum Mariae Et Omnia Mea Tua Sunt”. 
 Agradeço a minha amada esposa, Andressa, que foi uma peça primordial para eu 
concluir essa graduação. Em todos os momentos de incertezas, você estava lá para me dar todo 
o suporte para seguir em frente, sendo sempre a minha maior incentivadora. 
 Agradeço aos meus pais, que foram sempre as principais pessoas a quem eu queria 
orgulhar. Vocês foram a base de toda a minha história e dos meus objetivos. Em especial, 
agradeço ao meu pai, que tinha dificuldade de acreditar que o filho do operário se tornaria 
engenheiro e, infelizmente, faleceu em 2016 deixando um enorme vazio em nossas vidas. Sinto-
me triste do senhor não ver esse sonho se concretizar. 
 Agradeço a minhas filhas, Manuela e Alice, que foram as maiores bençãos de Deus em 
minha vida. Sem sombra de dúvidas, vocês são os maiores combustíveis para eu superar todas 
as dificuldades e lutar para ser uma pessoa melhor a cada dia. 
 Agradeço a todo corpo docente da UFF. Não foram poucos professores importantes 
nessa caminhada, porém não posso deixar de destacar, de maneira muito especial a professora 
Stella, que aceitou ser minha orientadora, em um momento que eu estava totalmente sem 
horizonte. E que com toda certeza, levarei em meu coração por toda a minha vida. 
 Por fim, agradeço aos meus sogros, Solange e Rafael, que sempre me apoiaram e me 
trataram, verdadeiramente, como um filho. Ressalto em particular a importância da minha sogra, 
que sonhava com o meu baile de formatura, mas infelizmente nos deixou em 2018. A senhora 
foi uma das peças-chave para essa conclusão de curso. 
 
 
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“Jesus respondeu: ‘As coisas impossíveis aos homens são possíveis a Deus’” 
Lucas 18, 27 
 
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RESUMO 
Equipamentos de movimentação de carga são essenciais para a logística da maioria das 
empresas, sendo um diferencial competitivo. Eles são utilizados para movimentar cargas 
intermitentes de forma automatizada ou manual, com distância variada, e sua principal função 
é transportar e/ou manejar. Existem diferentes tipos de equipamentos para movimentação de 
cargas e a escolha do mais adequado deve levar em conta as necessidades das empresas e suas 
limitações. Esta tomada de decisão pode trazer benefícios como redução de custos, aumento da 
produtividade e consequentemente aumento dos lucros. Dentre estes equipamentos, destaca-se 
o guindaste de coluna giratório, pelo seu fácil manuseio, não necessitando de mão de obra 
especializada, máxima precisão, possibilidade de uso em locais com obstáculos, segurança, 
elevada capacidade de carga, fácil instalação, uso em ambientes internos e externos, além de 
ampla aplicabilidade em diversos ramos industriais. Ademais, é um equipamento com excelente 
custo-benefício, tendo em vista a redução tanto do número de operadores para movimentação 
das cargas quanto do risco de acidente inerentes ao processo. O presente trabalho tem como 
objetivo principal desenvolver um modelo de guindaste de coluna para içamento de cargas de 
até uma tonelada. Para isso, os seguintes passos foram realizados: revisão da literatura a fim de 
verificar o estado da arte e a fundamentação teórica, dimensionamento da estrutura do guindaste, 
análise dos elementos do equipamento, análise de tensões, seleção dos materiais utilizados para 
a fabricação e análise pelo Método de Elementos Finitos através do software SolidWorks, 
análise de custo e logística de montagem e transporte. O guindaste desenvolvido pode ser 
considerado adequado, com bom custo-benefício, além de ter o transporte, montagem e 
operação facilitados. 
Palavras-chave: Guindaste, Estrutura de Aço, Resistência dos Materiais. 
 
vii 
 
 
viii 
 
ABSTRACT 
Cargo handling equipment is essential for the logistics of most companies, being a specific 
differential. They are used to move intermittent loads automatically or manually, with varying 
distances, and their main function is to transport and / or handle. There are different types of 
equipment for handling loads and the choice of the most appropriate should take into account 
the needs of companies and their limitations. This decision-making can bring benefits such as 
reduced costs, increased productivity and, consequently, increased profits. Among these 
equipments, the rotating column crane stands out, for its easy handling, requiring no specialized 
labor, maximum precision, possibility of use in qualified locations, safety, high load capacity, 
easy installation, use in indoor environments. and external, besides wide applicability in several 
industrial branches. Furthermore, it is an equipment with excellent cost-benefit, with a view to 
reducing both the number of operators for handling loads and the risk of accidents inherent to 
the process. The present work has as main objective to develop a model of column crane for 
lifting loads of up to one ton. For this, the following steps were carried out: literature review in 
order to verify the state of the art and the theoretical foundation, dimensioning of the crane 
structure, analysis of the equipment elements, stress analysis, selection of materials used for 
manufacturing and analysis by the Finite Element Method through the SolidWorks software, 
cost analysis and logistics of assembly and transportation. The developed crane can be 
considered adequate, with good cost-benefit, besides having transportation, assembly and 
operation facilitated. 
Keywords: Crane, Steel Structure, Strength of materials 
 
ix 
 
 
x 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
Figura 1. Tipos de máquinas de elevação e transporte, Rudenko (1976) .................... 6 
Figura 2. Classificação por tipo de projeto, Brasil (1985) ........................................... 8 
Figura 3. Guindaste de Coluna Giratório, o autor (2021) .......................................... 18 
Figura 4. Dimensões do guindaste giratório de coluna, o autor (2021) ..................... 19 
Figura 5. Alturas máxima e mínima da articulaçãodo guindaste (mm), o autor (2021)
 .................................................................................................................................................. 20 
Figura 6. Base do guindaste, o autor (2021) .............................................................. 21 
Figura 7. Conexão da base à coluna vertical, o autor (2021) ..................................... 21 
Figura 8. Coluna vertical, o autor (2021) ................................................................... 22 
Figura 9. Bomba hidráulica tipo garrafa 6 toneladas Bonevau, Loja do Mecânico 
(2021) ....................................................................................................................................... 23 
Figura 10. Lança, o autor (2021) ............................................................................... 23 
Figura 11. Guincho de coluna elétrico monofásico Motomil, Loja do Mecânico (2021)
 .................................................................................................................................................. 24 
Figura 12. Rolamento agulha SKF, Loja Brafer (2021) ............................................ 24 
Figura 13. Análise de tensões na posição média (mm), o autor (2021) ..................... 25 
Figura 14. Análise de tensões na posição da altura máxima (mm), o autor (2021) ... 27 
Figura 15. Análise de tensões sobre a lança na posição da altura mínima (mm), o autor 
(2021) ....................................................................................................................................... 28 
Figura 16. Seção transversal da Coluna Vertical em milímetros (mm), o autor (2021)
 .................................................................................................................................................. 30 
Figura 17. Momento de inércia de um tubo retangular .............................................. 31 
Figura 18. Seção transversal da Lança horizontal em milímetros (mm), o autor (2021)
 .................................................................................................................................................. 33 
Figura 19.Diagrama Esforço Cortante e Momento Fletor, o autor (2021) ................ 34 
Figura 20. Vista lateral do guindaste de coluna giratório, o autor (2021) ................. 40 
Figura 21. Vista em perspectiva do guindaste de coluna giratório, o autor ............... 41 
Figura 22. Mapa de Calor da análise de tensões de von Mises sobre o conjunto do 
guindaste, o autor (2021) ......................................................................................................... 42 
Figura 23. Mapa de calor de deslocamento resultante do conjunto guindaste, o autor 
(2021) ....................................................................................................................................... 43 
xi 
 
Figura 24. Mapa de calor da deformação equivalente do conjunto guindaste, o autor 
(2021)........................................................................................................................................ 44 
 
 
 
xii 
 
LISTA DE TABELAS 
Tabela 1. Classes de utilização da estrutura de equipamentos .................................. 12 
Tabela 2. Estados de carga ......................................................................................... 12 
Tabela 3. Estados de tensões de um elemento ........................................................... 13 
Tabela 4. Classificação da estrutura dos equipamentos (ou dos elementos da estrutura) 
em grupos ................................................................................................................................. 14 
Tabela 5. Valores do coeficiente dinâmico para Guindaste com lanças .................... 16 
Tabela 6. Propriedades mecânicas do aço SAE 4340 normalizado ........................... 36 
Tabela 7. Propriedades mecânicas do aço SAE 1040 laminado ................................ 37 
Tabela 8. Orçamento dos principais componentes do guindaste ............................... 45 
Tabela 9. Massa dos elementos do guindaste ............................................................ 46 
 
