TCC 2018 10.11.18

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UNIVERSIDADE PAULISTA
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
Cironei Gustavo de Freitas
Christian Lucas Oliveira
Gustavo Henrique Ivase
Reginaldo Biaggi Vicente
Robert Wesley B. F. Carvalho
Silas Ribeiro Bastos
Tainan Aparecido H da silva
IMPLEMENTO AUTOMOTIVO DE CARGA
Campinas
2018
Cironei Gustavo de Freitas
Christian Lucas Oliveira
Gustavo Henrique Ivase
Reginaldo Biaggi Vicente
Robert Wesley B. F. Carvalho
Silas Ribeiro Bastos
Tainan Aparecido H da silva
IMPLEMENTO AUTOMOTIVO DE CARGA
Trabalho de conclusão de curso para obtenção do título de graduação em Engenharia Mecânica apresentado à Universidade Paulista – UNIP.
						 
 Orientador do Prof.: Gilson Tristão
Campinas
2018
Cironei Gustavo de Freitas
Christian Lucas Oliveira
Gustavo Henrique Ivase
Reginaldo Biaggi Vicente
Robert Wesley B. F. Carvalho
Silas Ribeiro Bastos
Tainan Aparecido H da silva
IMPLEMENTO AUTOMOTIVO DE CARGA
Trabalho de conclusão de curso para obtenção do título de graduação em Engenharia Mecânica apresentado à Universidade Paulista – UNIP.
Aprovado em: 
BANCA EXAMINADORA 
_______________________/_____/_____ 
Prof. Gilson Tristão 
Universidade Paulista – UNIP
 
