139436801-Relatorio-Do-Elevador-de-Carga-grupo-11

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO – UFPE 
CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS – CTG 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECANICA - DMEC 
 
DISCIPLINA DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS 
 
 
 
DIMENSIONAMENTO DE UM ELEVADOR DE 
CARGAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Professor: José Maria 
 Alunos: Adriano Barros 
 Everaldo Miranda 
 Gustavo Duarte 
 Ricardo Henrique 
 Ricardo Monteiro 
 
 
 
 
 
Recife, 29 de Abril de 2013. 
2 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 3 
2. COMPONENTES ESTUDADOS E OBJETIVO DO TRABALHO ..................... 4 
 2.1. Elevadores a cabos de aço..............................................................................4 
3. METODOLOGIA E DIMENSIONAMENTO. ..................................................... 5 
 3.1. Cordas de fio/ cabos de aço............................................................................5 
 3.1.1. Composição básica dos cabos de aço...............................................6 
 3.1.2 Arames..............................................................................................6 
 3.1.3 Pernas ou Toros.................................................................................7 
 3.1.3.1 Tipos de pernas...................................................................8 
 3.1.4 Núcleo ou Alma................................................................................8 
 3.1.4.1 Alma de Fibra....................................................................9 
 3.1.4.1 Alma de Fibra artificial......................................................9 
 3.1.4.1 Alma de aço........................................................................9 
 3.1.5 Especificação de cabos de aço e simbologias...................................9 
 3.1.6 Classificação de cabos e nomenclaturas.........................................10 
 3.2. Simbologias e dados para os cálculos...........................................................10 
 3.3 Análise de cargas...........................................................................................11 
 3.4 Características e Aplicações..........................................................................15 
4. DIMENSIONAMENTO DO ELEVADOR DE CARGAS .................................. 16 
 4.1. Dados do projeto real....................................................................................16 
 4.2. Dimensionamento do projeto do grupo........................................................17 
 4.2.1. Memória de cálculos......................................................................18 
5. ANALISE DOS RESULTADOS...........................................................................24 
6. CONCLUSÃO ...................................................................................................... 26 
7. BIBLIOGRAFIA .................................................................................................. 27 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
O presente relatório visa o projeto de um elevador de cargas do tipo Hércules 
com o propósito de dimensionar, principalmente, cabos pelo método aprendido na 
disciplina de Elementos de Máquinas, ministrada pelo professor José Maria Barbosa, 
comparando os resultados com os de um projeto real de um elevador de obras modelo 
Torre Hércules T-1515, a fim de relacionar a teoria compreendida durante a disciplina 
com a prática. 
Os elevadores de obra HÉRCULES estão no mercado desde 1953. Robustos e de 
fácil manuseio, são pioneiros em estrutura tubular metálica desmontável. Ele é 
constituído de uma cabina fechada com plataforma de perfis de chapa dobrada. 
Foi utilizado um manual que disponibiliza a capacidade de carga de içamento, 
dimensões da cabina, peso da cabina, velocidade média da cabina, aceleração da cabina, 
altura máxima da torre, o tipo da cabina, dentre outros dados que foram utilizados nos 
cálculos. 
Foi elaborada uma maquete, ilustrativa, para tentar demonstrar o esquema de 
polias e cabo de aço utilizado em um elevador Hercules convencional, porém as 
dimensões não estão proporcionais por limitações de material. O material utilizado foi 
todo reciclado de antigos equipamentos encontrados em obras. 
O projeto foi organizado da seguinte forma: 
 Pesquisa de dados relativos à cabos de aço, 
 Pesquisa de dados sobre elevadores de carga, 
 Captação de dados sobre o projeto comercial a ser utilizado pelo grupo, como 
parâmetro de análise, 
 Elaboração dos cálculos de dimensionamento do elevador de cargas utilizando 
hipóteses sugeridas pelo grupo, 
 Análise dos resultados comparando com o projeto comercial. 
O grupo obteve uma série de limitações para a realização adequada do trabalho 
em questão, pois as dificuldades para a obtenção dos projetos de elevadores, que já 
estão em uso no mercado, foram inúmeras. Estas dificuldades se devem ao fato de que 
normalmente as empresas, donas dos projetos, não disponibilizam as memórias de 
cálculos dos produtos aos seus clientes, como uma patente. Por isso o grupo teve acesso 
apenas ao manual de utilização e montagem do elevador escolhido para análise. 
4 
 
