APS GUINDASTE HIDRAULICO COM ELETROIMA

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 ICET – INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
TRABALHO DE ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS 
 
 
 
GUINDASTE HIDRÁULICO COM ELETROÌMÃ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
NOVEMBRO DE 2015 
 
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ICET – INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS 
 
 
 
 
TRABALHO DE ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA – APS 
 
GUINDASTE HIDRÁULICO COM ELETROÌMÃ 
 
 
 
NOME 
 
R.A. 
 
 
 
WESLEY DALLACQUA C12918-6 
THIAGO DOS SANTOS BATISTA 
 
ROGER PATRICK LACERDA 
C229IB-5 
 
 C15IID-0 
 
WELLINGTON ALMEIDA SANTOS 
 
 
C029ID-2 
WILLIAM MOTA RODRIGUES PINTO 
 
C08529-4 
RAQUEL RODRIGUES ALVES C2160A-0 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Sumário 
 
I – INTRODUÇÃO .............................................................................................. 4 
I.I OBJETIVO DO TRABALHO ....................................................................... 4 
II – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................ 5 
II.I Evolução das Maquinas ........................................................................... 5 
II.II Princípio de Pascal........................................................................................8 
III – METODOLOGIA...............................................................................11 
VI – DESENHO TECNICO...........................................................................13 
VII– CONCLUSÕES................................................................................22 
VIII- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1 - INTRODUÇÃO 
Trabalho apresentado como único requisito para composição de nota do 4º 
Semestre para a disciplina denominada : Atividades Práticas Supervisionadas 
(APS). 
Neste trabalho serão descritos todos os passos necessários para a construção de 
um guindaste hidráulico com um eletroímã em sua extremidade do braço e que 
deverá ser capaz de fazer movimentos (em 3 dimensões) nos eixos x, y, z 
possibilitando assim o transporte de um sólido de metal de um ponto a outro. O 
protótipo do guindaste deverá ser construído seguindo algumas normas, porém a 
escolha do material principal é livre. 
 1.1 OBJETIVO DO TRABALHO 
Este trabalho tem como objetivo a aplicação prática dos conhecimentos adquiridos 
em sala de aula, nas disciplinas de Fenômenos de Transporte, Eletricidade Básica e 
Dinâmica dos Sólidos, projetar e construir de um guindaste hidráulico, utilizando 
seringas descartáveis para fazer os movimentos, atingindo o objetivo do percurso 
proposto, levantando um corpo de prova, passando por 3 pontos com medidas 
dadas ,bem como o 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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
II-REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
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 As máquinas hidráulicas foram desenvolvidas de forma empírica a partir da 
necessidade de transportar água com eficiência e de produzir energia para realizar 
tarefas. 
Primeiras máquinas hidráulicas: 
 1000 A. C.: chineses utilizavam na irrigação; 
 Início da era cristã: romanos utilizaram um sistema de elevação e transporte 
de água com canais e tubos; 
 Idade média: aparecimento das máquinas motrizes: evolução da antiga roda 
d’água; 
 Século XX: aparecimento das primeiras turbinas hidráulicas e a forma de 
descrevê-las matematicamente. 
 
Esses primeiros modelos matemáticos eram produzidos de forma totalmente 
empírica e apresentados graficamente na forma de curvas de desempenho e de 
equações envolvendo as diversas grandezas pertinentes ao fenômeno. 
II.I Evolução das Maquinas 
Experiências têm mostrado que a hidráulica vem se destacando e ganhando espaço 
como um meio de transmissão de energia nos mais variados segmentos do 
mercado, sendo a Hidráulica Industrial e Móbil as que apresentam um maior 
crescimento. 
Porém, pode-se notar que a hidráulica está presente em todos os setores industriais. 
Amplas áreas de automatização foram possíveis com a introdução de sistemas 
hidráulicos para controle de movimentos. 
Para um conhecimento detalhado e estudo da energia hidráulica vamos inicialmente 
entender o termo Hidráulica. 
O termo “Hidráulico” derivou-se da raiz grega Hidro, que tem o significado de água, 
por essa razão entendem-se por Hidráulica todas as leis e comportamentos relativos 
à água ou outro fluido, ou seja, Hidráulico é o estudo das características e uso dos 
fluidos sob pressão. 
A automação surgiu como o caminho para a redução da participação da “mão 
humana” sobre os processos industriais. Partindo desse conceito, podemos dizer 
que a 6 utilização em larga escala do moinho hidráulico para fornecimento de 
farinha, no século X, foi uma das primeiras criações humanas com o objetivo de 
 
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automatizar o trabalho, ainda que de forma arcaica. Esse desenvolvimento da 
mecanização teria impulsionado mais tarde o surgimento da automação. 
 