_______________________/_____/_____
Prof. Ariathemis Bizzutti
Universidade Paulista – UNIP 
_______________________/_____/_____ 
Prof. Winston Gonçalves
Universidade Paulista UNIP
DEDICATÓRIA
Esta monografia é dedicada a todos os professores do curso de Engenharia Mecânica da Universidade Paulista – campus Swift, Campinas, aos professores Ariathemis Bizzutti, Gilson Tristão, Winston Gonçalves e Maurício Corrêa, aos familiares e amigos e também a todos aqueles que de certa forma contribuíram para a realização deste projeto.
AGRADECIMENTOS
Os membros do grupo agradecem aos mestres, que nos fizeram aprender com os erros e a acertá-los com serenidade e perseverança, por nos conduzir constantemente nos estudos, sugerindo as devidas melhorias e durante todo o curso e nos orientando a sempre buscar a melhoria continua. A todos os familiares pela dedicação em todas as horas que necessitamos de ajuda e apoio, e pela grande compreensão das horas de ausência em favor da nossa formação acadêmica, também pelo amor incondicional sempre presente, na qual não conseguiríamos sem a importante ajuda.
RESUMO
Este trabalho tem como objetivo solucionar problemas do ramo logístico na movimentação e transporte de cargas, que tem sido um dos grandes desafios modernos, bem como as ocorrências com relação ao manuseio de mercadorias das empresas e transportadoras.
O desafio é aprimorar o serviço de entrega de mercadorias, promover mais agilidade e eficiência para o cliente, eliminar o uso de empilhadeiras e reduzir o trabalho manual, pois se trata de um equipamento mecânico automatizado, que executa a movimentação da carga com maior velocidade e segurança.
O mecanismo consiste em uma estrutura feita em aço normalizado, perfis de chapas cortadas e tubos dobrados e soldados, com um sistema hidráulico acionado por comandos elétricos e conjuntos de válvulas reguladoras, que garantem a segurança e funcionamento do sistema.
Todo o sistema foi projetado para ser instalado na carroceria de uma caminhonete Montana cabine simples modelo 2010, com a possibilidade de ser dimensionado de acordo com cada modelo e veículo.
O objetivo deste mecanismo consiste em suportar e levantar cargas, tendo movimentos verticais e horizontais para acomodar a carga na carroceria.
A demonstração é realizada através de um protótipo com dimensões reduzidas e especificações adequadas para fins didáticos, este protótipo foi projetado e construído a fim gerar informações que se relacionem com o projeto real e que permite uma visão simplificada do projeto, gerando resultados consistentes e satisfatórios para o intuito de aprendizado e análise de base para estudos.
Palavras chave: Veículo utilitário, movimentação de cargas, projeto de guindaste, hidráulica.
ABSTRACT
This paper has the objective of solving problems in the logistic branch of movement and transportation of loads, which has been one of the great challenges of today, as well as the occurrences in relation to the handling of goods of firms and transportation companies.
The challenge is to improve the product delivering services, promoting more agility and efficiency to the client, eliminating the use of forklifts and reducing the manual labor, since this is an automated mechanical equipment, which executes the movement of the load in a faster and safer way.
The mechanism consists of a structure made with a normalized steel alloy, profiles of cut plates and bent and welded tubes, with a hydraulic system actuated by electrical commands and groups of regulator valves, which guarantee the safety and the operation of the system.
The whole system was designed to be installed in the truck’s body of a model 2010 simple cabin Montana, with the possibility of being redesigned in accordance with each vehicle and model.
The objective of this mechanism consists in handling and lifting loads, having vertical and horizontal movements in order to place the load in the trucks body.
The demonstration is made through a prototype with reduced dimensions and adequate specifications for didactic purposes, this prototype was designed and constructed with the purpose of generating information regarding the real project and allows a simplified vision of the project, generating consistent and satisfactory results aimed at learning and analysis of the base of study.
Key-words: Utility Vehicles; Load Transportation; Crane Project; Hydraulics.
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LISTA DE FIGURAS
LISTA DE TABELAS
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO
As indústrias e as tecnologias têm crescido constantemente, com o aumento da produção cria-se uma grande demanda de mercadorias a serem transportadas, o que gera uma rotatividade de veículos para comportar as necessidades das indústrias. Atualmente buscam-se meios para superar alguns dos problemas mais comuns encontrados na logística de transportes de mercadorias, e uma delas é a questão da carga e descarga de caixas em locais de difícil acesso de empilhadeiras e onde a circulação de caminhões é restrita ou mesmo onde o trabalho braçal não é conveniente para ser realizado.
Diante da vital importância e necessidade de se pensar em estratégias logísticas para melhorar esse processo de transporte, surgiu a ideia do projeto de criação do Implemento automotivo de carga (I.A.C.).
OBJETIVO
Projetar um equipamento dentro das especificações dimensionais do veículo e sua capacidade de carga, utilizando como principal componente uma estrutura metálica articulada, construída em aço ASTM A36, com partes de tubos com diâmetro de 1.1/4” (31,75 mm) soldados e com uma chapa com espessura de 1/4” (6,35 mm) em perfil cortado no oxicorte, soldada ao tubo, articulada com pinos em pontos dimensionados nos desenhos. Embora o projeto principal seja operado através de sistema hidráulico, o protótipo foi construído com sistema pneumático para fins de baratear o protótipo demonstrativo.
 