2. COMPONENTES ESTUDADOS E OBJETIVO DO TRABALHO 
 
 
2.1 ELEVADORES A CABO DE AÇO 
 
O elevador a cabo, escolhido pelo grupo, consiste em uma torre, em cujo interior se 
move uma cabine tracionada por um cabo de aço passante em um conjunto de polias, 
que se enrola no carretel de um guincho, movido por um motor elétrico. Figura 1 
 
 
 
Figura 1- Elevador de carga a cabo de aço 
 
Há um sistema de polias, em que uma fica na cabine e outra, no topo da torre, de 
forma que o peso da cabine é divido por dois, diminuindo assim a tensão no cabo e a 
força a ser feita pelo guincho. Há ainda outras duas polias, com função apenas de mudar 
a direção do cabo. O guincho consiste em um tambor, em que é enrolado o cabo, e que é 
5 
 
acionado por um motor elétrico. A rotação do motor se transmite ao tambor por 
intermédio de um sistema de transmissão que pode ser composto por engrenagens e 
correias. Nos guinchos de engrenagem, o sistema de transmissão tem uma redução tal 
que, juntamente com a resistência do motor, se opõe à queda da cabine, de modo 
que esta só desce se o motor for acionado. 
Os elevadores a cabo de aço são largamente utilizados na construção civil e em 
locais onde o transporte de cargas seja de uso moderado, pois este tipo de elevador 
apresenta dentre outros problemas: baixo padrão de segurança, deficiência no sistema de 
frenagem, necessidade de interferência na base, alta interferência no projeto, altos 
custos de instalação, altos custos de manutenção e etc. Outro tipo de elevador muito 
utilizado também em obras, porém não enfatizado no trabalho, é o elevador de 
cremalheira. 
O objetivo principal deste trabalho é o dimensionamento de cabos para um elevador 
de cargas, que no caso deste trabalho foi escolhido o elevador do tipo Hercules modelo 
T-1515 (elevador de cabo de aço), assim como o dimensionamento de polias capazes de 
trabalhar com o cabo obtido, através de informações vistas em sala. 
 
 
3. METODOLOGIA E DIMENSIONAMENTO. 
 
A seguir, introduziremos os conceitos básicos, mas de grande importância, dos 
principais elementos que constituem o projeto. É de grande importância que o leitor já 
esteja familiarizado com alguns conceitos, termos e teorias que envolvam a mecânica 
dos sólidos, visto que serão citadas posteriormente e não fazemparte do objetivo desse 
trabalho. 
3.1 CORDAS DE FIO (CABOS DE AÇO) 
 
As cordas de fio ou cabos de aço (segundo alguns textos técnicos e na literatura 
comercial) são elementos mecânicos utilizados para transmissões entre grandes 
distancias. São compostas, basicamente, por um conjunto de arames grandes distâncias. 
É composto, basicamente, por um conjunto de arames de aço, reunidos em um feixe 
helicoidal constituindo uma corda de metal resistente aos esforços de tração e com a 
característica de possuir uma flexibilidade bastante acentuada. São também empregados 
6 
 
para fins estruturais. É um tipo de transmissão bastante econômica (levando em 
consideração a relação entre grandes distancias e altas potencias). 
 
3.1.1 Composição Básica dos cabos de aço 
 
Os arames são as unidades básicas para a construção do cabo de aço. A montagem 
dos cabos a partir dos arames é feita da seguinte forma: 
 Torcedura dos arames ao redor de um elemento central, de modo específico, em uma 
ou mais camadas, formando a denominada “perna”. 
 As pernas são, então, torcidas ao redor de outro elemento central, que recebe a 
denominação de “alma”, constituindo, assim, o cabo de aço, conforme mostra a 
fig.2(a). 
Conhecendo essa nomenclatura, o modo mais simples e comum de se 
representar um cabo de aço é através de sua seção transversal, apresentada na figura 
2(b). 
 
