analise de forças de um guindaste

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CENTRO DE ENSINO SUPERIOR DE GUANAMBI – CESG 
UNIFG – CENTRO UNIVERSITÁRIO 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
ANA CAROLINE SOUZA BARBOSA 
BRUNO SANTANA SANTOS 
CARLOS PAES DE SOUZA 
FELIPE DE JESUS SOUZA 
GABRIELE SOUZA MOTA 
ITALA DANIELE GONÇALVES COSTA 
 
 
 
PROJETO: Construção de um guindaste hidráulico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GUANAMBI - BA 
2018 
 
 
 
CENTRO DE ENSINO SUPERIOR DE GUANAMBI – CESG 
UNIFG- CENTRO UNIVERSITÁRIO 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
 
ANA CAROLINE SOUZA BARBOSA 
BRUNO SANTANA SANTOS 
CARLOS PAES DE SOUZA 
FELIPE DE JESUS SOUZA 
GABRIELE SOUZA MOTA 
ITALA DANIELE GONÇALVES COSTA 
 
 
 
PROJETO: Construção de um guindaste hidráulico 
 
 
 
Trabalho apresentado como requisito parcial de 
avaliação da II unidade da disciplina Mecânica 
Geral, ministrado pelo professor Tácio 
Eduardo, do curso de Engenharia Civil do 
Centro Universitário UNIFG. 
 
 
 
 
 
 
 
GUANAMBI - BA 
2018
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1. INTRODUÇÃO 
 
Os primeiros guindastes foram inventados pelos gregos na idade antiga, e eram movidos 
por homem e animais de carga. Posteriormente foi desenvolvido guindastes maiores usando 
engrenagens movidas por tração humana permitindo a elevação de cargas mais pesadas. Na alta 
idade média os primeiros guindastes eram feitos de madeira, mas com a Revolução Industrial, 
passaram a ser produzidos com ferro fundido e aço. 
Com o passar dos anos, foi desenvolvendo vários estudos com o intuito de gerar 
máquinas que pudessem minimizar o esforço braçal do homem, onde atualmente o guindaste é 
constituído normalmente por uma torre equipada por cabos e roldanas que é usada para levantar 
e baixar materiais. Está sendo possível o desenvolvimento de várias maquinas que utiliza o 
sistema hidráulico em seu funcionamento, este sistema utiliza fluidos que permitem a 
transmissão e o controle de forças e movimentos. O guindaste se enquadra como uma das 
maquinas mais fascinantes, pois tem a função de deslocar grandes quantidades de massas sem 
utilizar o esforço do homem. 
Assim iremos desenvolver um trabalho propondo a construção de um guindaste, usando 
seringas, cujo seu funcionamento implica em um melhor entendimento dos conceitos físicos e 
mecânicos envolvidos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2. OBJETIVOS 
 
2.1.Objetivo Geral 
O trabalho de mecânica tem como objetivo geral demonstrar através dos cálculos que a 
posição do ângulo e a distância da força até o eixo analisado, influenciará na intensidade da 
força exercida em cada estrutura do guindaste para poder suspende-lo. 
 
2.2.Objetivos Específicos 
Primordialmente foi estudado sobre momento e a força exercida no guindaste, após ter 
um pouco de conhecimento sobre o guindaste fizemos um esboço e realizamos a montagem da 
maquete, visando calcular as forças e o momento que atuam na estrutura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
O princípio de Blaise Pascal, que dita que uma alteração de pressão produzida em um 
fluido em equilíbrio se transmite integralmente a todo os pontos do líquido e as paredes do 
recipiente. Este princípio é bastante utilizado no dia a dia, mesmo que imperceptível na maioria 
das vezes. 
A equação 1 descreve matematicamente o Princípio de Pascal 1. 
 Δp1= Δp2 (1) 
Sabendo que podemos escrever a pressão conforme a equação 2. 
𝑝 =
𝐹
𝐴
 (2) 
A equação 1 pode ser escrita pela equação 3. 
𝐹1
𝐴1
=
F2 
𝐴2
 (3) 
 
A partir desta equação foi possível saber como é o funcionamento de uma alavanca 
hidráulica. Isso é possível pois com uma força aplicada em um pistão de A1 menor que A2, é 
possível obter uma força F2 maior que F1. E é este princípio que permitiu o funcionamento do 
guindaste hidráulico. 
 
Momento de uma força 
Momento de uma força, também conhecido como torque, é a medida de quanto uma 
força que age em um objeto faz com que ele gire. 
Quando temos um corpo sujeito à ação de forças de resultante não nula, o corpo pode 
adquirir tanto movimento de rotação quanto movimento de translação, isso ocorrendo ao 
mesmo tempo. Sendo assim, podemos definir o momento de uma força como sendo uma 
grandeza associada ao fato de uma força fazer com que um corpo (ou objeto) gire. 
 