 
 
 
xiii 
 
 
xiv 
 
LISTA DE SÍMBOLOS 
 
 
𝐴 Área da seção transversal, m² 
𝐵 Base externa da seção transversal, m 
b Base interna da seção transversal, m 
𝐶 Distância da borda a linha neutra, m 
𝐹 Carga, N 
𝐹𝑚á𝑥 Carga máxima, N 
�⃗� Aceleração da gravidade, m/s² 
H Altura externa da seção transversal, m 
h Altura interna da seção transversal, m 
ℎ Distância da base até a força aplicada pelo cilindro hidráulico, m 
𝐼 Momento de inércia da seção transversal, 𝑚4 
𝐼𝑥𝑥 Momento de inércia em relação ao eixo x, 𝑚
4 
𝐼𝑦𝑦 Momento de inércia em relação ao eixo y, 𝑚
4 
𝑚 Massa, kg 
𝑀𝑜 Momento em relação ao ponto O, Nm 
Mx Coeficiente de Majoração, adimensional 
𝑛 Número de ciclos da máquina, h 
𝑃 Peso, N 
𝑃𝑐 Força peso, N 
𝑄 Peso da carga viva, tf 
𝑄ℎ Capacidade horária, tf/h 
𝑅𝐴 Reação no ponto A, N 
𝑅𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 Reação no cilindro, N 
𝑅𝑜 Reação sobre a coluna vertical, N 
SG Solicitações dos elementos do equipamento, N 
SL Solicitações relativas às cargas de serviço, kg 
VL Velocidade de elevação da carga, m/s 
 Coeficiente dinâmico, adimensional 
𝜎𝑎 Tensão admissível, Pa 
𝜎𝑐 Tensão de compressão, Pa 
𝜎𝑒 Tensão de escoamento, Pa 
𝜎𝑚á𝑥 Tensão máxima, Pa 
𝜎𝑟 Tensão de resistência à tração, Pa 
𝜎 Tensão, Pa 
 
xv 
 
SUMÁRIO 
 
Agradecimentos ............................................................................................................. i 
Resumo ........................................................................................................................ vi 
Abstract .....................................................................................................................viii 
Lista de ilustrações ....................................................................................................... x 
Lista de tabelas ........................................................................................................... xii 
Lista de símbolos ....................................................................................................... xiv 
Sumário ...................................................................................................................... xv 
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................... 1 
1.1 Objetivos ....................................................................................................... 3 
1.2 Organização do texto ..................................................................................... 3 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ....................................................................... 4 
2.1 Critérios para a seleção de equipamentos ..................................................... 4 
2.1.1 Fatores técnicos ........................................................................................ 4 
2.1.2 Fatores econômicos .................................................................................. 5 
2.2 Máquinas de elevação e transporte................................................................ 5 
2.3 Máquinas de elevação ................................................................................... 7 
2.4 Guindastes de coluna ou giratório ................................................................. 8 
2.4.1 Vantagens e limitações do uso de guindaste de coluna ............................ 9 
2.4.2 Fornecedores de Guindastes de Coluna: Nacionais e internacionais ........ 9 
3 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DO GUINDASTE DE COLUNA 
GIRATÓRIO10 
3.1 Serviço a ser executado ............................................................................... 10 
3.2 Dimensionamento estrutural .......................................................................11 
3.2.1 Classe de utilização da estrutura de equipamentos ................................. 11 
3.2.2 Estado de Carga ...................................................................................... 12 
xvi 
 
3.2.3 Classificação dos elementos da estrutura do equipamento .................... 13 
3.2.4 Classificação em grupos da estrutura dos equipamentos e seus elementos
 14 
3.2.5 Cálculo da estrutura do equipamento ..................................................... 15 
3.2.6 Casos de solicitação ............................................................................... 17 
4 ANÁLISE DO PROJETO DAS PEÇAS DO GUINDASTE............................. 18 
5 ANÁLISE DE TENSÕES .................................................................................. 25 
5.1 Diagrama de corpo livre para a determinação das tensões máximas .......... 25 
5.1.1 Na Posição Média .................................................................................. 25 
5.1.2 Na Posição da Altura Máxima ............................................................... 27 
5.1.3 Na Posição da Altura Mínima ................................................................ 28 
5.2 Coluna vertical ............................................................................................ 29 
5.3 Lança........................................................................................................... 32 
6 MATERIAIS UTILIZADOS PARA A FABRICAÇÃO ................................... 36 
7 MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS: SolidWorks ...................................... 39 
7.1 Vistas do guindaste de coluna giratório ...................................................... 39 
7.2 Análise de tensões sobre o conjunto do guindaste ...................................... 42 
8 INFORMAÇÕES ADICIONAIS ....................................................................... 45 
8.1 Análise de custo .......................................................................................... 45 
8.2 Dimensões do local de operação ................................................................. 45 
8.3 Logística de transporte e montagem ........................................................... 46 
8.4 Vida útil média ........................................................................................... 47 
9 Conclusões ......................................................................................................... 48 
10 Referências bibliográficas .................................................................................. 49 
 
1 
 
1 INTRODUÇÃO 
Desde os primórdios o homem busca alternativas para a movimentar cargas com o 
menor esforço. Isto tornou-se possível a partir do uso de alavancas, rodas, polias e do plano 
inclinado, transformando o transporte e carregamento de materiais mais fácil, rápido e seguro 
(MOURA, 2005). 
Os primeiros registros do uso dessas técnicas são datados no Egito Antigo em diversas 
aplicabilidades, abrangendo a construção de edifícios, mineração, transporte de água para as 
obras, construção de navios e movimentação de pedras para as estátuas (MOURA, 2005). 
Inicialmente, a movimentação vertical das cargas pesadas era realizada por meio de 
rampas, mas este processo foi logo substituído após o desenvolvimento das alavancas e polias. 
Ainda na Idade Média, começaram a ser utilizados guindastes portuários para manobras de 
carga e na construção de embarcações. Já no fim da Idade Média, Leonardo Da Vinci projetou 
Guindastes de Torre, um dos primeiros guindastes móveis (DOS SANTOS, 2014). 
A priori os guindastes eram confeccionados em madeira e, mais tarde, com o advento 
da Revolução Industrial, passaram a ser produzidos em aço e ferro fundido. Cabe ressaltar que 
esses equipamentos necessitavam de mão-de-obra humana ou animal, e este cenário só foi 
modificado após o desenvolvimento das máquinas a vapor (DOS SANTOS, 2014). 
Atualmente, com a crescente competitividade no mercado, o investimento em logística 
ganha destaque como forma de maximização dos lucros. A logística corresponde ao 
gerenciamento estratégico da aquisição, movimentação e armazenagem de materiais, peças e 
produtos (CHRISTOPHER, 1997). Neste contexto, o uso de equipamentos de movimentação 
de cargas é essencial para a redução no desperdício do tempo na cadeia produtiva (MOURA, 
2005). 
Equipamentos de movimentação de carga são máquinas utilizadas para movimentar 
cargas intermitentes de forma automatizada ou manual, com distância variada, e sua principal 
função é transportar e/ou manejar. Existem diferentes tipos de equipamentos: empilhadeiras, 
transpaletes, guindastes, transelevador, pontes rolantes, comboios e esteiras transportadoras. No 
momento da escolha, as empresas devem levar em conta diversos fatores, dentre os principais: 
demanda, layout do local, modo de armazenagem e espaço disponível. Esta tomada de decisão 
pode trazer benefícios tanto na redução de custos como no aumento da produtividade. 
2 
Dentre os equipamentos citados, destaca-se o guindaste de coluna ou giratório, pelo seu 
fácil manuseio, máxima precisão no transporte de cargas, possibilidade de uso em locais com 
diversos obstáculos, segurança, elevada capacidade de carregamento, fácil instalação, uso em 
ambientes internos e externos, além de ampla aplicabilidade no ramo industrial. Ademais, é um 
equipamento com excelente custo-benefício, tendo em vista a redução tanto do número de 
operadores para movimentação das cargas quanto do risco de acidente inerentes ao processo. 
Cabe ressaltar que a construção deste tipo de equipamento necessita ser cuidadosamente 
calculada e analisada a fim de minimizar os riscos durante as operações (GOMES, 2014). Uma 
das formas de análise utilizada é o método dos elementos finitos por meio de softwares de 
cálculo e modelagem como o SolidWorks, utilizado no presente trabalho. 
 
3 
 
1.1 OBJETIVOS 
Este trabalho tem como objetivo principal desenvolver um modelo de guindaste de 
coluna para levantamento de cargas até 1000 kg. Como objetivos específicos pode-se listar: 
• Análise do estado da arte relativos ao projeto de guindastes de coluna; 
• Desenvolvimento de um modelo de guindaste de coluna para levantamento de motores 
automotivos e pequenas cargas; 
• Análise do modelo de guindaste por meio do software SolidWorks. 
 
1.2 ORGANIZAÇÃO DO TEXTO 
O presente trabalho foi organizado em capítulos com as seguintes temáticas: 
O Capítulo 1 apresenta um texto introdutório sobre as máquinas de levantamento, seu 
breve histórico, motivação do estudo, justificativa e seus objetivos. 
No Capítulo 2 apresenta-se a Fundamentação teórica abordando os critérios de seleção 
de equipamentos, conceito e classificações de Máquinas de Elevação e Transporte, enfatizando 
os guindastes giratórios de coluna 
No Capítulo 3 é realizado o dimensionamento da estrutura do guindaste de coluna, 
com base na NBR 8400. 
O Capítulo 4 apresenta uma análise detalhada do projeto de cada uma das peças do 
guindaste giratório de coluno proposto no presente trabalho. 
Já no Capítulo 5 são apresentados os cálculos de análise de tensões nos componentes 
principais do guindaste projetado. 
 O Capítulo 6 apresenta os materiais selecionados para fabricação do guindaste. 
 No Capítulo 7 apresenta-se a análise do guindaste projetado por meio do Método de 
Elementos Finitos (SolidWorks). 
 No Capítulo 8 são apresentadas informações adicionais, como análise de custo, vida útil 
média, logística de transporte e montagem, além das dimensões mínimas do local de operação. 
 Por fim, as Conclusões apresentam os principais resultados deste estudo e propostas 
para trabalhos futuros. 
4 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
2.1 CRITÉRIOS PARA A SELEÇÃO DE EQUIPAMENTOS 
Diante da ampla diversidade de equipamentos para a movimentação de cargas, as 
empresas devem se atentar para muitos critérios de seleção, que incluem fatores técnicose 
econômicos. Esta tomada de decisão é essencial, pois pode trazer benefícios tanto na redução 
de custos quanto no aumento da produtividade. 
 