Pesquisas relacionadas
· Pesquisas sobre levantamento de cargas
· Pesquisas relacionadas com tipos de materiais tais como tubos e chapas de aço, parafusos, soldas, componentes hidráulicos, pneumáticos e elétricos. 
· Desenvolvimento em Software 3D.
· Cálculos de estruturas.
· Cálculos do sistema hidráulico.
· Estudo e aprendizado de vários componentes elétricos, pneumáticos e hidráulicos.
DESENVOLVIMENTO
O projeto foi desenvolvido a partir das dimensões da carroceria do veiculo, onde também foram definidos os pontos de fixação e movimentação das articulações, com objetivo de acomodar a carga com menor quantidade de movimentos, foram feitos estudos com cálculos estruturais, para encontrar os pontos de flexão e torção da estrutura, assim como o levantamento técnico do sistema hidráulico para poder dimensionar os atuadores hidráulicos. Todas as medidas foram coletadaspara realizar a modelagem 3D no software SolidWorks assim como executar a simulação de movimentos através de animação 3D.
A metodologia deste trabalho foi rigorosamente aplicada para buscar uma melhor eficiência do projeto a fim de atender os requisitos necessários tais como aspectos físicos, confiabilidade e garantir a resistência dos componentes usados, foram discutidas também a importância da viabilidade do projeto para o cliente e o custo benefício curto e longo prazo.
Para o protótipo a metodologia consistiu em seguir os mesmos parâmetros de construção, foram fabricados os componentes da estrutura tais como a chapa de perfil que foi de grande importância para reforçar a estrutura de tubos de aço dobrados, fazendo a junção dois componentes com soldas onde se dividem as tensões nos pontos de solda, os fixadores que foram instalados na estrutura de chapa para garantir a articulação dos componentes, também foi feito o braço soldado para articulação e movimento durante o levantamento da carga.
Para fabricação foram utilizadas ferramentas como furadeiras, lixadeiras, máquinas de solda MIG, para o material da estrutura foi selecionado o aço carbono ASTM A36 com diferentes espessuras, para a bancada foram utilizados chapa e cantoneira 20mm x 20mm e tábuas de madeira para fazer o piso onde é descarregado a carga. 
Regulamentação de equipamentos de carga e descarga
Segundo o Departamento Nacional de Trânsito (DENATRAN) portaria Nº159, para os veículos com Inclusão de mecanismo operacional que não constitua a própria carroceria do veículo, é necessário o documento CSV: Certificado de Segurança Veicular, emitido pelo INMETRO, onde estará descrita a modificação realizada no mesmo.
Importância do Projeto
Os principais temas de pesquisa se referem na melhoria contínua na eficiência operacional e redução de custos de distribuição de mercadorias, utilizando novas tecnologias, redução dos impactos ambientais, melhorias da gestão do espaço urbano através dos sistemas de transportes, abrangência e inovação na logística. A movimentação de cargas nas áreas urbanas despertou o interesse do grupo em solucionar tais problemas, visando o entendimento e a complexidade do projeto.
Definição de carroceria
É a estrutura que envolve um determinado veículo que geralmente define a sua forma, variando de modelo e fabricante existente no mercado, vários tipos de carrocerias são encontradas atualmente, algumas são montadas separadas do chassi do automóvel e outras já fazem parte da estrutura do veículo conhecido como monobloco.
Estudo do sistema hidráulico 
Grande parte das máquinas e equipamentos é movimentada por meio de dois tipos de energia, hidráulica e pneumática, sendo que existem outras formas de gerar energia no mundo, mas essas duas são reconhecidas mundialmente sendo as mais comuns empregadas na engenharia mecânica, para fins de solucionar inúmeros problemas e automatizar mecanismos.
Sistema Hidráulico
