teorico (6) (2)

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Máquinas de Elevação 
e Transportes
Material Teórico
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Me. Marcelo Leonildo Teruel
Revisão Textual:
Prof.ª Dr.ª Selma Aparecida Cesarin
Dimensionamento de Componentes de um Guindaste de 
Plataforma Giratória de Alcance Fixo, Móvel em Truck, Sobre Pórtico
• Guindaste de Plataforma Giratória de Alcance
Fixo, Móvel em Truck e Pórtico;
• Roteiro para Determinação e Dimensionamento de Alguns
Elementos Importantes de um Guindaste de Plataforma
Giratória de Alcance Fixo, Variável (Móvel) em Truck, em Pórtico.
• Estabelecer um roteiro para a determinação e o dimensionamento de alguns componen-
tes de uma máquina de elevação e transporte de cargas, mais especifi camente de um 
guindaste de plataforma giratória de alcance fi xo, móvel em truck, sobre pórtico, segundo 
a norma DIN 15020.
OBJETIVO DE APRENDIZADO
Dimensionamento de Componentes de
um Guindaste de Plataforma Giratória de 
Alcance Fixo, Móvel em Truck, Sobre Pórtico
Orientações de estudo
Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem 
aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua 
formação acadêmica e atuação profissional, siga 
algumas recomendações básicas: 
Assim:
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e 
horário fixos como seu “momento do estudo”;
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo;
No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos 
e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você tam-
bém encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão sua 
interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados;
Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus-
são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o 
contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e de 
aprendizagem.
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Determine um 
horário fixo 
para estudar.
Aproveite as 
indicações 
de Material 
Complementar.
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
Não se esqueça 
de se alimentar 
e de se manter 
hidratado.
Aproveite as 
Conserve seu 
material e local de 
estudos sempre 
organizados.
Procure manter 
contato com seus 
colegas e tutores 
para trocar ideias! 
Isso amplia a 
aprendizagem.
Seja original! 
Nunca plagie 
trabalhos.
UNIDADE Dimensionamento de Componentes de um Guindaste de 
Plataforma Giratória de Alcance Fixo, Móvel em Truck, Sobre Pórtico
Guindaste de Plataforma Giratória de 
Alcance Fixo, Móvel em Truck e Pórtico
Na Unidade anterior, apresentamos um roteiro para dimensionamento de alguns 
elementos importantes de uma ponte rolante com talha gêmea de 4 cabos, tais 
como: diâmetro e característica do cabo de aço, diâmetro e comprimento do tam-
bor de enrolamento do cabo de elevação da carga e potência fornecida pelo motor 
para regime de velocidade constante de elevação da carga.
Nesta Unidade, utilizando os conceitos já vistos anteriormente, daremos conti-
nuidade ao assunto, apresentando um roteiro para determinar e dimensionar vários 
elementos importantes de um guindaste de plataforma giratória de alcance fixo, 
variável (móvel) em truck, em pórtico (conforme Figura 1 a seguir), tais como: a 
capacidade máxima de carga (Q), a velocidade de subida da carga (Vq) e o torque 
mínimo do motor para manter a carga parada (momento torçor de frenagem – Mtf).
Figura 1 – Tuindaste de plataforma giratória de alcance fixo, móvel em truck e pórtico
Fonte: Adaptado de FERRARESI; RUFFINO, 1972
8
9
Roteiro para Determinação e 
Dimensionamento de Alguns Elementos 
Importantes de um Guindaste de 
Plataforma Giratória de Alcance Fixo, 
Variável (Móvel) em Truck, em Pórtico
Figura 2 – Guindaste de plataforma giratória de alcance fi xo, móvel em truck e pórtico
Fonte: Adaptado de FERRARESI; RUFFINO, 1972
Em um guindaste de plataforma giratória de alcance fixo, móvel em truck e pór-
tico, representado na Figura 2, são conhecidos os seguintes dados: 
• Diâmetro do cabo: d = 5/8” (6 x 37 Seale) = 15,875mm;
• Potência fornecida pelo motor em regime de plena carga (velocidade constan-
te): Nm = 40 CV;
• Rotação do motor em carga: n = 1160rpm;
• Número de operações por hora: 40;
• Diâmetro do tambor: Dt = 400mm;
• Peso próprio da polia móvel e do gancho: Qo = 50kgf;
• Talha simples de 2 cabos.