2.1.1 Fatores técnicos 
As Máquinas de Elevação e Transporte (METs) apresentam uma grande variedade de 
modelos e, com frequência, as mesmas operações podem ser desempenhadas por diferentes 
aparelhos (RUDENKO, 1976). Dessa maneira, torna-se essencial considerar os fatores técnicos 
a seguir a fim de selecionar o equipamento mais adequado a demanda da operação desejada 
pela empresa. 
Espécie e propriedades de cargas a serem manuseadas. Primeiramente, as cargas pode 
ser classificadas como: unitária ou a granel. Para a carga unitária, devem ser observadas as suas 
características quanto a forma, peso, fragilidade, temperatura etc. Por outro lado, para as cargas 
a granel, que são compostos de um grande número de partículas homogêneas, é interessante 
atentar para outras características, dentre elas: peso específico, propriedades químicas e 
tendência a amassar (RUDENKO, 1976). 
Capacidade horária requerida por unidade. Este tópico está relacionado a eficiência do 
equipamento transportar carga durante o processo. Podendo ser dividido em capacidade horária 
ilimitada ou limitada. No primeiro caso, o equipamento transporta cargas continuamente, como 
pode ser observado em transportadores de ação contínua. Enquanto no segundo caso, as 
máquinas possuem um ciclo com equipamento vazio, por exemplo: os carrinhos motorizados 
ou pontes rolantes (RUDENKO, 1976). 
Direção e distância do percurso. Nesse quesito há de se considerar os movimentos 
necessários para a operação e os equipamentos que irão atender a estas demandas. A direção 
pode ser: vertical, horizontal ou em ângulo com o horizonte. Quanto ao percurso, deve-se 
5 
 
atentar quanto a sua forma (retilíneos ou necessitar a realização de curvas), comprimento, 
posição dos pontos de abastecimento de cargas, ramificação dos postos de descargas 
(RUDENKO, 1976). 
Métodos de empilhar cargas nos pontos iniciais, intermediários e finais. Estes estão 
diretamente relacionados com o tipo de carga (unitária ou a granel), devendo-se pensar de forma 
serão removidas para outros locais. Por exemplo: as cargas podem ser descarregadas 
diretamente sobre veículos ou em tablados, pelos quais serão removidas por outros aparelhos 
de elevação e transporte (RUDENKO, 1976). 
Características dos processos de produção relacionados com a movimentação de 
cargas. Os movimentos dos equipamentos são diretamentes dependentes do processos de 
fabricação e ainda podem estar relacionados com o desempenho de certas operações no 
processo (RUDENKO, 1976). 
Condições específicas do local. Este tema apresenta pontos bastante variados, que 
incluem desde a dimensão e forma da área, projeto e solo do edifício, condições de poeira e 
umidade, presença de vapor ou gases, até mesmo a possível expansão da empresa, espécie de 
energia disponível e segurança. 
 
2.1.2 Fatores econômicos 
A avaliação econômica abrange o capital total dispendido e os custos operacionais. O 
capital total dispendido inclui os custos com o equipamento, montagem, transporte, construção 
para instalação e operação. Enquanto os custos operacionais são relativos a: contratação de 
pessoal e custos com energia elétrica, lubrificação, limpezas, reparos e manutenções. Outro 
fator a ser considerado são as perdas relacionadas a depreciação da carga durante o transporte. 
 
2.2 MÁQUINAS DE ELEVAÇÃO E TRANSPORTE 
As máquinas de elevação e transporte são equipamentos cuja a finalidade é a 
movimentação de cargas em estabelecimentos ou áreas, geralmente em distâncias limitadas, 
permitindo uma constante transferência de carga entre dois ou mais pontos (RUDENKO, 1976). 
De forma mais simplificada, pode-se dizer que elas têm a finalidade de movimentação 
horizontal e vertical de equipamentos e materiais das mais diversas áreas da indústria. 
6 
A transferência de cargas podem ser onshore ou offshore. No primeiro caso, o processo 
ocorre em terra, sendo um procedimento mais simples, com menos riscos e custo mais baixo 
(DOS SANTOS, 2014). Por outro lado, o offshore é a transferência realizada em mar aberto, 
possuindo alta complexidade e elevado risco de acidentes (DOS SANTOS, 2014). 
Os principais tipos de equipamentos de elevação e transporte, agrupadas de acordos com 
as suas características, são apresentados na Figura 1. 
 
 
Figura 1. Tipos de máquinas de elevação e transporte, Rudenko (1976) 
7 
 
2.3 MÁQUINAS DE ELEVAÇÃO 
Existem diversas nomenclaturas para as máquinas de elevação. Sendo assim, é 
necessário evidenciar que, no presente trabalho, são utilizados como sinônimos: máquinas de 
elevação, meios de elevação e máquinas de levantamento. 
“Equipamento de elevação é o grupo de máquinas com mecanismo de elevação, 
destinado a movimentar cargas, principalmente em lotes” (RUDENKO, 1976, p. 5). Da mesma 
forma como existe uma ampla gama de equipamentos de elevação, encontra-se na literatura 
uma variedade muito grande de classificações. No presente trabalho, são apresentadas as 
classificações propostas por Rudenko (1976). 
As máquinas de levantamento podem ser classificadas de acordo com a sua finalidade, 
os tipos de movimentos realizados ou a característica do projeto de fabricação, como pode ser 
observado a seguir. 
A classificação pela Finalidade considera a aplicação do equipamento, ou seja, as 
condições específicas de sua operação. Por exemplo: os guindastes podem ser subdivididos em 
metalúrgicos, de construção, portuários, entre outros. (RUDENKO, 1976). 
A classificação pelo Tipo de movimento considera as características cinemáticas dos 
equipamentos. “A carga é considerada como concentrada em seu centro de gravidade e o grupo 
de máquina é determinado pelo caminho feito pela carga, movimentando-se num plano 
horizontal” (RUDENKO, 1976, p.9). 
Enquanto a organização pelo Tipo de projeto tem base no processo de fabricação, 
considerando, se o equipamento é fabricado de forma seriada ou especial e específica para a 
aplicação industrial (BRASIL, 1988). Esta organização pode ser observada na Figura 2 
apresentada a seguir. 
Uma outra classificação proposta por Rudenko (1976), bem mais generalizada, leva em 
conta a aplicação dos equipamentos dividindo-os em: Maquinário de Elevação, Elevadores e 
Guindastes. No presente trabalho, serão enfatizados apenas os guindastes de coluna, devido ao 
projeto de equipamento proposto. A descrição desta classificação será apresentada no próximo 
tópico. 
8 
 
Figura 2. Classificação por tipo de projeto, Brasil (1985) 
 
2.4 GUINDASTES DE COLUNA OU GIRATÓRIO 
Guindastes são um tipo de máquinas de elevação que “combinam mecanismos de 
elevação, separados por uma estrutura para, apenas, levantar ou elevar e mover cargas, que 
podem estar livremente suspensas ou presas por eles” (RUDENKO, 1976, p. 9). De forma mais 
simplificada, pode-se definir como qualquer máquina de levantamento que possui lança, cuja 
peça básica é um guincho (BRASIL, 1985). 
9 
 
Mais especificamente, os Guindastes giratórios de coluna são aqueles que possuem uma 
coluna que possui dois mancais: um inferior e outro de escora superior. O mancal inferior 
absorve impactos verticais e horizontais. Por outro lado, o mancal de escora superior é projetado 
para receber somente esforços horizontais (BRASIL, 1985). Este tipo de guindaste, além de 
realizar o levantamento de cargas, realiza um movimento de varredura horizontal. 
Os projetos de guindastes giratório de coluna devem seguir as normas técnicas, que 
muitas vezes padronizam tanto as cargas úteis quanto o tamanho dos vãos (BRASIL, 1985). 
Por exemplo, o Instituto Alemão para Normatização (Deutsches Institut für Normung, DIN) 
padroniza as cargas úteis de 0,25-0,50-1,00-2,00-3,20-5,00-8,00-12,5 e 20,00 t e vãos de 4,5-
6,3-8,0-10,0 e 12,5 m (BRASIL, 1985). 
 
2.4.1 Vantagense limitações do uso de guindaste de coluna 
Os guindastes giratórios de coluna possuem muitas vantagens, que incluem desde a 
versatilidade até a facilidade de montagem e instalação. Além disso, são equipamentos 
resistentes, com alta durabilidade e não necessitam de mão-de-obra especializada para 
manuseá-los. Estes equipamentos permitem uma máxima precisão no transporte de cargas, com 
segurança, elevada capacidade de carregamento e alta aplicabilidade no ramo industrial. Ainda 
podem ser utilizados em locais com diversos obstáculos, ambientes internos e externos, além e 
não ocuparem área de piso. Ademais, é um equipamento com excelente custo-benefício, tendo 
em vista a redução tanto do número de operadores para movimentação das cargas quanto do 
risco de acidente inerentes ao processo. 
São poucas as limitações dos guindastes giratórios de coluna, sendo a mais evidente o 
fato se ser fixo, com raio de ação limitado pelo comprimento de sua lança. 
 
