GUINDASTES pronto

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Universidade paulista
Guindaste Hidráulico
Santos
2015
Universidade paulista
Guindaste Hidráulico
Projeto 
Atividade Pratica do Curso Engenharia Mecânica apresentado à disciplina mecânica dos fluidos da Universidade Paulista 
 
 Orientador :Sergio Inácio
Santos
2015
``O homem está sempre disposto a negar tudo aquilo que não compreende.´´
 Blaise Pascal
Resumo
 O guindaste é provavelmente invenção grega ou romana, da qual não existem registros anteriores ao século I A.C. Os grandes monumentos de pedra anteriores a essa época, as pirâmides do Egito, por exemplo, foram edificados sem auxílio de nenhum mecanismo de suspensão. A maior parte do conhecimento sobre os guindastes antigos vem dos escritos do arquiteto romano Vitrúvio (século I A.C.) e de Héron de Alexandria (século I D.C.)
. O mais simples dos guindastes descritos compunha-se apenas de uma única estaca fincada no chão, que era erguida e sustentada por um par de cabos amarrados em sua extremidade superior. Em seu topo, prendia-se a roldana por onde corria a corda utilizada para suspender os materiais. Essa corda era normalmente operada por um molinete fixo num dos lados da estaca, junto à base. Os guindastes romanos apresentavam sérias limitações. Apesar de a carga poder ser levantada verticalmente, o ângulo em que ela podia girar, à direita ou à esquerda, sem o guindaste se desequilibrar, era muito restrito. Além disso, só poderia ser erguida até a altura das estacas. Outro problema era a imobilidade do equipamento, que precisava ser desmontado a cada etapa da construção. Desenvolvimento intelectual e dinâmico com atividades em equipe, fazendo com que o aluno envolvido no projeto entenda e aprenda a importância dos conceitos usados para a realização de um bom trabalho, seja ele acadêmico, ou futuramente, na fase profissional.
Abstract
 The crane is probably a Greek or Roman invention, of which there are no records prior to the first century A.C. The great stone monuments before that time, the pyramids of Egypt, for example, were built without the aid of any suspension mechanism. Most of the knowledge about ancient cranes comes from the writings of the Roman architect Vitruvius (1st century BC) and Héron of Alexandria (1st century BC)
. 
 The simplest of the cranes described consisted only of a single stake planted in the ground, which was erected and supported by a pair of cables tied at its upper end. At its top was fastened the pulley by which the rope used to suspend the materials ran. This rope was usually operated by a pinwheel fixed on one side of the stake, near the base. The Roman cranes had serious limitations. Although the load could be lifted vertically, the angle at which it could rotate, to the right or left, without the crane being unbalanced, was very restricted. In addition, it could only be erected up to the height of the stakes. Another problem was the immobility of the equipment, which needed to be dismantled at every stage of the construction. Intellectual and dynamic development with team activities, making the student involved in the project understand and learn the importance of the concepts used to perform a good job, be it academic or future, in the professional phase.
Introdução
 O presente estudo tem como enfoque central um guindaste hidráulico como forma de intensificar o aprendizado na área de mecânica. O estudo levará em conta o uso de processos de fabricação, montagem e, principalmente, formas de construção que possam eventualmente ter baixo custo e simplicidade. Portanto, sem detalhar determinados aspectos do projeto, como manutenção, foto de montagem, fabricação, entre outros, devido à limitação de recursos e tempo disponível. Além disso, trata-se de um equipamento cuja operação exige grande responsabilidade, em muitos casos, a construção de protótipos.
 Entre os itens a serem estudados estão: Definição das medidas e montagem do base , braço atendendo aos requisitos anteriormente citados; verificação do procedimento de dimensionamento e especificação dos principais equipamentos necessários ao sistema hidráulico; verificação de uma possível forma para construção e fabricação do sistema de giro
Objetivos
 Facilitar a compreensão do Princípio de Pascal, apresentar de forma simples e interativa como entender o funcionamento de um guindaste hidráulico. Trabalho tem o objetivo de fazer com que os alunos possam trabalhar e entender na prática, como funciona a física e como ela é importante e está sempre presente em nosso cotidiano.
1.1 Fundamentação Teórica 
O estudo de um guindaste hidráulico divide-se, basicamente, em quatro partes: Resistência dos materiais, hidráulica, transmissão e elementos de máquinas.  Em 1846, Sir William George Armstrong foi o responsável pelo uso do poder hidráulico para operar diversas máquinas. Ele, primeiramente, usou a água como fonte de energia para um motor hidráulico giratório, depois, também movido a água, ele inventou o motor a pistão. O primeiro guindaste hidráulico de Armstrong foi bem sucedido, mas a água tinha que ser fornecida por dutos e caixas de água elevadas. Para solucionar este problema ele inventou o acumulador hidráulico, um dispositivo que usava um êmbolo num grande cilindro para gerar a pressão necessária. 