O conceito de hidráulica significa a produção de força através de fluído hidráulico, os fluídos hidráulicos apresentam o meio de transmissão de força. A hidráulica é o ramo da física que consiste no estudo do comportamento dos líquidos confinados e de sua utilização na execução de trabalho
Na maioria dos casos esse sistema costuma ser utilizado em situações que requerem grande quantidade de força e precisão ou suportar grandes cargas como, por exemplo, nas articulações de braço de maquinas agrícolas ou construção, máquinas industriais de grande porte, em movimentação de carros utilizados em oficinas mecânicas, dentre outras finalidades, que precisam ser capazes de erguer grandes cargas e suportar pesos por horas de trabalho.
Característica do Sistema Hidráulico
Os sistemas hidráulicos possuem características que os tornam especiais e confiáveis para uma série de aplicações. Tais como, ótimo comportamento em relação ao tempo de respostas em aplicações que exigem força e direcionabilidade de função, rápido na partida e na inversão de movimento sem perder a força. Possibilidade de variação de velocidade nos atuadores lineares e de torque, por meio de controle e ajuste nas válvulas reguladoras de pressão e vazão.
Componentes lubrificados pelo próprio sistema de trabalho garantindo maior vida útil do equipamento e do sistema, possibilidade de utilização do sistema em condições adversas desde que tomadas as devidas precauções construtivas.
Limitações do Sistema Hidráulico
Custo elevado em relação a mecanismos elétricos e pneumáticos, perda de potência de trabalho devido á dissipação de energia por atrito viscoso, isto é, perdas de carga nas tubulações e componentes, o que implica em perda de velocidade do fluido, influenciando diretamente na velocidade dos atuadores e a manutenção que eleva o custo do equipamento. O mecanismo deve ser instalado de forma a evitar a presença de ar no sistema causando deficiência na movimentação não uniforme devido à compressibilidade.
Componentes do sistema hidráulico
· Fluido hidráulico: na grande maioria das aplicações são óleos derivados de petróleo e têm função de transmitir força, proteger contra corrosão e remover impurezas.
· Bomba hidráulica: utilizada para converter energia mecânica em energia hidráulica direcionando o fluido para o sistema possibilitando o trabalho dos atuadores.
· Atuador hidráulico: tem como finalidade transformar a energia hidráulica em energia mecânica, executar movimentos lineares que acionam outros componentes acoplados a ele.
· Válvulas Controladoras de Vazão: essas válvulas tem como finalidade controlar a quantidade de óleo a utilizada no circuito ou em outros setores específicos do sistema hidráulico, a válvula controladora de vazão é muito aplicada em sistemas hidráulicos para obter um controle do acionamento e velocidade dos atuadores.
· Válvulas de controle direcional: essas válvulas abrem e fecham passagens controlando a direção do fluxo de óleo para o sentido desejado.
· Válvulas de retenção: são válvulas que permitem a passagem do fluido em um sentido e bloqueiam o sentido contrário.
CONCEPÇÃO DO PROJETO
 A concepção do projeto foi desenvolvida com o intuito de atender as expectativas representadas na figura 3D em um sistema mecanizado com uma estrutura feita em aço, um conjunto hidráulico e acionados por comandos de alavancas manuais. O sistema terá a função de movimentar uma carga com massa de 600 kg, executando movimento vertical e horizontal com a finalidade de se cumprir o percurso até a descarga do produto.
Para o reservatório que conta com uma série de componentes tais como, moto-bomba elétrico, caixa de armazenamento do óleo, mangueiras de transferência de óleos, filtro de óleo, manômetro, válvulas de fluxo. Para o projeto foi estudado qual o melhor tipo de óleo a ser utilizado no sistema hidráulico, garantindo um melhor desempenho dos atuadores e todo o conjunto.
Tabela 1: Propriedades do fluído selecionado.
	Grau ISO
	68
	Código FISPQ
	15113
	Cor ASTM
	1,5
	Densidade a 20º
	0,8786
	Viscosidade cinemática
cSt a 40º
cSt a 100º
	