 
Figura 01 - Moinho hidráulico para fornecimento de farinha, no século X. 
A disseminação do moinho hidráulico pela Europa Ocidental levou a um crescimento 
da produção de alimentos nunca antes observado. Na época, um moinho era capaz 
de substituir o trabalho de dez a vinte homens. Desde então o homem tem 
direcionado seu conhecimento para o desenvolvimento de tecnologias que 
desonerem suas atividades braçais. Um exemplo é a máquina a vapor, que 
começou a ser utilizada para movimentar equipamentos industriais em 1775 e fez 
um martelo de 60 quilos aplicar 150 golpes por minuto. 
A necessidade cada vez maior de produzir mais e melhor culminou na Revolução 
Industrial, ocorrida a partir da segunda metade do século XVIII. Grande marco da 
substituição do trabalho braçal por máquinas que executavam a mesma tarefa com 
maior eficiência e qualidade, a Revolução acelerou o processo de transformação e 
desenvolvimento de tecnologias. 
Mas foi com a ajuda do inventor James Watt que a máquina a vapor se tornou mais 
eficiente, com a implantação do regulador de velocidade. Assim, estava criado o 
sistema que unia as tecnologias pneumáticas e hidráulicas. 
As modificações feitas por Watt tiveram tanta importância para o parque fabril da 
época que levaram o filósofo alemão Karl Marx a considerar a máquina a vapor 
como o item mais importante da grande indústria. As companhias de fabricação têxtil 
foram as mais 7 
 
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beneficiadas, mas apenas Alemanha, Estados Unidos e Inglaterra se equiparavam 
em capacidade de produção nesse primeiro período da revolução industrial. 
As primeiras máquinas movidas a eletricidade surgiram em meados do século XIX, 
graças a esforços de diversos pesquisadores – entre eles Michael Faraday e André-
Marie Ampère – que estudaram a utilização da eletricidade e do magnetismo em 
conjunto, levando ao desenvolvimento de motores que, conectados a sistemas 
elétricos, acionavam alavancas. No final do século XIX, esse tipo de motor começou 
a ficar obsoleto e deu lugar às máquinas que usavam a corrente elétrica em 
circulação em condutores para interagir com o campo magnético produzido por imãs 
ou eletroímãs. 
A Segunda Guerra Mundial (1939-1945) também contribuiu para a história do 
controle automático – ainda que com objetivos menos nobres– com o 
desenvolvimento de sistemas para aplicação no lançamento de mísseis. 
De acordo com o professor de automação industrial e gestão de projetos da 
Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba (FUMEP), Marcelo Eurípedes da Silva, 
a desvantagem do relé na época era a necessidade de fixá-los em algum ponto e 
sua transição para outros locais demandava muito trabalho, além da manutenção 
constante dos equipamentos. 
2.2 Divisões da Hidráulica 
Por conveniência normativa a hidráulica divide-se em dois ramos: a hidráulica 
industrial e a hidráulica móbil. 
 
 Figura 02: Esmerilhadeira Cilíndrica Hidráulica Figura 03: Prensa Hidráulica 
 
 
 
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Figura 04: Exemplos de maquinas Mobil 
A hidráulica industrial cuida de máquinas e sistemas hidráulicos utilizados nas 
indústrias, tais como máquinas injetoras, prensas, retificadoras, fresadoras, tornos e 
outros. 
A hidráulica móbil cuida de mecanismos hidráulicos existentes nos sistemas de 
transportes e cargas como caminhões, automóveis, locomotivas, navios, aviões, 
moto niveladoras, basculantes e muitos outros equipamentos. 
II-II Princípio de Pascal 
Muitos líquidos podem ser considerados incompressíveis, logo apresentam forças 
reativas às forças de compressão através de variações imperceptíveis no 
espaçamento entre suas moléculas. 
A força de compressão a que nos referimos relaciona-se à pressão sofrida pelo 
líquido que é dada pela fórmula geral 
p=∆F/∆A, onde pé a pressão, ∆F é a variação da força aplicada no sistema e ∆A é a 
superfície de interesse. Em 1652, o físico e matemático francês Blaise Pascal (1623-
1662) propôs que: 
“A pressão aplicada a um fluido enclausurado é transmitida sem atenuação a cada 
parte do fluido e para as paredes do reservatório que o contém.” 
 