2.4.2 Fornecedores de Guindastes de Coluna: Nacionais e internacionais 
Tanto no mercado nacional quanto no internacional existe uma infinita gama de 
empresas na indústria que fornecem guindastes de coluna. Dentre os fornecedores nacionais e 
internacionais destacam-se: ESAB, Movomech, Demag, Ingersoll Rand, Abus Kransysteme, 
Conductix Wampfler, Haancon e Tawi. 
 
10 
3 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DO GUINDASTE 
DE COLUNA GIRATÓRIO 
No capítulo 3 será realizado o dimensionamento da estrutura do guindaste de coluna 
do atual projeto com base na NBR8400. Para isso, inicialmente, apresenta-se o serviço 
executado pelo equipamento a fim de nortear os cálculos realizados. 
De acordo com esta norma técnica, primeiramente é necessário determinar o grupo ao 
qual pertence o equipamento, dessa forma, é necessário atentar para dois fatores: classe de 
utilização e estado de carga. Após a determinação do grupo do equipamento, encontra-se o 
coeficiente de majoração Mx, que caracteriza o dimensionamento da estrutura (NBR8400). 
É importante destacar que os elementos da estrutura do equipamento devem ser avaliados 
individualmente e agrupados em conjuntos, de acordo com os estados de tensões. Pois as 
demandas de cada elemento da estrutura podem ser diferentes durante a execução do serviço. 
Sendo assim, este capítulo apresenta os conceitos de cada item necessário para o 
dimensionamento da estrutura a saber: 
• Classe de utilização da estrutura de equipamentos 
• Estados de carga 
• Classificação dos elementos da estrutura do equipamento 
• Classificação da estrutura dos equipamentos (ou dos elementos da estrutura) em grupos 
Posteriormente, apresenta-se as solicitações necessárias para o cálculo da estrutura do 
equipamento (solicitações principais, efeitos climáticos, movimentos verticais e horizontais) 
aplicadas ao projeto atual de guindaste de coluna giratório. Finaliza-se este capítulo com a 
apresentação dos conceitos do caso de solicitação do Tipo I, no qual o atual projeto se enquadra. 
 
3.1 SERVIÇO A SER EXECUTADO 
O guindaste giratório de coluna, desenvolvido no presente trabalho, tem como 
principal propósito o levantamento de objetos de até 1000 kg, podendo ser utilizado no 
içamento de motores automotivos, além de carga e descarga de caminhões. Cabe ressaltar que 
este serviço será executado em ambientes internos, como oficinas mecânicas e galpões. Dessa 
forma, não sofre influência das ações climáticas, como o vento e a temperatura. 
11 
 
Um ciclo de levantamento pode ser definido como o tempo decorrente entre o instante em que 
a carga é içada até o momento no qual o equipamento está pronto para o próximo içamento 
(NBR 8400). O presente guindaste possui um ciclo de levantamento de aproximadamente 5 min, 
entretanto, dificilmente executará diversos ciclos seguidos. Isto ocorre devido às peculiaridades 
do serviço a ser executado, como a demanda intermitente e turno de serviço menor que 24h. 
 Considerando que os guindastes de coluna giratórios são classificados como máquinas 
de elevação periódica, a sua capacidade horária pode ser calculada por Eq. 1: 
 
𝑄ℎ = 𝑛𝑄 (tf/h) (1) 
 
Onde: 
𝑛 = número de ciclos da máquina (por hora) 
𝑄 = peso da carga viva (em tf) 
Portanto, o presente guindaste possui capacidade horária de: 
 𝑄ℎ = 12 ∗ 1 = 12 tf/h 
 
3.2 DIMENSIONAMENTO ESTRUTURAL 
As máquinas de elevação apresentam demandas repetidas e, por isso, suas peças 
precisam ser dimensionadas considerando a fadiga (BRASIL, 1988). Um mesmo equipamento 
pode ter exigências de repetições diversas de acordo com a sua finalidade e frequência de 
utilização. 
 
3.2.1 Classe de utilização da estrutura de equipamentos 
Esta classificação leva em conta a frequência de uso do movimento de levantamento 
dos equipamentos e pode ser definida em quatro classes, conforme apresentado na Tabela 1. 
Cada uma destas classes apresenta uma quantidade total de ciclos de levantamento que o 
equipamento deverá efetuar durante a sua vida (NBR 8400). 
12 
 
Tabela 1. Classes de utilização da estrutura de equipamentos 
Classe de 
utilização 
Frequência de utilização do movimento de 
levantamento 
Número convencional de ciclos 
de levantamento 
A 
Utilização ocasional não regular, seguida de longos 
períodos de repouso 
6,3 × 104 
 
B Utilização regular em serviço intermitente 
2,0 × 105 
 
C Utilização regular em serviço intensivo 
6,3 × 105 
 
D 
Utilização em serviço intensivo severo, efetuado, por 
exemplo, em mais de um turno 
2,0 × 106 
 
Fonte: NBR 8400 
 
No atual projeto, espera-se que o uso seja ocasional, seguido por longos períodos de 
repouso. Isto porque a proposta é que o equipamento execute o içamento de motores em oficinas 
mecânicas ou a carga e descargas de objetos com até 1000 kg. Neste cenário, o equipamento 
não é utilizado de maneira contínua e depende da demanda de serviços da empresa. Nesse 
sentido, o atual projeto de guindaste se enquadra na classe de utilização A, conforme 
apresentado na Tabela 1. 
 
3.2.2 Estado de Carga 
 
Tabela 2. Estados de carga 
Fonte: NBR 8400 
Estado de carga Definição 
Fração mínima da 
carga máxima 
0 
(muito leve) 
Equipamentos levantando excepcionalmente a carga nominal e 
comumente cargas muito reduzidas 
P=0 
1 
(leve) 
Equipamentos que raramente levantam a carga nominal e 
comumente cargas de ordem de 1/3 da carga nominal 
P=1/3 
2 
(médio) 
Equipamento que frequentemente levantam a carga nominal e 
comumente cargas compreendidas entre 1/3 e 2/3 da carga 
nominal 
P=2/3 
3 
(pesado) 
Equipamentos regularmente carregados com a carga nominal P=1 
13 
 
O Estado de Carga (Tabela 2) está relacionado a severidade do serviço, por meio da 
representação da proporção que o equipamento levanta a carga máxima ao longo de sua vida 
útil (NBR8400). As informações são dadas através do número de ciclos para os quais uma 
fração p da carga máxima será igual ou excedida ao longo da vida útil do equipamento (Eq 2). 
 
𝑃 =
𝐹
𝐹𝑚á𝑥
 (2) 
 
Tendo em vista o serviço a ser executado pelo atual projeto de guindaste, o Estado de 
carga seria classificado como 2 (médio), pois o equipamento frequentemente realizaria o 
içamento de objetos com cargas entre 1/3 e 2/3 da carga nominal. 
 
3.2.3 Classificação dos elementos da estrutura do equipamento 
Esta classificação é importante para se determinar as tensões a serem consideradas no 
projeto dos elementos das estruturas. Os fatores a serem considerados são: Classe de utilização 
e Estado de tensões (NBR 8400). 
 
Tabela 3. Estados de tensões de um elemento 
Fonte: NBR 8400 
Estado de 
tensões 
Definição 
Fração mínima de 
tensão máxima 
0 
(muito leve) 
Elemento submetido excepcionalmente à sua tensão máxima e 
comumente a tensões muito reduzidas 
P=0 
1 
(leve) 
Elemento submetido raramente à sua tensão máxima, mas 
comumente a tensões da ordem de 1/3 de tensão máxima 
P=1/3 
2(médio) 
Elemento frequentemente submetido à sua tensão máxima e 
comumente tensões compreendidas entre 1/3 e 2/3 da tensão 
máxima 
P=2/3 
3 
(pesado) 
Elemento regularmente submetido à sua tensão máxima P=1 
14 
A Classe de utilização é idêntica a apresentada na Tabela 1 da seção anterior. Entretanto, 
apesar do Estado de tensão ser apresentado de forma análoga aos Estados de carga (Tabela 3), 
os valores não são correspondentes em todos os elementos da estrutura do equipamento e os 
valores de p representam uma fração da tensão máxima (Eq. 3). 
 
 𝑃 =
𝜎
𝜎𝑚á𝑥
 (3) 
 
3.2.4 Classificação em grupos da estrutura dos equipamentos e seus elementos 
A classificação da Tabela 4 é baseada nas classes de utilização e dos estados de cargas 
levantadas, ou dos estados de tensão quando se trata de elementos. Os elementos são agrupados 
em conjunto e determinam o coeficiente de majoração Mx, que caracteriza o dimensionamento 
da estrutura (NBR8400). 
 
Tabela 4. Classificação da estrutura dos equipamentos (ou dos elementos da estrutura) em grupos 
Fonte: NBR8400 
 
No caso do atual projeto, determinou-se anteriormente a Classificação de Utilização 
como “A” e o Estado de Carga como 2 (médio). Logo, o equipamento pertence ao grupo “3” 
cujo resultado é utilizado para o cálculo do coeficiente de Majoração Mx. 
Estado de carga 
(ou estado de tensões 
para um elemento) 
Classe de utilização e número convencional de ciclos de levantamento 
(ou de tensões para um elemento) 
A 
6,3 × 104 
B 
2,0 × 105 
C 
6,3 × 105 
D 
2,0 × 106 
0 (muito leve) 
P=0 
1 2 3 4 
1 (leve) 
P=1/3 
2 3 4 5 
2 (médio) 
P=2/3 
3 4 5 6 
3 (pesado) 
 P=1 
4 5 6 6 
15 
 
É importante ressaltar que o uso dos grupos apresentados no Quadro 4 é insuficiente para 
os cálculos de fadiga de todos os elementos da estrutura. Isto se dá pelo fato de que a quantidade 
de ciclos de uso e estados de carga pode variar entre cada elemento. Sendo assim, deve-se 
determinar para cada elemento o grupo a ser verificado quanto à fadiga (NBR 8400). 
 