Calcular, baseando-se nos dados informados:
• Força no Cabo na entrada do tambor (F);
• Capacidade de Carga Teórica (Qth);
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UNIDADE Dimensionamento de Componentes de um Guindaste de 
Plataforma Giratória de Alcance Fixo, Móvel em Truck, Sobre Pórtico
• Rendimento da talha (ηtalha);
• Capacidade Máxima de Carga (Q);
• Velocidade do Cabo (Vc);
• Velocidade de Subida da carga (Vq);
• Rotação do Tambor (ηtambor);
• Relação de Transmissão do Sistema;
• Coeficiente de Retenção da Talha;
• Momento de Torção (Torque) de Frenagem para manter a carga parada (Mtf).
Observações: Admitir todos os mancais de rolamento, considerar o redutor 
composto de engrenagens cilíndricas de dentes retos e avaliar os rendimentos par-
celadamente.
Equipamento do Grupo 3.
Roteiro
Cálculo da Força no Cabo na entrada do tambor (F)
Baseando-se nas dimensões conhecidas do cabo de aço e na norma DIN 15020, 
calculamos a força máxima a que o cabo resiste na entrada do tambor, pela equação:
d k F=
Onde: 
• d = 15,875 mm (5/8”)
• k = 0,35 (da tabela 1: grupo 3 e 40 operações por hora)
Tabela 1 – Valores de k
Grupo de Transmissão 
por cabo
Número de ciclos 
por hora
Valores mínimos de 
k em mm/√kg
0 até 6 0,28
1 de 6 a 18 0,30
2 de 18 a 30 0,32
3 de 30 a 60 0,35
4 acima de 60 0,38
Fonte: FERRARESI; RUFFINO, 1972
Logo:
• F = 2057,27 Kgf
Esta é a força máxima que o cabo resiste e, de acordo com a Figura 2, é a soli-
citação F, na entrada do tambor.
10
11
Cálculo da Capacidade de Carga Teórica (Qth)
Para o cálculo da carga teórica (Qth), torna-se necessária a definição da força 
no cabo no trecho após a polia intermediária que, segundo a Figura 2, trata-se da 
força F’, que é obtida por:
F’ = Fx η’p
Onde:
• η’p = 0,98 → Rendimento da polia intermediária.
Então:
F’ = 2057,27 × 0,98
F’ = 2016,12 Kgf
Agora, temos condições de determinar a carga teórica por:
Qth = 2 × F’
Qth = 2 × 2016,12
Qth = 4032,24 Kgf
Cálculo do Rendimento da talha (ηtalha)
Devemos determinar o rendimento desta talha simples de 2 cabos (para o cabo 
saindo da polia fixa e mancais de rolamento). Conforme a Tabela 2 a seguir (vide 
teoria da unidade anterior):
Tabela 2 – Rendimento de talha
Nº de cabos de Sustentação 2 3 4 5 6 7 8
Cabo saindo
da polia móvel
11
1
n
p
pn
−η
η =
−η
F
Q
Mancais de 
escorregamento
ηp = 0,96
0,98 0,96 0,94 0,92 0,91 0,89 0,87
Mancais de rolamento
ηp = 0,98
0,99 0,98 0,97 0,96 0,95 0,94 0,93
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UNIDADE Dimensionamento de Componentes de um Guindaste de 
Plataforma Giratória de Alcance Fixo, Móvel em Truck, Sobre Pórtico
Nº de cabos de Sustentação 2 3 4 5 6 7 8
Cabo saindo 
da polia fixa
1
1 1
1
n
p p
pn
+η −η
η =
−η
Q
F I
Mancais de 
escorregamento
ηp = 0,96
0,94 0,92 0,90 0,89 0,87 0,85 0,84
Mancais de rolamento
ηp = 0,98
0,97 0,96 0,95 0,94 0,93 0,92 0,91
Fonte: Adaptado de FERRARESI; RUFFINO, 1972
1 31 1 0,98 0,98
1 2 1 0,98
0,97
n
talha talha
talha
np np
n np
+− −
η = ⋅ η = ⋅
− −
η =
Onde:
• η = 2 (para o caso de talha simples de 2 cabos);
• ηp = 0,98 (rendimento da polia para o caso de mancais de rolamento).