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Explicação 
O experimento é explicado pelo princípio de Pascal que diz: "O acréscimo de 
pressão produzido num líquido em equilíbrio transmite-se integralmente a todos os 
pontos do líquido." 
Uma aplicação simples deste 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 abaixo 
 
 
 
A equação 1 descreve matematicamente o Principio de Pascal: 
Δp1= Δp2 
 
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Sabendo que podemos escrever a pressão conforme a equação 2: 
P=F/A 
A equação 1 pode ser escrita pela equação 3: 
F1/A1=F2/A2 
 
A partir desta equação sabemos como é o funcionamento de uma alavanca 
hidráulica utilizada utilizando como base o braço hidráulico temos que no uso de um 
líquido incompressível, se há o deslocamento de um volume do fluido na primeira 
seringa, na segunda seringa será o mesmo. Podendo ser escrito pela equação: 
V = A1. D1= A2. D2 ou D1= D2. (A2/A1) 
 
 
 
 
 
 
 
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III-METODOLOGIA 
Primeiramente decidimos selecionar materiais recicláveis, além de preservar o meio 
ambiente o custo beneficio tornaria acessível para cada um dos integrantes do 
grupo. 
Matérias utilizados 
 Madeira (MDF) 
(Encontrada nas ruas, na qual fui fundamental a utilização do mesmo). 
 Parafusos 
 Braçadeiras 
 Dobradiça 
 Rolamento ( rolimã) 
 (Doado pela mecânica “Japa Car”) 
 Prego 
 Bobina 
(retirado de um Liquidificador inutilizável) 
 Cano (PVC) 
 Mangueira 
 Seringas 
 Pilhas 
 Interruptor 
Método de construção 
Após encontrar madeiras (MDF) Decidimos cortalas e fazer 3 peças, que seriam os 
braços do guindaste, em seguida cortamos uma peça onde seria o tabuleiro do 
mesmo. Para obter uma articulação decidimos fixar duas braçadeiras com o auxilio 
de parafusos. 
Para fixar o guindastes no tabuleiro foi utilizado um rolamento (rolimã) juntamente 
com um cano de pvc , tornando-o a fusão do mesmo em uma peça só , logo após 
 
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pregamos essa peça no tabuleiro fixado com o guindastes, com a finalidade de gerar 
uma rotação . 
Para finalizar posicionamos as seringas nos seus devidos lugares e partimos para 
estética do mesmo, onde foram utilizadas tintas de diversas cores com o intuito de 
trazer harmonia ao trabalho. 
Elaboramos o eletroímã com cobre esmaltado enrolado em um prego de ferro e 
conectamos a duas pilhas, gerando um campo magnético, em seguida elaboramos 
um circuito onde o interruptor ligaria e desligaria o sistema. Após finalizar o 
eletroímã, fixamos na extremidade do braço mecânico com objetivo de atrair um 
corpo metálico. 
 
V- DESENHO TECNICO 
 
 
 
 
 
 
 
 
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V-CÁLCULOS ESTRUTURAIS 
A pressão mede a razão entre o módulo de uma força F, aplicada 
perpendicularmente sobre uma superfície e a área A da superfície. 
Fórmula da Pressão 
 
P= F/A
Onde, 
P=Pressão (Pa) 
F= Força (N) 
A= Área (cm²) 
 Fórmula da área de um cilindro 
A=π . d²/ 4 
A= Área 
d= Diâmetro 
Diâmetro= 21,80mm = 2,18 cm 
A = 𝜋. 𝑑²/4 
A = 𝜋. 2,18²/4 
A = 3,73 cm² 
 
Diâmetro= 21,80mm – d= 2,18 cm 
A = 𝜋. 𝑑²/4 
A = 𝜋. 2,18²/4 
A = 3,73 cm² 
Para calcular a pressão e a força exercida pelos cilindros para movimentar o 
guindaste hidráulico, usaremos como base uma Força de 10 N. 
P = F/A 
P = 10/3, 73 
P = 2,68 N/cm² (pressão exercida pelo cilindro do operador) 
F = A.P 
F = 3,73. 2,68 
F = 9,996 
F≅ 10 N (força transmitida para o cilindro fixo no braço) 
 
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Cilindro de 10 ml – Fixado no antebraço 
Diâmetro= 14,50 = 1,45 cm 
A = 𝜋. 𝑑²/4 
A = 𝜋. 1,45²/4 
A = 1,65 cm² 
Cilindro de 10 ml – Controlado pelo operador 
Diâmetro= 14,50 = 1,45 cm 
A = 𝜋. 𝑑²/4 
A = 𝜋.1,45²/4 
A = 1,65 cm² 
P = F/A 
P = 10/1, 65 
P = 6,06 N/cm² (pressão exercida pelo cilindro do operador) 
F=A.P 
F=1,65. 6.06 
F=9,999 
F≅ 10 N (força transmitida para o cilindro fixo no antebraço) 
 