Figura 2(a) – Elementos componentes Figura 2(b) – Seção transversal de um 
dos cabos de aço. cabo de aço 6x19 Seale. 
 
Os componentes principais dos cabos de aço são: arames, pernas ou toros e a alma. 
 
 
3.1.2 Arames 
Os arames utilizados em cabos de aço são fios de aço estirados a frio, de alta resistência 
mecânica, fabricados com técnicas específicas para obtenção das seguintes 
propriedades: 
7 
 
 Resistência à tração 
 Ductibilidade 
 Resistência ao desgaste 
 Pequena variação dimensional devido à variação de temperatura 
 Resistência à corrosão 
 
3.1.3 Pernas ou Toros 
 
As pernas são compostas de arames torcidos em torno de um núcleo. A torcedura 
pode ser das seguintes formas: 
 TORCEDURA REGULAR, DIAGONAL ou CRUZADA (à direita, figura 3(a) e à esquerda, 
figura 3(b) ) - os fios de arame e as pernas são torcidos em sentidos opostos; não 
tendem a torcer; são mais fáceis de manusear e são mais flexíveis, porém menos 
resistentes à tração e ao desgaste. 
 TORCEDURA PLANA, LANG ou PARALELA (à direita, figura 3 (c) e à esquerda, fig. 3 (d)) 
- os arames e as pernas são torcidos no mesmo sentido; porém menos flexíveis e mais 
difíceis de manusear. 
No projeto de elevadores no qual se está sendo estudado pelo manual de elevador 
do tipo Hercules explicita que neste determinado tipo de elevador se é utilizado uma 
torcedura regular direita, esse tipo é utilizado porque esses tipos de cabos são mais 
manuseáveis e com boa resistência ao desgaste pela fricção das pernas internas. 
 
Figura 3 – Aparência dos diversos tipos de torcedura de Cabos de Aço. 
8 
 
 
3.1.3.1 Tipos de pernas 
 
 
a) Perna SEALE: 
Caracteriza-se por possuir uma configuração em que, na última camada, são 
dispostos arames de grande diâmetro, possibilitando assim grande resistência à abrasão. 
A composição mais comum é 9 + 9 + 1 = 19 (figura 4(a) ). 
 
b) Perna FILLER 
Caracteriza-se por ter fios mais finos entre duas camadas de arames, ocupando o 
espaço existente entre elas. Esse tipo de perna é utilizado quando são necessários cabos 
com uma seção metálica maior e boa resistência ao esmagamento. A composição mais 
comum é: 12 + 6 / 6 + 1 = 25 (figura 4(b)). 
 
c) Perna WARRINGTON: 
Caracteriza-se por ter a camada exterior formada por arames de diâmetros 
diferentes, alternando a sua colocação. O cabo é torcido com pernas de fios de vários 
diâmetros. Os fios da camada adjacentes não se interceptam e cada fio se aloja no sulco 
formado por dois fios internos. Isto reduz as pressões específicas entre dois fios e 
aumenta a flexibilidade e a vida desses cabos. O tipo de perna mais usado é: 6 / 6 + 6 + 
1 = 19 (figura 4(c) ). 
 
d) Perna WARRINGTON SEALE: 
Existem composições que são formadas pela aglutinação de duas das acima 
citadas. A composição Warrington-Seale possui as principais características de cada 
composição, proporcionando ao cabo alta resistência à abrasão conjugado com alta 
resistência à fadiga de flexão (figura 4(d)). 
 
 
Figura 4 - Tipos mais comuns de pernas de cabos de aço. 
 
3.1.4 Núcleo ou Alma 
 
O núcleo dos cabos de aço serve de suporte para os arames e pernas. Podem ser 
fabricados com diferentes materiais e por isso recebem as seguintes denominações: 
9 
 
3.1.4.1 Alma de Fibra – AF: o núcleo é composto por fibras vegetais naturais, 
tais como sisal, rami, cânhamo ou juta, embebidos em óleo para redução do desgaste 
produzido pelo atrito entre os fios e para proteção contra corrosão e desgaste (fig.5(a)). 
3.1.4.2 Alma de Fibras Artificiais – AFA: o núcleo é composto de fibras 
artificiais, geralmente de polipropileno, que não se deterioram em contato com a água 
ou substâncias corrosivas e agressivas. Porém são de preço mais elevado, sendo 
utilizados apenas em cabos de aço especiais. 
3.1.4.3 Alma de Aço, que pode ser de dois tipos: 
3.1.4.3.1. Alma de Aço – AA, formada por uma perna do próprio cabo de 
aço, (fig. 5( c)) 
3.1.4.3.2. Alma de Aço de Cabo Independente – AACI, formada por um 
cabo de aço independente, sendo esta a mais utilizada, pois combina as 
características de flexibilidade e resistência à tração, (fig. 5(b)). 
 