67,8
8,7
	Índice de viscosidade
	100
	Ponto de fulgor, COC, ºC
	248
	Ponto de fluidez, ºC
	- 30
Fonte: Adaptado de www.texaco.com.br/produto/rando-hd-68
 
Filtros
A filtragem do liquido nas instalações hidráulicas tem grande importância para conservar as funções e o tempo de vida dos componentes. A abrasão metálica, o desgaste dos elementos de vedação, o pó e impurezas se misturam com o óleo especialmente durante o trabalho, essas partículas devem ser filtradas garantindo uma melhor eficiência do sistema.
Soldagem
O processo de solda utilizado no projeto é do tipo MIG/MAG também conhecida como GMAW(Gás Metal Arc Welding), se trata de um tipo de solda que tem a capacidade de suportar grandes esforços e possui alta resistência a fadigas, a solda estabelece um arco elétrico entre a peça e o consumível na forma de arame, após a abertura do arco de solda, o mesmo se funde com o arame a poça de fusão, e nesse processo a solda é protegida de impurezas através de um gás ou mistura de gases, esse processo de soldagemMIG/MAG é utilizado em vários tipos de aços carbono, aço inoxidável, alumínio, cobre entre outros tipos também, onde aços acima 0,76 mm podem ser utilizados e soldados em várias posições.
Vantagens de utilizar a solda MIG/MAG são:
· Pode ser feita a solda em varias posições;
· Não necessita de remoções de escórias;
· Alta taxa de deposição do metal de solda;
· Tempo de soldagem reduzida em até 50% referente ao eletrodo revestido;
· Alta velocidade na soldagem;
· Menos distorção da peça;
· Não há perda de pontas como o eletrodo revestido.
DETALHAMENTO DE CONSTRUÇÃO
O projeto utiliza-se métodos de fabricação e construção atualizados, como o modelamento e detalhamento em desenho 3D como ilustrado nas figuras a seguir, (Figura 1 até a Figura 17), que demonstram todas as medidas e detalhes para a compreensão de seu formato específico.
Figura 1: Vista esquerda do braço lateral de articulação.
Fonte: Próprio autor.
Este braço é montado em par, e tem finalidade de movimentar a carga para dentro e fora da carroceria, seu formato personalizado deve atender as particularidades da carroceria e dos próprios componentes, com a articulação do cilindro fixada a 500 mm da articulação do braço, no momento de retorno a estrutura deve repousar sobre o cilindro principal, que está fixado paralelo a superfície da carroceria, isso justifica o formato em ângulo de 55º de inclinação referente ao assoalho, isso também possibilita uma maior aproximação da carga à superfície da carroceria.
Figura 2: Braços totalmente recolhidos.
Fonte: Próprio autor.
O perfil superior é a peça que será responsável por retirar a carga da superfície, com as extremidades articuladas e fixadas nos braços principais, esta peça proporciona movimento vertical, este item entra em contato direto com os cabos ligados à carga.
Figura 3: Perfil superior para levantamento de carga.
Fonte: Próprio autor.
Figura 4: Suporte do cilindro. 	Figura 5: Suporte dos braços principais
			
Fonte: Próprio autor					 Fonte: Próprio autor
		
Todas as peças metálicas são fabricadas a partir de tubos e chapas de aço ASTM A36, com as propriedades informadas na tabela seguinte.
Tabela 2: Propriedades do aço ASTM A36, usado para construção da estrutura.
	Grau
	Espessura
(mm)
	Composição Química %
	Propriedades Mecânicas
	
	
	C
	Mn
	Si
	P
	S 
	Cu
	LE
(N/mm2)
	LR
(N/mm2)
	AL (%)
	ASTM A36
	6,00 ~ 19,05
	0,25 máx.
	0,80 ~ 1,20
	0,4 máx.
	0,04 máx.
	0,050 máx.
	0,20 mín.
	250 mín.
	400 ~ 550
	23
	
	19,06 ~ 38,10
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	38,11 ~ 63,50
	0,26 máx.
	
	0,15 ~ 0,40
	
	
	
	
	
	
	