Resistência dos materiais “Esse ramo estuda as relações entre cargas externas aplicadas a um corpo deformável e a intensidade das forças internas que atuam dentro desse corpo.
O estudo do guindaste hidráulico limitar-se-á à observação dos efeitos causados pela aplicação de forças externas, sem, portanto, observar o efeito de tensões internas decorrentes dos processos de fabricação (laminação, dobramento, usinagem, soldagem, entre outros). 
1.1.2 Hidráulica/transmissão 
 Blaise Pascal foi um filósofo, matemático e físico francês que viveu durante o século XVII. Viveu brevemente, porém sua curta vida foi de extrema importância para a física e matemática, esclarecendo algumas coisas como: o princípio barométrico, a prensa hidráulica, uma apresentação tabular conveniente para os coeficientes binomiais (triângulo de Pascal) e a transmissibilidades das pressões. O princípio utilizado nos freios, braços e elevadores hidráulicos foi descoberto por Pascal; conhecido, então, como Princípio de Pascal. [1] Seu enunciado afirma que: “Um acréscimo de pressão exercido num ponto de um líquido ideal em equilíbrio é transmitido igualitariamente por todos os pontos desse líquido e às paredes do recipiente que o contém”. Este principio também pode ser descrito pela equação 1:
 ΔP1=ΔP2 (1) Como a pressão pode ser descrita pela razão da força sobre a área, temos a equação 2. F1/A1 = F2/A2 (2) 
Assim, para determinarmos a relação das forças basta isola-las, a partir da equação 2 e ficando com a equação 3. F1 = F2 . (A1/A2) (3) 
A equação 3 demonstra que no caso das áreas serem iguais as forças serão iguais. E estão diretamente relacionadas com o tamanho de suas áreas. A força sobre o cilindro hidráulico, o dimensionamento, que basicamente define os diâmetros da haste e principalmente do êmbolo, se torna fácil e será descrito ao longo do trabalho. Através das posições extremas serão definidos os cursos necessários dos cilindros hidráulicos existentes.
 Uma aplicação simples desse princípio é a prensa hidráulica. A prensa é um dispositivo com dois vasos comunicantes que possui dois êmbolos de diferentes áreas sobre a superfície do líquido. Veja como funciona uma prensa hidráulica no desenho a seguir:
Figura 1 Principio de PascalA prensa é um mecanismo eficaz de aumento da força aplicada. Para isso, basta construir um dispositivo com área maior do que a área à qual a força será aplicada. Fazendo isso, podemos levantar o carro. Isso também vale para o sistema de freio hidráulico de um carro.
2. Histórico (figura 1)
 Os primeiros guindastes foram inventados pelos gregos antigos, e eram movidos por homens ou animais de carga. Estas máquinas foram usadas ​​para a construção de edifícios. Na Alta Idade Média, guindastes portuários foram introduzidos para carregar e descarregar navios e ajudar com a sua construção alguns foram construídos em torres de pedra para conferir força e estabilidade extra. Os primeiros guindastes foram construídos a partir de madeira, mas o ferro fundido e o aço assumiram a composição destas máquinas com o advento da Revolução Industrial.
 Por muitos séculos, o poder foi fornecido pelo esforço físico de homens ou animais, embora guinchos em moinhos de água e moinhos de vento poderiam ser impulsionado pela energia cinética natural reaproveitada. O primeiro poder mecânico foi fornecido por motores a vapor: datam dos séculos 18 ou 19, com muitos permanecendo em uso no começo do século 20. Guindastes modernos normalmente usam motores de combustão interna ou motores elétricos, e sistemas hidráulicos para fornecer uma maior capacidade de levantamento 
 Guindastes existem em uma enorme variedade de formas - cada uma adaptada a um uso específico. As transmissões hidráulicas são muito encontradas em veículos off-road, bem como, em todos os veículos para terrenos acidentados. Este tipo de sistema operacional é perfeito para aplicações de energia ininterrupta em terreno macio ou irregular. O nível de resposta é tal que um ciclista principiante pode operar um veículo que utiliza este sistema, tamanha a facilidade de operação, por mais que as condições não sejam perfeitas. Este sistema de acionamento tem provado em todos os tipos de condições climáticas e de relevo, que podem operar sem maiores problemas, como por exemplo, manutenção. 