Cálculo da Capacidade Máxima de Carga (Q)
A Capacidade de Carga Máxima (Q) do guindaste será:
•Q = (Qthx ηtalha) – Qo
• Q = (4032,24 x 0,97) - 50
• Q = 3861,27 Kgf
Cálculo da Velocidade do Cabo (Vc)
De início, devemos adotar um rendimento no redutor e no tambor. Nesse caso, 
adotaremos um rendimento de 75% (ηt = 0,75) → Rendimento Teórico.
A partir da potência do motor (valor conhecido, dado do problema), tiramos a 
velocidade do cabo teórica (Vct), como segue:
12
13
60 75
75 60
60 75 40 0,75
2057,27
F Vcabo NmNm Vct
F
Vct
⋅ ⋅ ⋅ ⋅η
= → =
η⋅ ⋅
⋅ ⋅ ⋅
=
Vct = 65,62 m/min (velocidade do cabo teórica)
De onde tiramos a rotação do tambor teórica (nmt): 
65,62 1000 52,25
400mt mt mt
Vcabon n n rpm
Dt
⋅
= = =
π⋅ π⋅
A partir da rotação do motor em carga, (valor conhecido, dado do problema), 
achamos a relação de transmissão teórica:
1160 22,2 5 4,44
52,25
n motori i i i
n tambor
= = = = ×
Temos, portanto, dois pares de engrenagens e, dessa forma, o rendimento real 
do tambor e do redutor é determinado por:
ηreal = ηtambor . η
2
engrenagens . η
2
mancal
ηreal = 0,98 . 0,97
2 . 0,982
hreal = 0,8855
Agora, podemos corrigir a Velocidade do Cabo Teórica (Vct) a partir do novo 
rendimento do tambor e redutor (η), obtendo a Velocidade do Cabo Real (Vc):
0,885565,62
0,75
Vc real realVc Vct Vc
Vct teórico teórico
77 48 / min.
η η
= = ⋅ = ⋅
η η
Vc m== ,
Cálculo da Velocidade de Subida da carga (Vq)
Com a velocidade real do cabo definida (Vc), a velocidade de subida da carga 
(Vq), será:
2
VcVq =
Onde o número 2 é devido ao fato de termos 2 cabos (talha simples de 2 cabos). 
Então:
Vq = 38,74 m/min.
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UNIDADE Dimensionamento de Componentes de um Guindaste de 
Plataforma Giratória de Alcance Fixo, Móvel em Truck, Sobre Pórtico
Cálculo da Rotação do Tambor (ηtambor)
A partir da velocidade real do cabo (Vc), tiramos a rotação real do tambor, 
como segue:
77,48 1000
400tambor tambor
Vc
Dt
61,69
⋅
η = η =
π⋅ π⋅
η =tambor rpm
Cálculo da Relação de Transmissão do Sistema
A verdadeira relação de transmissão é determinada por:
1160 18,8 3,76 5,0
61,69tambor
n motori i i i= = = = ×
η
Verificamos que continuamos com a configuração (tamanho) do redutor com 
dois pares de engrenagens (como anteriormente calculado) e, dessa forma, o rendi-
mento do conjunto tambor e redutor permanece sendo η = 0,8855.
Cálculo do Coeficiente de Retenção da Talha
De acordo com a Figura 3, a seguir, calculamos as forças de retenção F1 e F1’, 
como segue:
Figura 3 – Forças de retenção
Fonte: Adaptado de FERRARESI; RUFFINO, 1972
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Para manter a carga parada, temos de levar em consideração o coeficiente de 
retenção da talha (em nosso caso, a talha tem 2 cabos), sendo que o cabo sai de 
polia fixa.