Figura 5 - Tipos de almas de cabos de aço. 
 
 
3.1.5 Especificação de Cabos de Aço e Principais Simbologias e 
Abreviaturas 
Os cabos de aço são especificados da seguinte forma: 
 
Dcabo x Nº de Pernas x Nº de Arames por perna + Tipo de cabo ou alma 
Exemplo: Cabo de aço 22 x 6 x 7 – AF 
 diâmetro = 22 mm; pernas = 6; fios/perna = 7; com alma de fibra. 
As principais simbologias utilizadas na especificação de cabos de aço são apresentadas 
na tabela 6, abaixo. 
10 
 
 
Figura 6 - Principais abreviaturas utilizadas em cabos de aço 
 
3.1.6 Classificação de Cabos e Nomenclatura 
 
Os cabos de aço são classificados, quanto à resistência em 6 categorias, conforme 
apresentado na tabela 1, abaixo. 
 
Tabela 1 - Categorias dos cabos de aço. 
 
3.2 SIMBOLOGIA E DADOS PARA OS CÁLCULOS 
 
A seguir são mostradas a nomenclatura usual, algumas relações úteis para a seleção dos 
cabos e valores do módulo de elasticidade dos cabos (Ec) e de algumas constantes utilizadas nas 
fórmulas (Tabela 8 – F e K). 
d – diâmetro do cabo [mm] (medido de acordo com a figura 3) 
 
Da – diâmetro do arame [mm] 
Da ≅ K.d (1) 
 
D – diâmetro da polia [mm] 
Am – área metálica [mm2] 
 
11 
 
Am = F. (2) 
 
F – fator de multiplicação em função do cabo 
Ec – módulo de elasticidade do cabo [GPa] (Ec < Eaço) 
w – peso por unidade de comprimento [kg/m] 
w = F( ) (3) 
Ft – carga atuante no cabo – tração [kgf] ou [N] 
Fu – carga efetiva mínima de ruptura [kgf] ou [N] 
 
 
Tabela 2 - Valores do módulo de elasticidade dos cabos e das constantes F e K. 
 
3.3 ANÁLISE DE CARGAS 
 
As situações mais comuns de carregamento em cabos de aço podem ser resumidas em: 
1. Tração simples; 
2. Tração dinâmica; 
3. Tensão de flexão devido ao dobramento em torno dapolia; 
4. Verificação de fadiga em cabos de aço 
5. Alongamento. 
6. Coeficiente de segurança 
 
3.3.1. Cabos submetidos à tração simples estática: 
 
Analisando-se a figura 12 abaixo, observa-se que a carga de tração total atuante no cabo 
de aço pode ser determinada pela seguinte expressão: 
 
 = P + ⇒ = w.L (4) 
12 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7 - Cabo de aço tracionado 
 
 
3.3.2. Cabos submetidos à tração dinâmica – carga devido à aceleração: 
 
Figura 8 - Cabo de aço tracionado 
 
 
3.3.3. Tensão de flexão devido ao dobramento em torno da polia: 
 
A deformação é dada por: = - y/⍴ (6) 
 
O raio de curvatura é ⍴ = e deformação máxima é = . 
 
Assim, = . 
 
A tensão máxima é 
 
Como o diâmetro do cabo 
é bem menor que o da polia, então d= 0. 
13 
 
 
 
Onde: 
 
= Diametro do arame 
= diâmetro da polia 
 
- carga de flexão: 
 
 
 
3.3.4. Fadiga em cabos de aço: 
 
 
- cálculo da pressão de apoio: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 9 – Flexão do cabo em torno da polia 
 
14 
 
 
 
Figura 10 - Diagrama k x N para diversos tipos de cabos de aço. 
 