 A mudança de filtro nos intervalos adequados e pré estabelecidos são basicamente tão fáceis quanto a instalação completa, e deve ocorrer para que haja o bom funcionamento de todo o sistema hidráulico. Em ambas as aplicações de duas e quatro rodas motrizes, a transmissão hidráulica oferece muita confiabilidade, proporcionando rapidez, força .
	
Componentes de um Guindaste 
Alavanca: um guindaste contém uma viga horizontal que gira em torno de um ponto chamado de ponto de apoio. O princípio da alavanca permite uma carga pesada ligada à extremidade mais curta do feixe a ser levantada por uma força menor aplicada na direção oposta à da extremidade mais longa da viga. (Figura 2)	
Polia: um guindaste de lança contém um suporte inclinado, que suporta um bloco de polia fixa. Os cabos são enrolados diversas vezes em volta do bloco fixo e redondo, e outro bloco é anexado à carga. Quando a extremidade livre do cabo é puxada manualmente ou por uma máquina de enrolamento, o sistema de roldanas proporciona uma força para a carga, que é igual à força aplicada.(figura 3)
Cilindro hidráulico: este pode ser utilizado diretamente para levantar a carga ou indiretamente para mover o braço ou viga que transporta um outro dispositivo de elevação. Guinchos, como todas as máquinas, obedeceram ao princípio da conservação da energia. Isto significa que a energia fornecida para a carga não pode exceder a energia aplicada na máquina(figura 4)
 Tipos de Guindaste
Ponte rolante 
 Um guindaste que é classificado como ponte rolante é uma máquina onde o mecanismo de gancho e linha corre ao longo de uma viga horizontal que se dirige ao longo de duas calhas separadas. Muitas vezes é em um "edifício" e os materiais correm ao longo de trilhos posicionados ao longo de duas longas paredes da casa maior
Caminhão grua
 A grua montada sobre um veículo caminhão, fornecendo mobilidade, é a maior vantagem para este tipo de equipamento. É constituído de duas partes: o caminhão em si, que atuas como veículo transportador, e o componente de levantamento. Estes estão acoplados em conjunto por meio de uma placa giratória, permitindo que a parte superior gire de um lado para outro. Estes guindastes hidráulicos modernos são geralmente máquinas monomotores, com o mesmo motor que impulsionam o veículo e o guindaste
Grua lateral
 Um guindaste de grua lateral, ou sidelifter, é um caminhão de estrada ou semirreboque, com capacidade para içar e transportar contêineres padrão ISO. O processo de levantamento é feito com um processo semelhante ao guincho, que permite que o material seja suspenso do chão
Guindaste de deck
 É um pequeno guindaste de 4 rodas com um bloco de rotação de 360 ​​graus localizado no centro e uma cabine operadora localizada em uma extremidade da estrutura. A porção posterior aloja o motor e a área acima das rodas é uma plataforma plana. Por sua configuração, tem a vantagem de ser capaz de operar em locais apertados, retirando a carga e moendo para qualquer espaço
Guindaste sobre esteiras
 É montado sobre uma base que possui dois eixos de esteiras, que fornecem estabilidade e mobilidade. Também chamados de guindastes de lagartas, variam em capacidade de elevação de cerca de 40 a 3.500 toneladas. Sua principal vantagem é que eles podem se movimentar no local e realizar os trabalhos sem maiores ajustes
Guindaste sobre esteiras
 É montado sobre uma base que possui dois eixos de esteiras, que fornecem estabilidade e mobilidade. Também chamados de guindastes de lagartas, variam em capacidade de elevação de cerca de 40 a 3.500 toneladas. Sua principal vantagem é que eles podem se movimentar no local e realizar os trabalhos sem maiores ajustes
Guindaste de torre
 É fixo ao solo sobre uma gruas de construção frequentemente dão a melhor combinação de altura e capacidade de elevação e são usados em portos para a carregação de contier . A base é, em seguida, ligada ao mastro, que dá a grua sua altura nominal. Além disso, o mastro é ligado à unidade de rotação. No topo da unidade de rotação há três partes principais, que são o braço longo horizontal, a lança e a cabine do operador
 3.1 Guindaste de Portos
 O guindaste eletrodiesel oferece uma capacidade máxima de elevação de 125 toneladas em conjunto uma impressionante curva de capacidade de elevação, um alcance de até 51 metros e velocidades de içamento de até 120 metros/minuto. O Modelo 5 preenche a lacuna entre os modelos 4 e 6, ao mesmo tempo que completa a família de guindastes de porte médio da TPS. O novo equipamento estará disponível como guindaste móvel para portos, guindaste pórtico sobre trilhos e modelos de guindastes flutuantes sobre barcaça