3.2.5 Cálculo da estrutura do equipamento 
 É realizado por meio da análise das tensões atuantes na estrutura do equipamento 
durante o seu funcionamento, com base nas seguintes solicitações (NBR 8400): 
• Solicitações principais; 
• Efeitos climáticos; 
• Movimentos verticais; 
• Movimentos horizontais; 
As principais solicitações compreendem às solicitações relativas ao peso dos 
elementos do equipamento (SG) e às cargas de serviço (SL). O cálculo se dá, primeiramente, 
através da suposição da posição mais desfavorável para os elementos móveis da estrutura. Em 
seguida, cada elemento da estrutura é calculado para esta posição, cujo valor da carga origina 
as tensões máximas (NBR8400). 
As solicitações decorrentes dos efeitos climáticos abrangem às ações do vento e da 
variação de temperatura. No caso de equipamentos utilizados em ambientes internos (indoor), 
o cálculo da ação do vento não é necessário. Já as solicitações referentes às variações de 
temperatura só necessitam ser calculadas em condições nas quais os elementos não podem se 
dilatar livremente. Assim, determina-se uma variação de temperatura de -10ºC a +50ºC 
(NBR8400). Portanto, não é necessário calcular os efeitos climáticos no atual projeto de 
guindaste. 
As solicitações dos movimentos verticais estão relacionadas ao içamento brusco da 
carga ou a choques verticais (NBR 8400). Nestas solicitações também são consideradas as 
oscilações provocadas pelo levantamento, para isso, as solicitações devidas à carga de serviço 
são multiplicadas pelo coeficiente dinâmico (), que pode ser consultado na Tabela 5. Este 
coeficiente dinâmico determina o valor da amplitude máxima de oscilação no momento do 
levantamento da carga (NBR 8400). Já para o momento em que ocorre o abaixamento da carga, 
tem-se que a amplitude de oscilação da estrutura é metade do valor encontrado no momento do 
16 
içamento (NBR8400). No caso do presente projeto de guindaste, a velocidade de elevação da 
carga (VL) está contida na faixa até 0,5 m/s. Portanto o Coeficiente dinâmico () é 1,15. 
 
Tabela 5. Valores do coeficiente dinâmico para Guindaste com lanças 
Coeficiente dinâmico () Faixa de velocidade de elevação da carga (m/s) 
1,15 0 < VL ≤ 0,5 
1 + 0,3 VL 0,5 < VL ≤ 1 
1,3 VL ≥ 1 
Fonte: Baseado em NBR84009 
 
As solicitações pelos movimentos horizontais podem ocorrer devido a diversos fatores, 
como: 
a) Aceleração/desaceleração, translação, orientação e levantamento da lança: os efeitos de 
acelerações e desacelerações nos elementos móveis do equipamento ocorrem por ocasião 
de partidas ou frenagens. Os esforços devem ser calculados de acordo com o tempo de 
aceleração/desaceleração, levando em conta também as massas a movimentar (NBR 8400). 
No caso de não definirem os valores de velocidade e aceleração, pode-se eleger o tempo de 
aceleração a partir das condições de utilização do equipamento: 
• Velocidade lenta e média, mas longo percurso 
• Velocidade média e alta, em aplicações comuns 
• Velocidade alta e fortes acelerações 
b) Forças centrífugas: no caso dos Guindastes, é calculada a partir da determinação do esforço 
horizontal na ponta da lança, que resulta da inclinação do cabo que recebe a carga e as forças 
centrífugas são desprezadas nos demais elementos do equipamento (NBR 8400). 
c) Reações horizontais transversais: ocorrem quando duas rodam giram sobre um trilho, 
gerando uma força horizontal perpendicular ao mesmo. No atual projeto, não está previsto 
uso de trilhos, portanto, o cálculo desta variável é desnecessário. 
d) Efeitos de choque (NBR 8400): os choques podem ocorrer tanto na carga suspensa, quanto 
na estrutura. Nesta última, podem ocorrer duas situações, quando ocorre a oscilação da 
carga suspensa ou no caso as guias impedem a oscilação. Em casos de oscilação da carga 
suspensa com velocidade de deslocamento horizontal inferior a 0,7 m/s, não se considera 
os efeitos de choque. Portanto, os efeitos de choque não serão considerados no atual projeto. 
17 
 
3.2.6 Casos de solicitação 
Existem situações previstas: 
• Caso I – serviço normal sem vento 
• Caso II – serviço normal com vento limite de serviço 
• Caso III – solicitações excepcionais 
Tendo em vista que o projeto de guindaste desenvolvido no presente trabalho executa o 
serviço em ambientes internos, portanto atendendo as características do Caso I, somente este 
tópico é abordado. 
No caso de equipamento em serviço normal sem vento, são consideradas as seguintes 
solicitações: 
• Decorrentes do próprio peso do equipamento (SG); 
• Às cargas de serviço (SL) multiplicadas pelo coeficiente dinâmico (); 
• Efeitos horizontais mais desfavoráveis, com exclusão dos efeitos de choque. 
O conjunto destas solicitações deve ser multiplicado pelo coeficiente de majoração Mx, 
uma vez que a solicitação pode ser ultrapassada por imperfeições de cálculo ou por imprevistos. 
O valor deste coeficiente é definido a partir classificação em grupos da estrutura do 
equipamento (NBR 8400). Em seguida, deve-se considerar se os equipamentos são industriais 
ou siderúrgicos, devido às condições ambientais nas quais serão submetidos. 
Conforme apresentado anteriormente, o projeto atual de guindaste de coluna pertence 
ao grupo 3 de classificação em grupos da estrutura do equipamento e é considerado um 
equipamento industrial. Portanto, consultando a Tabela 6, tem-se que o Coeficiente de 
majoração Mx é igual a 1. 
 
Tabela 6. Valores do coeficiente de majoração para equipamentos industriais 
Grupos 1 2 3 4 5 6 
Mx 1 1 1 1,06 1,12 1,20 
Fonte: NBR 8400 
 
 
 
18 
4 ANÁLISE DO PROJETO DAS PEÇAS DO GUINDASTE 
O capítulo 4 apresenta cada elemento da estrutura do guindaste por meio do 
fornecimento de imagens bidimensionais e tridimensionais do projeto. Inicialmente apresenta-
se a configuração completa do guindaste,seguida pelo alcance de altura máximo e mínimo. 
Posteriormente, apresenta-se cada componente do equipamento de maneira individualizada. 
 A configuração completa do guindaste giratório pode ser observada na Figura 3. 
 
 
Figura 3. Guindaste de Coluna Giratório, o autor (2021) 
 
19 
 
 Este guindaste, além de possuir uma lança que se articula, tem um motor elétrico que 
realiza o levantamento de carga de até 1 tonelada. As suas dimensões podem ser observadas na 
Figura 4. 
 
 
Figura 4. Dimensões do guindaste giratório de coluna, o autor (2021) 
 
20 
Nota-se que a articulação do guindaste é de 30º para cima (CBC’’) e uma articulação 
para o solo no ângulo de 50º (CBC’), tendo assim um alcance máximo de altura de 2960 mm e 
alcance de cargas de 934 mm (Figura 5). Estas angulações são determinadas pelo curso do 
êmbolo do levantador hidráulico. Vale lembrar que, como o presente guindaste de coluna ainda 
possui um motor elétrico, possibilita o içamento de objetos em alturas inferiores ao curso 
angular da lança. 
 
 
Figura 5. Alturas máxima e mínima da articulação do guindaste (mm), o autor (2021) 
21 
 
A seguir são apresentados os elementos do guindaste de coluna giratório: Base (Figura 
6), Conexão da base à coluna vertical (Figura 7), Coluna vertical (Figura 8), Bomba hidráulica 
(Figura 9) e Lança (Figura 10). 
 
 
Figura 6. Base do guindaste, o autor (2021) 
 
 
Figura 7. Conexão da base à coluna vertical, o autor (2021) 
 
22 
 
Figura 8. Coluna vertical, o autor (2021) 
 
23 
 
 
Figura 9. Bomba hidráulica tipo garrafa 6 toneladas Bonevau, Loja do Mecânico (2021) 
 
 
Figura 10. Lança, o autor (2021) 
 
 O guindaste projetado possui acoplado um motor elétrico com capacidade para 
levantamento de cargas de até uma tonelada. A seguir, um motor encontrado no mercado que 
atenda estas a estas características é apresentado (Figura 11). 
24 
 
Figura 11. Guincho de coluna elétrico monofásico Motomil, Loja do Mecânico (2021) 
 
Para possibilitar o movimento de giro do guindaste, é utilizado um rolamento do tipo 
agulha (Figura 12), que fica localizado dentro da base (Figura 6) e em contato com a conexão 
(Figura 7). 
 
 
Figura 12. Rolamento agulha SKF, Loja Brafer (2021) 
25 
 
5 ANÁLISE DE TENSÕES 
No capítulo 5 apresenta-se o diagrama de corpo livre para a determinação das tensões 
máximas sobre os elementos do guindaste quando a lança está nas posições: média, máxima e 
mínima. Em seguida, é realizado o cálculo das tensões máximas sobre cada elemento do 
Guindaste de Coluna Giratório. 
 