 
3.3.5. Alongamento: 
 
Todos os cabos de aço sofrem alongamento quando tracionados. Seu tamanho depende 
da elasticidade do aço empregado e da interação entre os arames e pernas no cabo. O 
alongamento pode ser dividido em dois tipos: 
• alongamento elástico: é transitório, desaparece ao cessar a ação da carga que o 
produzia e pode ser calculado conhecendo o módulo de elasticidade do cabo. 
• alongamento de assentamento (posta em serviço): é permanente e também pode ser 
calculado. 
Dependendo do tipo de cabo e da sua construção, o alongamento inicial é de 2% a 4% 
do comprimento total. Esse alongamento continua até atingir valores entre 5% e 8%, quando o 
cabo deve ser substituído. Normalmente o alongamento de entrada em serviço é atingido após 3 
ou 4 meses. Em instalações fixas (como estais, tirante para concreto pretendido, etc.) deve-se 
procurar utilizar cabos de elevado módulo de elasticidade aparente, para se obter o menor 
alongamento possível, quando for exercida uma carga. 
 
3.3.6. Coeficiente de Segurança 
Os coeficientes de segurança utilizados para cabos de aço baseiam-se em segurança de 
operação (ruptura), durabilidade e confiabilidade. Estes coeficientes são normalizados e, em 
15 
 
alguns casos, como elevadores de passageiros, são legalizados. A tabela 6 fornece alguns 
valores didáticos para os coeficientes de segurança de cabos de aço. 
 
Tabela 3 - Coeficientes de Segurança para Cabos de Aço, fonte: UFRJ 
 
Observe que os valores dos CS são bastante elevados. As principais razões para isto são: 
A própria utilização de cabos de aço que normalmente envolve riscos para pessoas ou cargas e a 
grande dispersão dos valores de carga de ruptura obtidos nos ensaios de tração. Os motivos para 
esta dispersão são: (1) a diferente acomodação dos arames e pernas quando racionados; (2) 
tensões de contato devido ao atrito interno entre os arames e entre as pernas, o que provoca 
grandes e diferentes alongamentos entre os cabos e (3) a não homogeneidade dos materiais 
componentes do cabo. 
 
3.4 CARACTERISTICAS E APLICAÇÕES 
Inicialmente, os cabos de aço eram utilizados para transmissão de energia elétrica em 
grandes distâncias. Atualmente, o domínio de novas tecnologias e novas formas de transmissão 
e distribuição, os tornou praticamente obsoletos para este fim. Porém, para transmissões 
mecânicas e também para fins estruturais, os cabos de aço são ainda bastantes utilizados. 
Sua característica principal é a alta resistência combinada com grande flexibilidade, mas 
devido às características especiais de resistência (não homogeneidade dos materiais 
componentes do cabo, da seção dos arames, do atrito entre os elementos componentes do cabo, 
16 
 
etc.) alguns valores empíricos, aliados a altos coeficientes de segurança, são utilizados para seu 
dimensionamento. 
Algumas de suas aplicações mais importantes são: elevadores de carga e de passageiros, 
teleféricos, gruas e guindastes, ponte pênsil e rolante, na indústria automobilística (acionamento 
de freios de mão e algumas caixas de velocidades), na indústria aeronáutica (acionamento de 
flap de aviões) e etc.. 
Vale salientar que é proibido o transporte de pessoas nos elevadores de materiais 
tracionados a cabo, com exceção de elevadores do tipo cremalheira onde somente o operador e o 
responsável pelo material a ser transportado podem subir junto com a carga, desde que 
fisicamente isolados da mesma. 
No uso dos cabos em elevadores de cargas do tipo Hércules, devemos inspecioná-los 
para substituirmos sempre que apresentarem arames rompidos, desgaste ou corrosão. 
 
 
4. DIMENSIONAMENTO DO ELEVADOR DE CARGAS 
 
 
4.1 DADOS DO PROJETO REAL 
 
Parâmetros do Elevador de Carga Hercules modelo T-1515, retirados do manual de 
instruções do próprio fabricante. 
 