 Serviços portuários de carga e descarga de navios valem-se de diferentes equipamentos, especialmente destinados a trabalhos específicos. Contudo, um dos guindastes de emprego mais generalizado em docas é o que possui a lança conectada com um braço articulado, ou seja, o modelo mais conhecido como grua. Outro tipo de guindaste comum nos portos é o de garra, especialmente projetado para a carga e descarga 
 
 Um guindaste comum nos portos é o de garra, especialmente projetado para a carga e descarga de material a granel. Sua lança assemelha-se a uma meia ponte que se projeta para fora do cais, permitindo que os navios atraquem embaixo do trole que conduz o mecanismo de suspensão da garra. Assim, a garra desce verticalmente até os porões das embarcações, recolhe e ergue o material. Depois, o trole leva a garra com o material para o interior do cais onde a carga é depositada. O Spreader É um implemento que pode ser acoplado aos guindastes para a movimentação de contêineres padronizados. Há diversos tipos de spreaders no mercado, desde os mais simples, totalmente mecânicos, até os de alta tecnologia. A escolha adequada do spreader pode influenciar positivamenteem toda a performance operacional do navio
 
Layout Portêiner
 Esse tipo de guindaste possui diversos modelos e tamanhos, que são construídos de acordo com a solicitação e demanda operacional dos terminais especializados. Possui três funções básicas operacionais: hoist, trolley e translação. Hoist (guincho) é conjunto de tambores e cabos de aço que fazem a movimentação de elevação da carga. A velocidade de hoist é definida pelo tipo de equipamento escolhido no momento de compra, existem variações de velocidades de hoist entre 30 e 180 m/min. O Trolley (carro) é responsável pela movimentação da carga no sentido terra-mar e vice versa
transmitida integralmente para todas as posições do fluído e para as 
paredes do recipiente que o contém. 
 No braço mecânico cada articulação é montada com dois cilindros, à força 
(N) feita na menor é proporcional à sua área, ou seja, bem pequena. 
Quando o fluido (água) é pressionado para o outro êmbolo, ele produz 
uma força (N) também proporcional a esta área, de modo que a força será 
tanto maior quanto maior for a tal área. Quando se pressiona o êmbolo 
pequeno (do cilindro), é extremamente difícil de impedir que o êmbolo 
maior suba, pois, como já foi explicada, a força nele é muito maior. 
 
transmitida integralmente para todas as posições do fluído e para as 
paredes do recipiente que o contém. 
 No braço mecânico cada articulação é montada com dois cilindros, à força 
(N) feita na menor é proporcional à sua área, ou seja, bem pequena. 
Quando o fluido (água) é pressionado para o outro êmbolo, ele produz 
uma força (N) também proporcional a esta área, de modo que a força será 
tanto maior quanto maior for a tal área. Quando se pressiona o êmbolo 
pequeno (do cilindro), é extremamente difícil de impedir que o êmbolo 
maior suba, pois, como já foi explicada, a força nele é muito mai
2.1.2 Descrição
 Braço mecânico foi construído com madeira e plástico. Seu funcionamento é com base nos princípios de pascal, onde demonstra que uma variação na pressão aplicada em um fluído ideal confinado é transmitida integralmente para todas as posições do fluído e para as paredes do recipiente que o contém.
 No braço mecânico cada articulação é montada com dois cilindros, à força (N) feita na menor é proporcional à sua área, ou seja, bem pequena. Quando o fluido (água) é pressionado para o outro êmbolo, ele produz uma força (N) também proporcional a esta área, de modo que a força será tanto maior quanto maior for a tal área. Quando se pressiona o êmbolo pequeno (do cilindro), é extremamente difícil de impedir que o êmbolo maior suba, pois, como já foi explicada, a força nele é muito maior.
Abaixo os detalhes de cada peça do conjunto.
01- base plana e horizontal, sua finalidade é fixar e manter as partes do braço equilibrado sobre a articulação de giro e também fixar as seringas de comando.
02-A base de giro liga a base horizontal com a base vertical, e tem como principal finalidade proporcionar o movimento circular de aproximadamente 90
03-A base vertical esta ligado com base de giro onde tem um suporte preso a uma seringa de 10 ml. Tem por função dar origem ao movimento de giro e prende a seringa que faz o movimento horizontal.