5.1 DIAGRAMA DE CORPO LIVRE PARA A DETERMINAÇÃO DAS TENSÕES MÁXIMAS 
A fim de determinar as tensões de tração, compressão e flexão máximas, é necessário 
analisar os carregamentos sobre a lança, a coluna e o pistão hidráulico do guindaste. A partir 
destes dados, é possível determinar qual o material mais apropriado para a sua construção. 
 
5.1.1 Na Posição Média 
Na Figura 13 apresentada abaixo, pode-se observar a análise de tensões sobre a lança 
quando a mesma está na posição média. 
 
 
Figura 13. Análise de tensões na posição média (mm), o autor (2021) 
 
A força peso de carga máxima é calculada pela Equação 4: 
 
• Na Posição Média 
 
 
𝑅𝐴 ⃗ 𝑅𝑜 ⃗ 
𝑂 𝐴 
𝐵 
𝑅 ⃗ 𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 
20º 
𝑃𝑐 ⃗ 
𝑦 
𝑥 
26 
𝑃 ⃗𝑐 = 𝑚 ∙ �⃗� = 1000 𝑘𝑔 ∙ 9,807
𝑚
𝑠2
= 9807 𝑁 (4) 
 
Calculando o momento em relação ao ponto O (Eq. 5): 
 
∑ 𝑀𝑜 = 0 (5) 
−9807 𝑁 ∙ 1600 𝑚𝑚 + 𝑅𝐴 ∗ 430 𝑚𝑚 = 0 
𝑅𝐴 = 36491,16 𝑁 
 
A reação na direção do cilindro do pistão é dada por (Eq. 6): 
 
𝑅𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 𝑅𝐴(cos(20º) = 36941,16 𝑁 ∙ cos(20º)) (6) 
𝑅𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 34290,48 𝑁 
 
A reação sobre a coluna vertical 𝑅𝑜 pode ser calculada pela Equação 7: 
 
∑ 𝐹𝑦 = 0 (7) 
𝑅𝑜 + 𝑅𝐴 − 𝑃𝑐 = 0 
𝑅𝑜 + 36491,16 𝑁 − 9807 𝑁 = 0 
𝑅𝑜 = −26684,16 𝑁 
 
Observação: Como o valor da reação de 𝑅𝑜 foi negativo, significa que o sentido da 
força foi estimado inicialmente de maneira errônea. 
 
27 
 
5.1.2 Na Posição da Altura Máxima 
Na Figura 14, pode-se observar a análise de tensões sobre a lança quando a mesma se 
encontra na posição da altura máxima. 
 
 
Figura 14. Análise de tensões na posição da altura máxima (mm), o autor (2021) 
 
Calculando o momento em relação ao ponto O (Eq. 8): 
 
∑ 𝑀𝑜 = 0 (8) 
−(9807 ∙ cos(30º)) 𝑁 ∙ 1600 𝑚𝑚 + 𝑅𝐴 ∙ 430 𝑚𝑚 = 0 
𝑅𝐴 = 31602,27 𝑁 
 
A reação na direção do cilindro do pistão é dada por (Eq. 9): 
 
𝑅𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 𝑅𝐴 ∙ cos(50º) = 31602,27 𝑁 ∙ cos(50º)) (9) 
𝑅𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 20313,55 𝑁 
• 
 
 
𝑅𝐴 ⃗ 
𝑃𝑐 ⃗ 
𝑅𝑜 ⃗ 
28 
5.1.3 Na Posição da Altura Mínima 
A Figura 15 apresenta a análise de tensões sobre a lança quando se encontra na posição 
da altura mínima. 
 
 
Figura 15. Análise de tensões sobre a lança na posição da altura mínima (mm), o autor (2021) 
 
Calculando o momento em relação ao ponto O (Eq. 10): 
 
∑ 𝑀𝑜 = 0 (10) 
−(9807 ∙ cos(50º)) 𝑁 ∙ 1600 𝑚𝑚 + 𝑅𝐴 430 𝑚𝑚 = 0 
𝑅𝐴 = 23456,08 𝑁 
 
 
C’ 
𝑃𝑐 ⃗ 
𝑅𝐴 ⃗ 
𝑅𝑜𝑚 í𝑛𝑖𝑚𝑎
 ⃗ 
29 
 
A reação na direção do cilindro do pistão no ponto mais alto (Eq. 11): 
 
𝑅𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 𝑅𝐴 ∙ 𝑐𝑜𝑠(25º) = 23456,08 𝑁 ∙ 𝑐𝑜𝑠(25º)) (11) 
𝑅𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 21258,42 𝑁 
 
A reação sobre a coluna vertical 𝑅𝑜 é dada pela Equação 12: 
 
∑ 𝐹𝑦 = 0 (12) 
𝑅𝑜 + 𝑅𝐴 − 𝑃𝑐 ∙ cos (30º) = 0 
𝑅𝑜𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎 + 23456,08 𝑁 − 9807 ∙ cos (50º) 𝑁 = 0 
𝑅𝑜𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎 = −17152,25 𝑁 
 
5.2 COLUNA VERTICAL 
Antes de efetuar os cálculos necessários para o dimensionamento da coluna vertical, 
realizou-se uma pesquisa de mercado verificando tanto os perfis quanto as dimensões utilizadas 
por equipamentos com demanda de serviço semelhante ao guindaste proposto. Após a seleção 
do modelo, foram calculadas as tensões atuantes com a carga de serviço. 
A coluna vertical pode ser projetada como uma escora ou um membro de tensão. Logo, 
ela é exposta a uma componente de tensão de compressão e flexão (Eq. 13): 
 
𝜎𝑐 =
𝑃
𝐴
+
𝑀𝐶
𝐼
=
𝑅𝑜
𝐴
+
(𝑅𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜∙𝑠𝑒𝑛(70º))∙ℎ∙𝐶
𝐼
 (13) 
 
Onde: 
𝐼 = 𝑀𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝐼𝑛é𝑟𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑎 𝑠𝑒çã𝑜 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 
𝐶 = 𝐷𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑎 𝑏𝑜𝑟𝑑𝑎 𝑎𝑡é 𝑎 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝑛ê𝑢𝑡𝑟𝑎 
ℎ = 𝐷𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑎𝑡é 𝑎 𝑓𝑜𝑟ç𝑎 𝑎𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑙𝑜 𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 ℎ𝑖𝑑𝑟á𝑢𝑙𝑖𝑐𝑜 
30 
Dessa maneira, a distância da borda até a linha pode ser calculada por Eq. 14: 
 
𝐶 =
0,16𝑚
2
= 0,08 𝑚 , ℎ = 0,86518 𝑚 (14) 
 
 
Figura 16. Seção transversal da Coluna Vertical em milímetros (mm), o autor (2021) 
 
A área da seção transversal (Figura 16) da coluna vertical é calculada por (Eq. 15): 
 
𝐴 = [(0,16 ∗ 0,08) − (0,148 ∗ 0,068)]𝑚2 = 2,736 ∗ 10−3 𝑚2 (15) 
 
O momento de inércia de um tubo retangular é representado pela figura 17: 
• Na Posição Média 
 
 
𝑅𝐴 ⃗ 𝑅𝑜 ⃗ 
𝑂 𝐴 
𝐵 
𝑅 ⃗ 𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 
20º 
𝑃𝑐 ⃗ 
𝑦 
𝑥 
31 
 
 
Figura 17. Momento de inércia de um tubo retangular, Hibbeler (2015) 
 
Calculando o momento de inércia em relação ao eixo X (Eq. 16) com base nos valores 
encontrados na Figura 16, tem-se: 
 
𝐼𝑥𝑥 =
𝐵𝐻3
12
−
𝑏ℎ3
12
 (16) 
𝐼𝑥𝑥 =
0,08 ∗ 0,163
12
−
0,068 ∗ 0,1483
12
 
𝐼𝑥𝑥 = 8,936512 ∗ 10
−6 𝑚4 
32 
 
Calculando o momento de inércia em relação ao eixo Y (Eq 17), com base nos valores 
encontrados na Figura 16, tem-se: 
 
𝐼𝑦𝑦 =
𝐻𝐵3
12
−
ℎ𝑏3
12
 (17) 
𝐼𝑦𝑦 =
0,16 ∗ 0,083
12
−
0,148 ∗ 0,0683
12
 
𝐼𝑦𝑦 = 2,948672 ∗ 10
−6 𝑚4 
 
Observação: Como a força do cilindro hidráulico está sendo aplicado sobre plano 
perpendicular ao eixo X, deve-se utilizaro momento de inércia sobre este eixo (𝐼𝑥𝑥), para assim 
determinar a tensão máxima sobre a coluna vertical. 
Dessa maneira, a tensão de compressão sobre a coluna é (Eq. 18): 
 
𝜎𝑐 =
26684,16 
2,2736∙10−3
+
(34290,48∙𝑠𝑒𝑛(70º))∙0,86518∙0.08
8,936512∙10−6
 (18) 
𝜎𝑐 = 259,32 𝑀𝑃𝑎 
 
 
5.3 LANÇA 
Da mesma maneira que a coluna vertical, antes de se efetuar os cálculos necessários 
para o dimensionamento da lança, realizou-se uma pesquisa de mercado verificando os perfis e 
as dimensões comumente utilizadas por equipamentos com demanda de serviço semelhante ao 
do presente trabalho. Em seguida, efetuou-se a análise de tensões sobre a lança com a carga de 
serviço. 
A lança articulável pode ser projetada como uma viga de tensão. Logo, ela é exposta 
a uma componente de tensão de flexão (Eq. 18): 
33 
 