Capacidade: 2000 Kg – 4408,17 lbf (CARGA MÁXIMA + PESO DA CABINA) 
 
Velocidade Média: 45m/min = 147,6 ft/min = 2,46 ft/s 
Lmax = 80 m – GW 15 = 3149,6” – GW 15 = 262,42 ft – GW 15 
 
Potência do Motor : 15 cv 
Nmotor : 1800 rpm 
Freqüência : 60 Hz 
 
 
 
 
17 
 
Cabo utilizado no elevador Hercules: 
 d = 5/8 “ 
m = 2 
AF 6 X 25 / Filler Preformado 
 
Tipo de alma: Fibra 
 
Acabamento do arame: Polido 
 
Torção: Regular a direita 
 
Carga máxima de ruptura: 16.000 Kgf 
 
Peso aproximado: 1 071 Kg/m 
 
LUBRIFICADO 
 
4.2 DIMENSIONAMENTO DO PROJETO DO GRUPO 
 
1- HIPOTESES CONSIDERADAS: 
a) Fator de projeto: 2 
b) Tipo de material: IPS – CABO MONITOR 
c) Tipo do cabo: 6 x 19 
d) Vida em ciclos: 105 – VIDA FINITA 
e) Aceleração: 4 ft/s2 
 
Dados acima são decorrentes de valores coerentes estudados durante a disciplina de 
Elementos de Máquinas no período em questão, pois não foi possível detectar no 
manual do elevador Hercules estes parâmetros, com exceção do tipo de cabo que é de 
AF 6 x 25/Filler preformado, e utilizaremos o 6 x 19 / Seale , em virtude da 
disponibilidade em tabelas e gráficos trabalhados em sala de aula, e encontrados com 
um grande fabricante de cabos de aço (Cimaf). 
 
 
18 
 
 
4.2.1 MEMORIA DE CALCULO: 
 
a) Escolha do diâmetro da polia: 
Pela tabela 17-27 do livro Projeto de Engenharia Mecânica - 7ª edição autor Joseph E. 
Shigley, para o cabo 6 x 19 , temos: Diâmetro de polia Min(30d) e Máx(45d) , onde 
iremos utilizar o diâmetro Maximo: 45 d= D 
 w = 1,60 d2 (lbf/ft) 
b) Calculo das tensões, em função de d e m: 
 b.1) Flexão nos cabos – Carga de trabalho atuante 
 Ft = ( W/m + wl) . ( 1 + a/g) 
 Ft = ( 4409/m + 1,6 d
2
 . 262,42) . (1 + 4/32,2) 
 Ft = (4409/m + 419,87 d
2
 ) . 1,12 
 Ft = (4938/m + 470,25 d
2
) 
 
 b.2) Flexão nos cabos 
 (P/Su) = 0,004 – Vida finita – 10
5
 ( Valor obtido pelo gráfico) 
 Su = 280.000 psi – referente ao material –cabo monitor – IPS 
 Ff = ((P/Su) D d Su) / 2 
 Ff =( 0,004 . 280000 . 45d . d )/2 
 Ff = 25200 d
2 
 
 b.3) Força de flexão equivalente no cabo 
 Ew = 12 x 10
6 
psi 
 dw = 0,067 d Dados referente ao cabo 6 x 19, na tabela 17-27 
 Am = 0,40 d
2 
 
 Fb = (Ew dw Am)/ D 
 Fb = ((12 x 10
6
)(0,067d) (0,40d
2
))/ 45 dFb = 7146 d
2 
 
 
 
19 
 
c) Cálculo do fator de segurança, em função de m e d 
 nf = (Ff – Fb)/ Ft 
 nf = (25200 d
2
 – 7146 d
2
)/ (4938/m + 470,25 d
2
) 
 nf = 18054 d
2
/(4938/m + 470,25 d
2
) 
 
d) Cálculo de nf, para valores variados de m e d, com auxilio do método computacional 
(EXCEL), e da tabela Cimaf para diâmetros comerciais. 
 