04-O antebraço é responsável pelo movimento horizontal, esta presa na articulação da base vertical, e faz articulação com o antebraço, e prende uma seringa de 10 ml para o movimento do antebraço.
05-O braço faz articulação com o antebraço, e prende uma seringa que movimenta as garras.
06-As garras estão presas no braço e tem por função agarrar pequenos objetos. Seu movimento e proporcionado por duas seringas de 3 ml e 5 ml.
07-As seringas têm por tarefa gerar os movimentos do conjunto. Cada seringa faz par com uma seringa menor, suas dimensões são de 10, 5, e 3 ml.
08-As mangueiras faz a transmissão da água de uma seringa para outra.
09-As braçadeiras são responsáveis de prender as seringas nos braços
 Figura 6 Montagem Horizontal
Figura 7 – Montagem recolhida
 Na uma primeira observação pode levar a pensar que o comprimento da segunda lança é grande e pode até alcançar o chão. Porém, deve- se lembrar do fato de o desenho ser apenas uma representação, passível de mudança, que pode ser feita facilmente encurtando-se as lanças. Além disso há o sistema de giro
 Porém, há que se considerar que a carga máxima a ser içada pelo equipamento refere-se, respeitando o momento de carga útil, à içada na menor distância possível, ou seja, a da posição recolhida. Distâncias inferiores a essa correspondem ao veículo. Portanto, a carga máxima que será içada é calculada com a distância da posição recolhida.
	Figura 8– Montagem recolhida
Sabe-se que pressões maiores levam a menores diâmetros dos cilindros. Porém, há necessidade do uso de bombas maiores e de todo um sistema preparado para operação em maior pressão. Já menores pressões operam com bombas menores e sistemas não tão reforçados. Enquanto isso, os cilindros hidráulicos são maiores, tendo mais vazão, o que pode tornar necessário uma estrutura maior
 Nesse tipo de equipamento, a hidráulica é acionada por uma tomada de força acoplada à caixa de transmissão. , hidráulica é montada diretamente na tomada o modelo de tomada de força é selecionado basicamente pela compatibilidade com o sistema de transmissão e de modo que o seu torque máximo não seja ultrapassado. Usamos um sistema de tubulação para transmissão da pressão do fluido (água corada por azul de metileno) e um pequeno gancho para avaliação da capacidade de tração. Desenvolvemos de modo análogo, um centro de comando pelo qual um operador controla todas as operações
Anexos 
Primeiros Guindastes (figura 1)	
 (Figura 2) Alavanca
 
Polia (figura 3) Cilindro hidráulico (figura 4)
	
Ponte Rolante (figura 5)	caminhão grua (fugura 6)
Conclusão
 O projeto foi bem satisfatório devido a fácil montagem da estrutura ocorreram algumas dificuldade como seria a funcionamento do motores e seus terminais contudo a esperança de ter demonstrado, através deste trabalho, como funciona a montagem e manutenção de guindastes na forma de grua de uma forma relativamente didática. A decomposição do guindaste em suas partes ajudou a demonstrar como são inúmeras as variáveis de guindaste Em outras palavras, espera-se ter possibilitado uma compreensão abrangente, no que diz respeito à limitação de um trabalho sobre uma possibilidade de fabricação e manutenção desse tipo de equipamento.
 Com u m tempo não muito longo co ncluímos o projeto e pudemos perceber o 
quanto este Teorema de Pascal é visível e perceptível em nosso dia -a-dia. 
O protótipo de guindaste mecânico/hidráulico serviu como fo nte para que 
aprofundássemos n ossos conhecimentos na física e nos influenciasse no interesse 
na busca de novas teorias. 
7 Referencia eletrônicas 
-Historia do Guindastes, site porto gente
https://portogente.com.br/portopedia/guindaste-73053>acesso 12 de setembro de 2016
-Componentes de um Guindaste- https://portogente.com.br/portopedia/guindaste-73053>acesso em 12 de setembro de2016
-tipos de Guindastes 
http://www.liebherr.com/MCM/pt-PT/products_mcm.wfw/id-11651-0>acesso em 15 de setembro de2016
-Guindaste portuários
file:///C:/Users/fernanda/Downloads/Liebherr_LHM_mobile_harbour_cranes_brochure_PO_8568-0.pdf >acesso em 12 de setembro de 2016
- EspecificaçõesTécnicas
http://www.vwcaminhoeseonibus.com.br/site/bra/_media/vehicles/pdf/3_3_8150.pdf.> acesso em 15 de setembro de 2016