 
𝜎𝑚á𝑥 =
𝑀𝑐
𝐼
 (19) 
 
Onde: 
𝑀 = 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒𝑚 𝑟𝑒𝑙𝑎çã𝑜 𝑎𝑜 𝑝𝑜𝑛𝑡𝑜 "O" 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑒𝑥ã𝑜 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑎 𝐿𝑎𝑛ç𝑎 𝑒 𝑎 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑛𝑎 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 
𝐶 = 𝐷𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑎 𝑏𝑜𝑟𝑑𝑎 𝑎𝑡é 𝑎 𝑙𝑖𝑛ℎ𝑎 𝑛ê𝑢𝑡𝑟𝑎 𝑑𝑎 𝑙𝑎𝑛ç𝑎 
𝐼 = 𝑀𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑛é𝑟𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑎 𝑠𝑒çã𝑜 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 𝑑𝑎 𝑙𝑎𝑛ç𝑎 
 
Assim, a distância da borda e a linha neutra pode ser calculada por (Eq. 20): 
 
𝑐 =
0,065
2
 
𝑐 = 0,0325 
 
 
Figura 18. Seção transversal da Lança horizontal em milímetros (mm), o autor (2021) 
 
• Na Posição Média 
 
 
𝑅𝐴 ⃗ 𝑅𝑜 ⃗ 
𝑂 𝐴 
𝐵 
𝑅 ⃗ 𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 
20º 
𝑃𝑐 ⃗ 
𝑦 
𝑥 
(20) 
34 
 A área da seção transversal (Figura 18) da lança horizontal é obtida por (Eq. 21): 
 
𝐴 = [(0,065 ∗ 0,065) − (0,055 ∗ 0,055)] 𝑚2 = 1,2 ∗ 10−3 𝑚2 (21) 
 
 Como representado anteriormente o momento de inércia do tubo quadrado é 
representado por (Eq. 22): 
 
𝐼𝑥𝑥 = 𝐼𝑦𝑦 =
𝐵𝐻3
12
−
𝑏ℎ3
12
 
𝐼𝑥𝑥 = 𝐼𝑦𝑦 =
0,065 ∗ 0,0653
12
−
0,055 ∗ 0,0553
12
 
𝐼𝑥𝑥 = 𝐼𝑦𝑦 = 7,25 ∗ 10
−7 𝑚4 
 
 
Figura 19.Diagrama Esforço Cortante e Momento Fletor, o autor (2021) 
 
 
 
 
• Na Posição Média 
 
 
𝑅𝐴 ⃗ 𝑅𝑜 ⃗ 
𝑂 𝐴 
𝐵 
𝑅 ⃗ 𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 
20º 
𝑃𝑐 ⃗ 
𝑦 
𝑥 
(22) 
35 
 
 Analisando o diagrama de esforço cortante e momento fletor (Figura 19), percebe-se 
que o momento fletor máximo aplicado sobra a lança tem valor de -11,47 kN*m. 
Assim, a tensão máxima sobre a lança é calculada por (Eq. 23): 
 
𝜎𝑚á𝑥 =
(11,47 ∗ 103) ∗ 0,0325
7,25 ∗ 10−7
 
𝜎𝑚á𝑥 = 514,17 𝑀𝑃𝑎 
(23) 
36 
6 MATERIAIS UTILIZADOS PARA A FABRICAÇÃO 
No Capítulo 6 são abordados os materiais utilizados na fabricação do presente Guindaste 
de coluna giratório. Para isso, leva-se em conta as suas principais propriedades, tais como 
tenacidade, dureza, usinabilidade, dutilidade entre outros. 
Após determinar as tensões em diferentes elementos da estrutura e em suas junções, 
verifica-se a existência de um coeficiente de segurança considerando possíveis falhas devido a 
ultrapassagem dos limites de: 
• Escoamento 
• Cargas críticas de flambagem 
• Resistência à fadiga 
O limite de escoamento deve ser calculado nos elementos submetidos a tração ou 
compressão. No caso de aços com 𝜎𝑒/𝜎𝑟<0,7, a tensão de tração calculada não deve ultrapassar 
os valores de tensão admissível (𝜎𝑎). Para solicitações de Caso I é calculada por (Eq. 24) 
 
𝜎𝑎 =
𝜎𝑒
1,5
 
 
Selecionou-se o aço SAE 4340 normalizado para a fabricação da lança, por ser um 
material comumente utilizado para vigas estruturais. Suas propriedades mecânicas estão 
apresentadas na Tabela 6. 
 
Tabela 6. Propriedades mecânicas do aço SAE 4340 normalizado 
Propriedade Valor Unidades 
Temperatura de austerização 870 ºC 
Resistência à tração 1280 MPa 
Limite de escoamento 860 MPa 
Alongamento 12,2 % 
Redução de área 36 % 
Dureza 363 HB 
Impacto 16 J 
Fonte: http://lgsteel.com.br/propriedades-mecanicas-do-carbono.htm 
 
(24) 
37 
 
 Aplicando-se os dados fornecidos pela tabela 6 na Equação 25, pode-se calcular a tensão 
de tração do aço SAE 4340 normalizado. 
 
𝜎𝑒
𝜎𝑟
= 
860
1280
= 0,67 
 
 Tendo em vista que o valor calculado foi inferior a 0,70, pode-se utilizar a Equação 24 
para verificar a tensão admissível do aço SAE 4340 normalizado. 
 
𝜎𝑎 =
860
1,5
 
𝜎𝑎 = 573,33 𝑀𝑃𝑎 
 
 Considerando que a tensão máxima calculada para a lança foi de 514,17 Mpa, pode-se 
afirmar que a escolha do material está adequada, uma vez que o valor da tensão máxima não 
atinge a tensão admissível do aço SAE 4340 normalizado. 
Para os demais elementos do guindaste (base, conexão da base à coluna vertical e coluna 
vertical) selecionou-se o aço SAE 1040 laminado. Suas propriedades mecânicas estão 
apresentadas na Tabela 7. 
 
Tabela 7. Propriedades mecânicas do aço SAE 1040 laminado 
Propriedade Valor Unidades 
Temperatura de austerização - ºC 
Resistência à tração 620 MPa 
Limite de escoamento 415 MPa 
Alongamento 25,0 % 
Redução de área 50 % 
Dureza 201 HB 
Impacto 49 J 
Fonte: http://lgsteel.com.br/propriedades-mecanicas-do-carbono.htm 
 
(25) 
38 
 Aplicando-se os dados fornecidos pela tabela 7 na Equação 25, pode-se calcular a tensão 
de tração do aço SAE 1040 laminado. 
 
𝜎𝑒
𝜎𝑟
 = 
415
620
= 0,66 
 
Novamente, tendo em vista que o valor calculado foi inferior a 0,70, pode-se utilizar a 
Equação 24 para verificar a tensão admissível do aço SAE 1040 laminado. 
 
𝜎𝑎 =
415
1,5
 
𝜎𝑎 = 276,66 𝑀𝑃𝑎 
 
Considerando que a tensão máxima calculada para a coluna vertical foi de 259,32 MPa, 
pode-se afirmar que a escolha do material está adequada, uma vez que o valor da tensão máxima 
não atinge a tensão admissível do aço SAE 1040 laminado. 
39 
 
7 MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS: SOLIDWORKS 
A construção de máquinas de elevação necessita de cálculos e análises bastante precisas 
a fim de reduzir os riscos durante a sua operação (GOMES, 2014). Inicialmente, essas análises 
eram realizadas por meio da resolução direta dos sistemas de equações de derivadas parciais 
que regem o fenômeno, sendo comumente utilizadas as séries de Fourier (GOMES, 2014). 
Entretanto, isto só era possível de ser aplicado em meios contínuos homogêneos e de geometria 
simples (ALVES FILHO, 2009). 
A partir da década 60, houve um grande avanço tanto no desenvolvimento do Método 
dos Elementos Finitos (MEF) quanto no uso de computadores. O MEF busca determinar os 
estados de tensão e de deformação de um sólido de geometria arbitrária sujeito a ações 
exteriores (ALVES FILHO, 2009). 
Atualmente, existe uma ampla diversidade de softwares que utiliza o MEF para análise. 
Eles reduzem o tempo e o custo do projeto, por permitir a otimização do conjunto antes da sua 
fabricação, bem como a redução da probabilidade de falhas dos seus componentes (AZEVEDO, 
2013 apud GOMES, 2014). 
O presente trabalho utiliza o software SolidWorks para a análise do equipamento 
desenvolvido. Inicialmente, as peças foram projetadas de maneira individual no referido 
programa (Figuras 6, 7, 8, 9 e 10). Em seguida, montou-se no programa os elementos formando 
o guindaste de coluna giratório. Por último, submeteu-se todo o conjunto às análises de tensões 
de von Mises, deslocamento resultante e deformação equivalente. Além disso, o programa 
fornece informações sobre a massa de cada elementos, o que é importante para planejar a 
logística de transporte e instalação do equipamento. 
 
7.1 VISTAS DO GUINDASTE DE COLUNA GIRATÓRIO 
A imagem da vista lateral é apresentada na Figura 20, enquanto a vista em perspectiva 
do guindaste pode ser observada na Figura 21. 
40 
 
Figura 20. Vista lateral do guindaste de coluna giratório, o autor (2021) 
 
41 
 
 
Figura 21. Vista em perspectiva do guindaste de coluna giratório, o autor 
 
42 
7.2 ANÁLISE DE TENSÕES SOBRE O CONJUNTO DO GUINDASTE 
Em seguida, analisando o conjunto do guindaste por meio dos mapas de calor da 
análise de tensões (Figura22), do deslocamento resultante (Figura 23) e da deformação 
equivalente (Figura 24), percebe-se que o projeto está adequado para a execução do serviço 
com a carga máxima. 
 
