APS 2019 Braço Hidraulico com eletroimã

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ENGENHARIA CICLO BÁSICO 
APS – ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA 
RELATÓRIO TÉCNICO – Braço Hidráulico 
 
 
NOME RA TURMA 
1. 
(LÍDER) JORDAN LIMA BRUNO 
T7730G-0 EB3P39 
2. LEONARDO DIAS DOS SANTOS N360291 EB3P39 
3. MATEUS GIMENES DA SILVA D79DIJ0 EB3P39 
4. PATRICK CHAVES LIMA N347473 EB3P39 
 
 
 
 
1. Objetivo do trabalho 
 Conforme edital disponibilizado pela própria Universidade Paulista, este trabalho tem 
como escopo o planejamento, construção e apresentação de um protótipo de um 
guindaste hidráulico com seringas, que permita o levantamento e transporte de uma 
massa padrão para posições pré-estabelecidas. Além disso, o braço do guindaste deverá 
conter um eletroímã alimentado por pilhas e possua chaveamento que permita ligar e 
desligar o sistema. 
 As normas de construção do guindaste contemplam que o mesmo deve conter sistema 
hidráulico composto por seringas descartáveis, mangueiras e controle do conjunto 
hidráulico. O edital disponibilizado não menciona nenhuma especificação acerca do 
material a ser utilizado na estrutura do braço hidráulico, subentendendo-se assim a livre 
escolha. Em relação a apresentação do projeto, o protótipo deverá ser montado sobre 
uma base (fornecida pelo aluno) com as devidas marcações para a pista de prova 
regulamentadas 
 Em relação a apresentação do projeto, o protótipo deverá ser montado sobre uma base 
(fornecida pelo aluno) com as devidas marcações para a pista de prova regulamentadas. 
Com o eixo do guindaste posicionado no ponto X deverá içar e mover o corpo de massa 
na posição inicial O até aposição A, onde deverá ser abandonado. A partir de então, o 
corpo de massa será içado novamente e colocado sobre o ponto B e posteriormente 
retorne a posição inicial 
 
 
2. Descrever os materiais utilizados na construção do projeto: (incluir todos os 
materiais) 
Foram utilizados: 
- Barra de Alumínio 
- Cola quente 
- Mangueira de aquário Transparente 
- Seringas Descartáveis 
- Agua e Corante para identificar o movimento das barras 
- Rolamento 
- MDF Branco com os filete (topo) revestido em PVC branco 
- Parafusos e Porcas 
- Bateria 
- Caixa para suporte das Seringas e Baterias 
- Enforca Gato (para prender as Seringas) 
- Makita 
- Tinta em spray (bege) 
- Lixa de 1500 
- Arruela Lisa 
- Cano Metálico de aço 
- Fio Esmaltado 
- Chaveamentos para ligar e desligar o eletroímã 
 
3. Descreva em passos a construção do projeto. Utilize figuras e fotografias com 
legendas explicativas para ilustrar o processo. 
 
1.0) Construção do eletroímã 
1.1) Na construção do eletroímã utilizados foram utilizado fio esmaltado um parafuso e um 
cano metálico de aço 
 
Imagem 1 – Parafuso 
1.2) Nessa estaremos fixando fio no parafuso para começarmos enrolar 
 
 Imagem 2 – Fixando o fio no Parafuso Imagem 3 – Enrolamento no fio do Parafuso 
 
1.3) Enrolamento do fio pronto dando 250 Voltas e encapado com Tubo de Aço. 
 
Imagem 4 – Fio totalmente enrolado. Imagem 5 – Fio totalmente enrolado. 
 
 
 
 
 
 
2.0) Construção das Barras Metálicas 
2.1) Nas construções dos braços hidráulicos, foram tranquilos não foram afetados nada 
graças ao planejamento feito durante o processo, como mostra nas figuras abaixo: 
 
Imagem 6 – Tudo de alumínio Quadrado 
2.2) Marcações para o corte nas barras de alumínios. 
 
Imagem 7 – Marcações na barra 
 
 
2.3) Já Feito os Cortes nas barras para o lixamento da angulação. 
 
 Imagem 8 – Corte na Barra Imagem 9 – Lixamento feito. 
 
Imagem 10 – Lixamento na angulação pronta 
 
 
 
 
 
 3.0) Construção do rolamento para prender na madeira e no tubo de alumínio 
3.1) Foi feito uma adaptação no rolamento para prender na madeira e no tubo de 
alumínio. 
 
 Imagem 11 – Furo no centro da madeira Imagem 12 – Furo pronto. 
 