 
Tabela 4- Especificações do cabo 6x19 ( Alma de fibra). 
20 
 
Tabela 5- Coeficientes de segurança 
 
Baseando-se na tabela, verificamos que para o coeficiente de segurança de 2, podemos 
escolher as seguintes configurações de cabos: 
1) m = 1 e d =3/4” 
2) m= 2 e d = 9/16” 
3) m= 3 e d =7/16 ” 
 Analisando os possíveis cabos a serem utilizados, já expressos na tabela acima, 
escolhemos, para expandir os cálculos e mostrar a forma utilizada na tabela 5, 2 dos 
possíveis casos, e assim podermos analisar se os coeficiente de segurança estão dentro 
das faixas já tabeladas na tabela 6 para uma velocidade de 0,75m/s ou 147,58ft/min. 
 
 
Tabela 6- Coeficientes de segurança Tabelados, fonte: Shigley 
 
 
21 
 
 
Análise para m=1 e d=3/4’’ 
 
a) Calculo da carga última para d= ¾ e m= 1. 
(Su)nom = 106.000 psi – valor tabelado para o cabo escolhido 
 
Fu = (Su)nom Anom. 
Fu = 106000 x 3,14 x ( ¾)
2
/4 
Fu = 46805,62 lbf 
 
 
b) Flexão nos cabos – Carga de trabalho atuante para d = ¾” e m=1 
 
 Ft = (4938/m + 470,25 d
2
) 
 Ft = 5202,51 lbf 
 
c) Flexão nos cabos para d= ¾” e m=1 
 Ff = 25200 d
2 
Ff = 14175 lbf 
 
d) Força de flexão equivalente no cabo para d= ¾” e m=1 
 Fb = 7146 d
2
 
Fb = 4019,62 lbf 
 
e) Calculo do coeficiente de segurança estático 
 
 nf = (Fu – Fb)/ Ft 
 nf = (46805,62 – 4019,62) / 5202,51 
 nf = 8,22 
 
f) Verificação se o coeficiente de segurança estático, está coerente, para a 
velocidade do elevador com a tabela 6. 
22 
 
 
50 ft/min ----------------------6,65 
147,6 ft/min------------------- nf 
300 ft/min----------------------8,20 
 
Pela tabela temos para esta velocidade um valor de nf = 7,25. 
Podemos notar que o dimensionamento escolhido está superdimensionado fato 
que não exclui a escolha feita, pois a diferença está dentro das faixas aceitáveis e 
até com mais segurança. 
 
Análise para m=2 e d=9/16’’ 
 
a) Calculo da carga última 
 (Su)nom = 106.000 psi 
 
 Fu = (Su)nom Anom. 
 Fu = 106000 x 3,14 x ( 9/16)
2
/4 
 Fu = 26328,16 lbf 
 
b) Flexão nos cabos – Carga de trabalho atuante para d = 9/16” e m = 2 
 Ft = (4938/m + 470,25 d
2
) 
 Ft = 2617,79 lbf 
 
c) Flexão nos cabos 
 Ff = 25200 d
2 
 Ff = 7973,43 lbf 
 
d) Força de flexão equivalente no cabo para d= 9/16” e m=2 
 Fb = 7146 d
2
 
 Fb = 2261 lbf 
23 
 
 
e) Calculo do coeficiente de segurança estático 
 
 nf = (Fu – Fb)/ Ft 
 
 nf = (26328,16 – 2261) / 7973,43 
 
 nf = 3,01 
 
f) Verificação se o coeficiente de segurança estático está coerente, para a 
velocidade do elevador com a tabela. 
 50 ft/min ----------------------6,65 
 147,6 ft/min------------------- nf 
 300 ft/min----------------------8,20 
 
Pela tabela temos para esta velocidade um valor de nf = 7,25. 
Podemos notar que o dimensionamento escolhido está mal dimensionado fato 
que exclui a 2
a 
escolha feita. 
 Assim o projeto do elevador de cargas realizado pelo grupo terá: 
1 cabo de aço de 3/4’’x6x19- A.F – IPS - Cimaf 
 
Determinação de outros dados necessários para o projeto: 
 
a) Determinação da polia do elevador 
 D = 45 x ( ¾)” = 33,75” 
 
De acordo com o projeto elaborado pelo grupo, de uma torre Hércules, teremos 
um elevador de cargas com 4 polias de 33,75’’, fora o tambor fixado ao motor 
de 15cv, responsável pelo armazenamento do cabo. 
 