Dessa forma, o coeficiente de retenção será (segundo a tabela 3, da unidade 
anterior):
Tabela 3 – Coefi ciente de retenção de talhas simples, para
descida da carga, em função do número de cabos de sustentação
Nº de cabos de Sustentação 2 3 4 5 6 7 8
Cabo saindo
da polia móvel
1
1
n n
p p
n
p
r
−η −η
=
−η
F
Q
Mancais de 
escorregamento
ηp = 0,96
0,49 0,32 0,24 0,18 0,15 0,13 0,11
Mancais de rolamento
ηp = 0,98
0,50 0,33 0,24 0,19 0,16 0,13 0,12
Cabo saindo
da polia fixa
1
1
1
n n
p p
n
p
r
+η −η
=
−η
Q
F I
Mancais de 
escorregamento
ηp = 0,96
0,47 0,31 0,23 0,18 0,15 0,12 0,10
Mancais de rolamento
ηp = 0,98
0,49 0,32 0,24 0,19 0,16 0,13 0,12
Fonte: FERRARESI; RUFFINO, 1972
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UNIDADE Dimensionamento de Componentes de um Guindaste de 
Plataforma Giratória de Alcance Fixo, Móvel em Truck, Sobre Pórtico
Portanto, o coeficiente de retenção, segundo a Tabela acima, será:
1 2 3
2
0,98 0,98
1 1 0,98
0,9604 0,941192 0,9604 0,941192
1 0,9604 1 0,9604
0,019208
0,0396
n n
n
p pr r
np
r r
r 0,49
+η −η −
= =
− −
− −
= =
− −
= r =
Cálculo do Momento de Torção (Torque) de Frenagem para manter a carga 
parada (Mtf)
Definido o coeficiente de retenção da talha, podemos agora calcular a força F1 
e F1’ (vide Figura 3):
1
2
4032,241 0,49
2
1 987,90
1' 1
1' 987,90 0,98
1' 968,14
QF r
F
F Kgf
F F polia
F
F Kgf
= ⋅
= ⋅
=
= ⋅η
= ⋅
=
Com isso, achamos o momento de frenagem do eixo motor pela expressão:
1 400 11' 968,14 0,8855
2 2 18,8
DtMtf F Mtf
i
9120
= ⋅ ⋅ ⋅η = ⋅ ⋅ ⋅
⋅Mtf Kgf mm=
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Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Livros
Elementos de máquinas de Shigley: projeto de engenharia mecânica
BUDYNAS, R. G.; NISBETT, J. K. Elementos de máquinas de Shigley: projeto de 
engenharia mecânica. 8. ed. Porto Alegre: McGraw-Hill, 2011. (e-book)
Manual de Desenho Técnico para Engenharia – Desenho, Modelagem e Visualização
LEAKE, J. M.; BORGERSON, J. L. Manual de Desenho Técnico para Engenharia
– Desenho, Modelagem e Visualização. 2.ed. (e-book)
Elementos de Máquinas
MELCONIAN, S. Elementos de Máquinas. São Paulo: Saraiva. 2012. (e-book)
Cinemática dos mecanismos
NORTON, R. L. Cinemática dos mecanismos. Porto Alegre: Grupo A, 2010. (e-book)
Elementos de máquina em projetos mecânicos
MOTT, R. L. Elementos de máquina em projetos mecânicos. 5.ed. São Paulo: 
Pearson. 2015. (e-book)
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Plataforma Giratória de Alcance Fixo, Móvel em Truck, Sobre Pórtico
Referências
ERNEST, H. Aparatos de Elevación y Transporte. Barcelona: Blume, 1970.
FERRARESI, D.; RUFFINO, R. T. Exercícios sobre Aparelhos de Elevação e 
Transporte. 2.ed. São Paulo: Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia de 
São Carlos, 1972.
NORTON, R. L. Projeto de Máquinas: uma abordagem integrada. 2.ed. Porto 
Alegre: Bookman, 2007.
PROVENZA, F. Projetista de Máquinas. São Paulo: ProTec, 1960. v. 1.
RUDENKO, N. Máquinas de Elevação e Transporte. Rio de Janeiro: LTC, 1976.
UICKER JÚNIOR, J. J. Theory Of Machines And Mechanisms. 2.ed. Nova 
Iorque: Mcgraw-Hill do Brasil, 1995.
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