Imagem 13 – Encaixamento do rolamento Imagem 14 – Encaixamento da madeira no 
na madeira com o parafuso com arruela lisa Alumínio 
 
 
 
4.0) Montagem dos componentes 
4.1) Graças ao planejamento feito durante o processo de confecção dos conjuntos 
mecânicos a montagem dos componentes ocorreu de forma tranquila, sem imprevistos. É 
evidente que foram necessários pequenos ajustes, porém, nada que alterasse 
drasticamente as características desejadas. 
 
 
Imagem 15 – Montagem com enforca gato da mangueira 
 
Imagem 16 – Montagem com enforca gato na seringa para o posicionamento vertical 
 
 
 
Imagem 17 – Montagem da seringa com a barra de alumínio 
 
 
Imagem 18 – Encaixe da seringa e mangueiras com a barra de alumínio concluído. 
 
Imagem 19 – Trabalho concluído. 
 
4. Faça um desenho do projeto e indique o funcionamento. 
 
 
Através de cálculos, podemos determinar o valor da pressão exercida nas seringas para o 
funcionamento do braço mecânico. Segue abaixo o esboço feito no AutoCad. 
 
 
 
 
Imagem 20 – Desenho do Braço Hidráulico. 
 
Descrição do cálculo: 
FORÇA DE AVANÇO 
 
ÁREA DE AVANÇO 
 
Onde: 
 FAV - Força de Avanço [kgf]; 
P - Pressão [kgf/cm2]; 
A - Área [cm2]; 
AAV - Área de Avanço [cm2]; 
R - Raio [cm]; 
 
2RAAV = 
APFAV =
ÁREA DE AVANÇO 
ÁREA DE ARASTE 
ÁREA DE ARASTE 
F = FORÇA (N) 
ÁREA DE ARASTE 
ÁREA DE AVANÇO 
ÁREA DE AVANÇO 
P=F/A, sendo P (pressão), F (força) e A (área). 
 
Área de avanço = π*R² 
Área de avanço = 3,14*0,625² 
Área de avanço = 1,227 cm² 
 
Supondo uma força de 10N: 
 
P=10/1,227 
P=8,15 Pa 
 
 
 
5. Descrever o princípio de funcionamento do eletroímã, o circuito empregado e a 
escolha dos materiais. 
 
 
O princípio de funcionamento eletroímã é um dispositivo formado por um núcleo de ferro 
envolto por um solenoide (bobina). Quando uma corrente elétrica passa pelas espiras da 
bobina, cria-se um campo magnético, o qual faz com que os imãs elementares do núcleo 
de ferro se orientem, ficando assim imantado e, consequentemente, com a propriedade de 
atrair outros materiais ferromagnéticos. 
 
Na figura abaixo temos um eletroímã e um imã com suas respectivas linhas de campo. 
 
 
 
Observe que no eletroímã as linhas de campo entram em uma extremidade e 
saem na outra, já no imã, elas entram em um polo (polo sul) e saem no outro (polo 
norte) de maneira praticamente igual. Foi por esse motivo, de apresentar 
comportamento semelhante ao de um imã quando percorrido por uma corrente 
elétrica, que esse dispositivo ficou conhecido como eletroímã. 
 
O fato de ter um núcleo (barra de ferro) no interior da bobina gera um campo 
magnético muito intenso e devido a essa propriedade os eletroímãs têm muitas 
aplicações, dentre elas, podemos destacar: nos motores, nas campainhas, nos 
telefones, na indústria de construção naval e no guindaste eletromagnético. 
 
 
 
 
 
 
Calculo do Eletroímã 
 
B= Campo Magnético 
I= Corrente = 1,8A 
L=Comprimento do fio condutor 
 
B = µ.i/2.pi.d 
 
B= 4.pi.10^-7.1,8A/2.pi.1,7m 
 
B= 10,58 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=10,58.1,8.sen90.1,7 
 
F= 32,39 N 
 
 
O circuito empregado no Eletroímã foi elaborado a partir das exigências prescritas no 
edital e de modo a suprir as necessidades encontradas no processo de aplicação da 
tecnologia. Basicamente, o circuito elétrico é composto por uma bateria química de 9V, 
uma botoeira deacionamento e um eletroímã construído com partes de um transformador 
220v x 12v descartado, ao qual estão ligados em série, formando uma malha (circuito 
elétrico fechado). A botoeira é a responsável por ligar e/ou desligar o sistema. 
 