b) Calculo da elongação para o d=3/4” e m=1 – Cabo escolhido entre as duas 
opções em virtude do coeficiente estático. 
24 
 
 
 P = W/m; 
 m : Número de Cabos; 
 A = Am (área de metal); 
 E : Módulo de Elasticidade (Young); 
 L : Comprimento do Cabo 
 
 € = ((4408,17x3149, 04)/(0,40x(3/4)
2
x12x10
6
)+( 1,60 x (3/4)
2
 x (3149,04)
2
)/ 
(2x0,40x (3/4)
2
x12x10
6
 = 6,79” 
O Manual de especificações técnicas não forneceu este dado, porém verificamos que 
a elongação calculada é menor que 1% do valor da altura máxima que o elevador 
Hercules tem capacidade. 
 
5. ANALISE DOS RESULTADOS 
 
Foram encontrados diversos problemas para a obtenção dos resultados, pois a 
ausência de dados foi bastante relevante. Porém analisando os dados obtidos pelo grupo 
e comparando com os valores indicados no manual do fabricante, utilizando a tabela 7, 
nota-se certa diferença. Estas podem ser provenientes de diversos fatores que influem 
nos resultados. O mais importante desses fatores é sem dúvida a ausência de dados e 
procedimentos mais precisos do fabricante, assim o grupo necessitou supor algumas 
hipóteses que estão diretamente relacionadas com os valores obtidos. 
 
COMPARAÇÃO DE RESULTADOS 
GRUPO FABRICANTE 
d 3/4'' d 5/8'' 
D 33,75'' D 25 
m 1 m 2 
] 
Tabela 7- Comparativa entre resultados do grupo e dados do fabricante 
 
Entre as hipóteses importantes estão: 
25 
 
 Escolha do tipo de cabo, diferente do cabo usado pelo fabricante (influência da 
capacidade do cabo, peso específico, resistência, entre outros) 
 Escolha hipotética da aceleração 
 Coeficiente de projeto do fabricante desconhecido, o que pode ser um fator 
altamente relevante para a diferença dos resultados. 
 Métodos de cálculos utilizados pelo fabricante desconhecido. 
Assim fica extremamente complicado afirmar as reais causas das diferenças entre os 
resultados, porém o trabalho foi bastante importante para o aprendizado do grupo, pois 
envolveu uma série de conhecimentos teóricos estudados em sala aplicados na prática 
com a ajuda deste trabalho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
26 
 
6. CONCLUSÃO 
 
Através do presente relatório, foi possível apresentar e aplicar conceitos 
fundamentais relacionados a um elevador de carga baseando-se em competências 
adquiridas na disciplina de Elementos de Máquinas. Os principais tópicos teóricos 
abordados neste trabalho foram: dimensionamento e especificação de cabos de aço e 
polias. 
O trabalho foi importante, pois o grupo realizou visitas em obras para analisar, 
entre outros mecanismos, tipos de elevadores e dimensões de cabos, aproximando a 
pratica profissional do cotidiano acadêmica, agregando ainda mais os conhecimentos 
adquiridos em sala, evidenciando assim a importância do conhecimento do engenheiro 
mecânico nesta área. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
27 
 
 
 
 
 
7. BIBLIOGRAFIA 
 
1. http://www.cimafbrasil.com.br/adm/publicacoes/espec_rev082012.pdf 
2. Apostila de Elementos de Máquinas 2- EEK 452- DEM/UFRJ 
3. Slides de sala de aula- Prof. José Maria Bezerra 
4. http://www.lepac.mecanica.ufrj.br/downloads/Cabos%20de%20aco.pdf 
5. http://pt.scribd.com/doc/37729494/Apostila-Elevadores 
6. Mechanical Engineering Design Shigley 7th Edition 
7. portal.mte.gov.br/legislacao/norma-regulamentadora-n-18-1.htm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
http://www.cimafbrasil.com.br/adm/publicacoes/espec_rev082012.pdf
http://www.lepac.mecanica.ufrj.br/downloads/Cabos%20de%20aco.pdf
http://pt.scribd.com/doc/37729494/Apostila-Elevadores