Cilindro de 10 ml – Fixado no local de giro 
Diâmetro= 14,50 = 1,45 cm 
A= 𝜋. 𝑑²/4 
A= 𝜋. 1,45²/4 
A= 1,65 cm² 
Cilindro de 10 ml – Controlado pelo operador 
Diâmetro= 14,50 = 1,45 cm 
A= 𝜋. 𝑑²/4 
A= 𝜋. 1,45²/4 
A= 1,65 cm² 
P=F/A 
P=10/1, 65 
P= 6,06 N/cm² (pressão exercida pelo cilindro do operador) 
F=A.P 
 
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F=1,65.6.06 
F=9,999 
F≅ 10 N (força transmitida para o cilindro fixo no local de giro) 
Em ambos os casos a força transmitida entre as seringas foram iguais, pois elas 
estavam ligadas entre si com seringas de diâmetros iguais. 
Calculo do Eletroímã 
B= Campo Magnético 
μ = Permeabilidade Magnética = 0,99 
I= Corrente = 1,8A 
L=Comprimento do fio condutor = 1,7 m 
B = μ. i/l 
B=0,999. 1,8A/1,7m 
B= 1,05 T 
Calculo da Força do Eletroímã 
F = B.i.L.sen a 
F = B.i.L.sen a = 95,5. μ. 0,25. 1 = 2,9987. 10^-4 N 
F=1,05. 0,9. sen90. 1,7 
F= 3,23 N 
m=F/a 
m=3,23/10 
m= 0,323 kg 
Planilha de Custos de materiais utilizados para construção do Guindaste 
Materiais Quantidades Valor 
 Pilhas 2 R$ 5,50 
Seringas de 10 ML 3 R$ 1,50 
Seringas de 20 ML 4 R$ 1,50 
Braçadeira conjunto R$ 5,00 
Dobradiça Conjunto R$ 3,50 
Super. Bonde 2 R$ 2,50 
Mangueira 3m 1 R$ 3,00 
Total R$ 32,50 
 
 
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 RESULTADO DOS TESTES PRELIMINARES 
A prescrição, projeto, fabricação, verificação de um Guindaste Hidráulico com 
Eletroímã logo na primeira etapa do processo teve sucesso, foram feitos e 
constatados a capacidade de processo de 0,150kg, sendo a capacidade máxima de 
0,323kg. 
 
 
 
Corte da madeira17 
 
 
Furando para fixar o braço. 
 
Montagem do braço. 
 
 
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Figura: Base giratória. 
 
 
Figura: Reforço da base giratória. 
 
 
 
 
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Figura: Pintando o Percurso. 
 
 
 
 
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Figura: Ligando as Mangueirinhas. 
 
 
 
 
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FIGURA: Projeto Concluído. 
 
 
 
 
 
 
 
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V-CONCLUSÃO 
O desafio do guindaste com eletroímã tem como finalidade proporcionar a iniciação 
do aluno na aplicação de conceitos de física, calculo em projetos de engenharia, 
assim como proporcionar a integração e o desenvolvimento de tralho em equipe. 
Cuja funcionamento baseia-se na ação de um eletroímã, de um modo simples e 
barato de introduzir os conceitos de campo magnético gerado por uma corrente 
elétrica. Para que tudo acontecesse perfeitamente foi projetado um braço hidráulico 
de tamanho reduzido. Todas as seringas foram colocadas de maneira estratégica, 
para representar os movimentos com êxito. 
Desde sua criação, o braço hidráulico vem ajudando a todos com a sua praticidade, 
agilizando os trabalhos praticados por diversas áreas, desde a engenharia mecânica 
até a civil, entre outras áreas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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VII-REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
CEFET.<https://professormarciogomes.files.wordpress.com/2008/09/apostila-
completa.pdf> 
Acesso em 18.11.2015. 
Ufabc.<http://becn.ufabc.edu.br/guias/energia/resumo/EN_E1_N_03.pdf> 
 Acesso em 16.11.2015. 
Gflhidraulica.<http://www.gflhidraulica.com.br/prensa-hidraulica.php> 
Acesso em 16.11.2015. 
SOFISICA.<http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/EstaticaeHidrostatica/pr
essao.php>Acesso em 20.11.2015. 
Osetoreletrico.<http://www.osetoreletrico.com.br/web/component/content/article/57-
artigos-e-materias/343-xxxx.html> Acesso em 21.11.2015.