 
 
As escolhas dos materiais foi utilizado um parafuso que fica no centro da bobina é de 
ferro pois o ferro eletromagnetiza, o cobre para o enrolamento da bobina é de 0,5mm 
esmaltado e a bobina possui aproximadamente 250 voltas, foi colocada em um pedaço de 
tubo de alumínio pra protegê-la usando um alumínio porque ele não eletromagnetiza 
assim não trazendo perda de força para o eletroímã 
 
 
 
 
6. Liste os problemas ocorridos durante a elaboração do projeto e a solução que o 
grupo utilizou para o mesmo (Faça em forma de tabela com duas colunas). 
 
 
 
 
Problema Solução 
 Dificuldade de fazer a furação nas 
barras de alumínio para não as 
amassar 
Tivemos que comprar uma broca que 
fosse do tamanho do parafuso para 
fazer o encache das barras. 
 Dificuldade de fazer o diâmetro do 
MDV, para colocar o rolamento 
dentro, para conseguir movimentar o 
braço hidráulico. 
tivemos que levar a ao trabalho para 
conseguirmos usinar o MDV, com o 
diâmetro certo, para o encache do 
rolamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7. Para o projeto final, determine algumas grandezas físicas. 
 
Número de seringas 6 
Número de voltas do filamento na bobina 250 voltas 
Bateria Utilizada (V) 9V 
Quantidade de baterias utilizadas 1 
 
 
 
 
 
8. Faça uma estimativa do desempenho do seu projeto para o dia da apresentação. 
 
 
Com base nos cálculos e testes realizados, a expectativa é que o protótipo consiga fazer 
seus movimentos normalmente na marca indicada. Já simulamos antes do dia da 
apresentação para não correr o risco de dar algum defeito. O protótipo do braço hidráulico 
Funcionou perfeitamente sem nenhum problema ou desgaste em sua estrutura. 
Ao integrarmos o sistema de Chaveamentos para ligar e desligar o eletroímã, obtivemos o 
dobro de cuidado e atenção, pois qualquer falha poderia não funcionar. Apesar de todo o 
risco, estamos muito satisfeitos e confiantes por estar realizando um trabalho diferente até 
mesmo das pesquisas que realizamos, devido a todos os pontos positivos apresentados, 
acreditamos que o projeto conseguirá atingir nossos objetivos. 
 
 
 
 
 
 
9. O grupo pretende fazer ou realizou modificações no projeto no dia da 
apresentação? Quais? 
 
 
Não foram realizadas modificações no dia da apresentação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10. Conclusão e resultados finais. 
 
 
Marcados por grandes desafios e superações, o planejamento, a pesquisa, a execução e 
a apresentação do protótipo do Guindaste Hidráulico com Eletroímã como exigência 
parcial para aprovação no 3º semestre do Curso de Engenharia Ciclo Básico se fizeram 
uma experiência ímpar, cheia de conteúdos que agregam em muito na formação 
acadêmica e pessoal de qualquer indivíduo. 
O contato de aproximação com novas tecnologias que são tendência de prosperidade 
para o futuro nos instigou a querer fazer parte deste processo com mais afinco, colocando 
à disposição do progresso tecnológico e da humanidade os esforços que empregamos 
durante os anos de estudo vivenciados neste início de carreira e que ainda teremos pera 
frente. 
Através de pesquisas e discursões, a temática sobre os princípios da hidráulica e do 
eletromagnetismo foram inseridas em nosso contexto de maneira a possibilitar a 
fundamentação teórica e execução na prática deste protótipo. É verídico afirmar o quão 
rico e fascinante são os conceitos físicos inseridos neste contexto que vão deste a física 
clássica a física atual, utilizando e colocando a prova o legado de vários cientistas 
renomados, como por exemplo, o francês Blaise Pascal e o britânico Michael Faraday. 
De fato, a execução do protótipo foi considerada pelo grupo como um grande desafio. 
Mesmo com as especificações estabelecidas pela equipe por meio de debates e 
consultorias com profissionais especializados, adaptar a tecnologia escolhida a realidade 
do projeto não se fez uma tarefa fácil. Tivemos vários problemas envolvendo o 
dimensionamento e designer de componentes, bem como falhas no funcionamento de 
outros, exigindo consideráveis mudanças ao longo da execução do projeto e ampliando 
drasticamente o tempo empregado, estimando-se um total aproximado de 12 horas 
dedicados em suas pesquisas e execução. 
Em resumo, a proposta de atividade supervisionada foi de grande valia para a nossa 
formação acadêmica, levando em consideração toda a temática e dinamismo existentes 
no trabalho apresentado. A pesar dos vários contratempos, conseguimos finalizar com 
êxito o protótipo quase dez dias antes do teste, alcançando nota máxima (6,0) pelo 
desenvolvimento e execução do protótipo.