 
Figura 22. Mapa de Calor da análise de tensões de von Mises sobre o conjunto do guindaste, o autor (2021) 
43 
 
 
 
 
 
 
Figura 23. Mapa de calor de deslocamento resultante do conjunto guindaste, o autor (2021) 
 
44 
 
Figura 24. Mapa de calor da deformação equivalente do conjunto guindaste, o autor (2021). 
 
Nota-se que, mesmo diante do deslocamento causado pela carga máxima (Figura 23), 
os parâmetros de tensões (Figura 22) e deformação equivalente (Figura 24) encontram-se dentro 
do limite permitido para os materiais utilizados no equipamento. Portanto, o projeto pode ser 
considerado adequado e seguro para executar a demanda de serviço proposta. 
45 
 
8 INFORMAÇÕES ADICIONAIS 
 
8.1 ANÁLISE DE CUSTO 
A análise de custo para a fabricação do guindaste do presente trabalho tem como base 
orçamentos dos componentes através de fornecedores nacionais. Já os equipamentos adicionais 
(macaco hidráulico, rolamento agulha e guincho elétrico) são obtidos por meio de lojas virtuais. 
Os preços, marcas e respectivos fornecedores podem ser consultados na Tabela 8. 
 
Tabela 8. Orçamento dos principais componentes do guindaste 
Componente Marca Preço (R$) Fornecedor 
Base, conexão e coluna vertical Delta aços 400,00 Delta Aços 
Lança Terinox 600,00 Terinox 
Macaco Hidráulico 6 t Tipo garrafa Bonevau 249,90 Loja do Mecânico 
Rolamento Agulha HK 1616 Ina 38,58 Loja Brafer 
Guincho de Coluna Elétrico Monofásico H-A107 Motomil 1899,90 Loja do Mecânico 
 
Outros custos adicionais, como parafusos, pintura, furos, cortes e soldas, não estão 
incluídos no orçamento detalhado, tendo em vista que não acrescentam substancialmente o 
valor final do produto. Sendo assim, o orçamento total do guindaste do presente trabalho é de 
aproximadamente R$ 3500,00. 
Ao buscar equipamentos com execução de serviço similar ao projeto, ou seja, que 
atendam a mesma capacidade de carga, executem giro de até 270º e possuam um guincho 
elétrico, tem-se que estes equipamentos são vendidos por uma média de R$ 15000,00. Logo, o 
guindaste do presente trabalho possui um custo bastante reduzido quando comparado aos 
equipamentos da mesma categoria fornecidos no mercado atualmente. 
 
8.2 DIMENSÕES DO LOCAL DE OPERAÇÃO 
O local de operação deve comportar o tamanho da lança acrescido do tamanho da carga 
que excede os limites da lança, além de distância para manuseio da alavanca de giro do 
46 
guindaste, bem como uma margem de segurança para manuseio da carga. Neste sentido, é 
imprescindível a informação de qual tipo de carga será içada pelo guindaste, considerando que 
as cargas unitárias podem ter dimensões bem distintas, mesmo dentro da capacidade máxima 
do guindaste. 
Se o guindaste for instalado permitindo um giro de até 270º, tem-se que o local deve 
ter ao menos 5000 mm diâmetro livre, a depender da dimensão da carga. Já nos casos nos quais 
o guindaste seja instalado de forma a permitir um giro de até 180º, é preciso um diâmetro livre 
de ao menos 2600 mm, também a depender da dimensão da carga a ser içada. 
 
8.3 LOGÍSTICA DE TRANSPORTE E MONTAGEM 
Para pensar na logística de transporte e montagem do guindaste, é necessário elencar 
informações sobre a massa de cada peça e suas dimensões. O relatório de análise do SolidWorks 
fornece a massa dos principais componentes do guindaste de coluna giratório (Tabela 9). A 
massa dos demais componentes, como o rolamento e parafusos de fixação, são considerados 
irrelevantes para o cálculo da massa total do equipamento. 
 
Tabela 9. Massa dos elementos do guindaste 
Elemento Massa (kg) 
Base 20,8 
Conexão da base à coluna 20,9 
Coluna vertical 60,5 
Lança 31,1 
Bomba hidráulica 4,5 
Motor elétrico 37 
 
A montagem do guindaste não necessita de mão de obra especializada. Os 
componentes são fixados entre si e ao solo por meio de parafusos. É preciso destacar que o solo 
precisa estar devidamente preparado com piso de concreto. 
47 
 
Para a montagem do equipamento, não é extremamente necessário o uso de outros 
dispositivos, como guinchos. No entanto, é primordial a mão-de-obra de três pessoas, sendo 
duas para erguer os elementos e a terceira com a função de posicionar e fixar os componentes 
adequadamente. 
Quanto ao transporte, sugere-se minimamente um caminhão de pequeno porte, devido 
ao comprimento da lança (1600 mm) e da coluna vertical (1800 mm). Além disso, este tipo de 
veículo precisa suportar a carga máxima correspondente ao guindaste (aproximadamente 175 
kg). 
 
8.4 VIDA ÚTIL MÉDIA 
De acordo com a Instrução Normativa RFB Nº 1700, de 14 de março de 2017, o 
guindaste do presente trabalho se enquadra em duas referências normativas: 
• 8428: “Outras máquinas e aparelhos de elevação de carga, de descarga ou de movimentação 
(por exemplo: elevadores ou ascensores, escadas rolantes, transportadores, teleféricos)” 
(BRASIL, 2017). 
• 8426: “Cábreas, guindastes, incluídos os de cabo; pontes rolantes, pórticos de descarga ou 
de movimentação, pontes-guindastes, carros-pórticos e carros-guindastes” (BRASIL, 2017). 
Ambas indicam que a vida útil média deste tipo de equipamento é de aproximadamente 
10 anos, com uma taxa anual de depreciação do valor de 10%. 
 
 
48 
9 CONCLUSÕES 
O presente trabalho desenvolveu um modelo de guindaste de coluna giratório com 
capacidade de levantamento de cargas unitárias de até 1000 kg. Este modelo de equipamento 
foi pensado para a realização de carga e descarga em galpões ou para içamento de motores em 
oficinas mecânicas. 
Após os cálculos dos elementos principais do guindaste (coluna vertical e lança), 
foram selecionados os materiais utilizados para a fabricação (aços SAE 4340 normalizado e 
SAE 1040 laminado). Por fim, o conjunto foi submetido a análise do MEF, por meio do 
software SolidWorks. Após os cálculos realizados e as simulações de tensões efetuadas no 
SolidWorks, pode-se afirmar que o equipamento desenvolvimento é considerado adequado e 
seguro para o serviço a que foi proposto. 
No ponto de visto econômico, o guindaste de coluna giratório também se mostrou 
bastante satisfatório, considerando que o seu custo é de aproximadamente 30% do valor do 
equipamento vendido no mercado. Além do mais, possui uma vida útil média de 10 anos, 
gerando lucro a médio e longo prazo. 
Outra vantagem do equipamento desenvolvido é que não necessita de mão-de-obra 
especializada tanto para a montagem, quanto para a operação do serviço. A logística de 
transporte também é facilitada e não necessita de amplo local para a sua operação. 
Para trabalhos futuros pretende-se incluir a fixação das partes da estrutura, assim como 
selecionar o motor elétrico a ser acoplado na lança e dimensionar a bomba hidráulica. 
49 
 
10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
ALVES FILHO, Avelino. Elementos Finitos, A base da tecnologia CAE, 5ª Edição – Editora 
Érica. 2009. 
 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8400: Cálculo de 
equipamento para levantamento e movimentação de cargas. Rio de Janeiro, 1984. 
 
BRASIL, Haroldo Vinagre. Máquinas de Levantamento. Rio de Janeiro: Editora Guanabara 
Dois S.A. 1985. 
 
CHRISTOPHER, Martin. Logística e gerenciamento da cadeia de suprimentos: estratégias 
para a redução de custos e melhoria dos serviços. São Paulo: Pioneira, 1997. 
 
DOS SANTOS, Marcelo Torres. Estudo do comportamento cinemático e dinâmico de um 
guindaste comercial com três graus de liberdade/ Marcelo Torres dos Santos. – Rio de Janeiro: 
UFRJ/ Escola Politécnica, 2014. 
 
GOMES, Diego da Silva. Análise estática de um guindaste de torre, utilizando o método 
dos elementos finitos / Diego da Silva Gomes – Guaratinguetá, 2014. 
 
HIBBELER, R. C. Mechanics of materials, 10ª Edição. Editora Pearson. 2015. 
 
Instrução NormativaRFB Nº 1700, de 14 de março de 2017. 
 
MOURA, Reinaldo A. Sistemas e técnicas de movimentação e armazenagem de materiais, 
5ª edição. São Paulo: IMAM, 2005. 
 
50 
PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS AÇOS. LG Steel, 2021. Disponível em: 
<http://lgsteel.com.br/propriedades-mecanicas-do-carbono.htm>. Acesso em: 13 de abril de 
2021. 
 
RUDENKO, N. Máquinas de Elevação e Transporte. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e 
Científicos, Editora S.A. Tradutor: João Plaza. 1976.