 M = F x d 
Sendo F a força e d a distância. 
Já no cálculo de momento vetorial, utilizamos a seguinte fórmula: 
 M = d x Fsenoɵ (ou cossenoɵ) 
 
 
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4. ESTUDO DE CASO 
 
Para a execução do projeto foram feitas reuniões com os integrantes da equipe para 
decidir que estrutura escolher, e em seguida listado os materiais que seriam necessários para a 
execução. 
Para a realização do projeto, os materiais utilizados foram: 
 1 base retangular de madeira: 20,02cm x 18,5cm 
 2 pedaços de madeira retangular: para execução do braço do guindaste 
 4 seringas de x ml 
 Parafusos 
 X abraçadeiras 
 2 mangueiras de silicone 
 Óleo hidráulico 
 Cola de madeira 
 Cola quente 
 Pregos 
 2 pesos de 0,31kg cada 
 
Também foram usadas as ferramentas/ máquinas: 
 Esquadro 
 Serra de tico tico 
 Parafusadeira/ Furadeira 
 Lixadeira de madeira 
 Ferro de solda 
 Alicate 
 Torno de bancada 
 Chave de fenda 
 
Após os materiais em mãos, deu-se início ao projeto. O primeiro passo foi cortar a base 
de madeira com a serra de tico tico, e posteriormente lixada. O mesmo procedimento foi feito 
com o braço do guindaste. 
 
 
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Figura 1 – Corte da base e do braço do guindaste 
 
Depois de lixado, o próximo passo foi a união da base com o braço do guindaste, sendo 
feito um suporte de madeira, para fixar com um prego na base, como mostrado na figura 2. 
Em seguida foi posicionado uma seringa na vertical em cada braço do guindaste, 
variando o ângulo da posição de uma para outra, montado nessa estrutura para poder analisar 
em que a variância de ângulos influencia na força aplicada para levantar o guindaste. Nesse 
procedimento foi usado parafusos e o auxílio da parafusadeira para fixar as seringas na base, e 
também para atravessar a mangueira pelo braço do guindaste. 
Na sequência, o próximo passo foi a fixação das seringas na base, onde será preenchido 
com o óleo hidráulico, que ao impulsionar a seringa, faria com que a pressão movimentasse o 
guindaste. 
Na ponta do guindaste, foi feito um “gancho” com um prego, utilizando o torno de 
bancada para manusear o prego e deixar no formato desejado. Nesse gancho será colocado o 
peso, no qual irá ficar suspenso. 
 
 
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Figura 2 – União da base com o braço do guindaste 
 
E para finalizar o projeto, foi utilizado o verniz que é uma mistura viscosa usado em 
madeira, com a finalidade de dá um acabamento artístico na base e braço do guindaste. 
 
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Figura 3 – Projeto finalizado 
 
 
 
 
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5. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 
 
Aplicando os conhecimentos adquiridos em sala de aula, sobre cálculos de força e 
momento, calculamos o momento que ocorre no apoio fixo do guindaste e suas reações. Em 
seguida, fizemos um comparativo entre as forças calculadas, para saber qual guindaste, cujo os 
ângulos são diferentes, precisariam de uma força maior para ser levantado. 
Os cálculos podem ser acompanhados a seguir: 
 
 
 
Dados: Resultados:Peso= 0,310Kg = 3,1N Ângulo entre o guindaste e a base: 63,18° 
ɵ= 30° Altura: 36,59cm 
d= 9,7cm F= 6,83N Ry= -2,81N 
 
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Na estrutura I, o ângulo da força aplicada pela seringa e o braço do guindaste formam 
30°, com isso, fizemos o diagrama de corpo livre para analisar as forças e reações atuantes no 
ponto ‘O’, que como é um apoio fixo, tem reações em X e Y, porém a reação em X se anulará 
com a força decomposta em X, havendo assim apenas reação no eixo Y. 
Através dos cálculos do ∑ 𝑀𝑜 foi possível obter uma força de 6,83N, e substituindo na 
formula do ∑ 𝐹𝑦 foi possível calcular qual foi sua reação em Y. 
Na figura abaixo, está explicito os cálculos da estrutura II: 
 
Dados: Resultados: 
Peso= 0,310Kg = 3,1N Ângulo entre o guindaste e a base: 60,80° 
ɵ= 60° Altura: 35,79cm 
d= 14,5cm F= 7,91N Ry= -0,855N 
 
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Analisando a estrutura II, podemos observar que o ângulo formado entre a força e o 
braço do guindaste é maior que a primeira, com variância na sua distância horizontal, que está 
mais distante do eixo de referência. 
Contudo, o procedimento dos cálculos é o mesmo, alterando apenas alguns valores e 
com isso podemos concluir que a estrutura II obteve um Mo maior que a estrutura I, devido ao 
seu ângulo e distancia serem maiores. No entanto, precisaria de uma força em Y menor que a 
primeira para manter o equilíbrio da estrutura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
Por meio dos conhecimentos adquiridos em sala de aula e cálculos exercidos, podemos 
concluir nosso trabalho fazendo a comparação entre as duas estruturas do guindaste, chegando 
à conclusão de que quanto maior a distância e ângulo, maior será o momento, ressaltando que 
o momento será máximo quando atingir 90° entre a força e o objeto de referência. 
No entanto, o trabalho pratico teve suma importância na compreensão dos conceitos 
aplicados na disciplina de Mecânica Geral. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
 
SILVA, Domiciano Correa Marques da. "Momento de uma força"; Brasil Escola. Disponível 
em <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/momento-uma-forca.htm>. Acesso em 19 de 
novembro de 2018. 
 
UNESP Sorocaba, Google – Físico Turistas Guindaste Hidráulico. Disponível em: 
<http://www.sorocaba.unesp.br/Home/Extensao/Engenhocas/fisicoturistasrelatoriorelatfinal.p
df> Acesso em 16 de novembro de 2018. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ANEXOS 
 
 
Figura 4 – Ferramentas utilizadas 
 
 
Figura 5 – Fixação das seringas e pinos para o gancho 
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Figura 6 – Projeto finalizado e aplicação do óleo hidráulico