	63,51 ~ 101,60
	0,27 máx.
	0,85 ~ 1,20
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Fonte: Adaptado de www.usiminas.com.br/Pagina/0,1574,1-27-129,00.htm
SEQUÊNCIA DE MOVIMENTOS
Figura 6: Vista isométrica do equipamento instalado na caçamba do veículo, com os cilindros totalmente avançados.
Fonte: Próprio autor
Figura 7: Braços articulados em posição de carregamento de caixas.
Fonte: Próprio autor
Figura 8: Vista isométrica do conjunto articulado.
Fonte: Próprio autor
Figura 9: Caminhonete com o equipamento instalado.
Fonte: Próprio autor
CÁLCULOS ESTRUTURAIS
Análise do sistema e das forças aplicadas:
Em situações de carregamentos de pesos uma grande preocupação durante o dimensionamento da estrutura é a resistência do material e sua capacidade de suportar as tensões admitidas durante o processo. Deste modo é imperativo o cálculo das situações em que o equipamento está sujeito as maiores tensões.
Portanto foi escolhida a posição de máxima abertura do braço maior, demonstrada na Figura 10, uma vez que esta é responsável pelas maiores tensões admitidas. Assim foi considerado um momento em que o sistema está em equilíbrio estático para uma simplificação dos cálculos de tensão e de resistência da estrutura.
Figura 10: Posição do braço principal
Fonte: Próprio autor
Iniciando pela transformação do sistema em um diagrama de corpo livre (DCL), representado pela Figura 11, pode ser observado que o sistema possui múltiplas incógnitas e, portanto, para que o cálculo possa ser realizado é necessária a separação em seus componentes.
A partir da barra que passa por A e por B, estando sujeita apenas a força da carga a ser transportada e as reações nos pontos de apoio, a utilização das equações para momento estático se torna possível, assim fazendo com que as somas das forças e dos momentos sejam nulas.
Figura 11: Diagrama de corpo livre (D.C.L.)
Fonte: Próprio autor
Cálculos das Forças Estáticas:
Desta forma tem-se a barra M A B, cujas forças são resumidas as componentes em X e em Y das reações dos apoios A e B assim como a força peso da carga M, demonstrada na Figura 12.
Figura 12: Cálculos das forças estáticas
Fonte: Próprio autor
Assim as equações de equilíbrio estático são dadas da seguinte maneira:
Então, em Y:
E em X:
Os momentos em relação ao ponto B:
Substituindo os valores nas equações obtêm-se os seguintes resultados (Obs.: O valor de M possui o acréscimo do peso da barra, devido à posição do seu centro de massa.):
Para encontrar as componentes em X das forças de reação dos pontos será utilizada a tangente do ângulo 48°, do ponto A:
Assim o cálculo das reações no pistão que rege o movimento da barra menor, localizado entre A e C, representado pela figura 13
Figura 13: Cálculos das reações no pistão
Fonte: Próprio autor
Desse modo:
E assim têm-se as reações de apoio em C, em continuidade, o cálculo estático da barra maior, representado pela Figura 14, estando esta sujeita as forças reativas dos pontos B e C, bem como aquelas dos pontos D e E:
Figura 14: Reações de apoio em C
Fonte: Próprio autor
Aplica-se o mesmo método de cálculo utilizado anteriormente, considera-se que o ponto D reage apenas em X devido à posição do pistão no qual está apoiado, têm-se:
Esse método possibilita substituir os valores e considerando que o trajeto da força de reação em D para o ponto F não possui ângulo significativo, tem-se os seguintes resultados:
Equilíbrio do veículo durante a operação:
Uma grande preocupação na utilização do implemento de carga proposto é o equilíbrio das forças de modo que as reações nas rodas do veículo não permitam que a parte dianteira seja levantada, portanto foram utilizados os cálculos de estática para definir se a carga e configuração atuais apresentam este risco para o operador:
Figura 15: D.C.L. do veículo estudado
Fonte: Próprio autor
Com base nas propriedades de uma caminhonete Montana da marca Chevrolet, ano 2010, cabine simples, com massa de 1140 Kg, ou seja, 11400 N de força peso presente no centro de massa do D.C.L., são utilizadas as equações de estática da seguinte forma:
Portanto pode-se observar que não há risco de tombamento da dianteira do Veículo, uma vez que a força de reação no pneu dianteiro é maior que zero.
Tabela 3: Tabela de valores de forças
	Forças 
	A
	B
	C
	D
	X (KN)
	11,34
	11,34
	11,34
	24,06
	Y (KN)
	12,60
	6,30
	12,60
	-
	Forças
	E
	F
	Rrd
	Rrt
	X (KN)
	82,95
	24,06
	-
	-
	Y (KN)
	8
	8
	0,99
	18,41
Fonte: Próprio autor
Considerando que o sistema possui dois braços e, portanto, dois apoios, todas as forças resultantes devem ser divididas por dois, deste modo têm-se os dados relacionados na tabela 4:
Tabela 4: Tabela de valores de forças (1/2)
	Forças
	A
	B
	C
	D
	X [kN]
	5,67
	5,67
	5,67
	12,03
	Y [kN]
	6,3
	3,15
	6,3
	--
	Forças
	E
	F
	Rrd
	Rrt
	X [kN]
	41,475
	12,03
	--
	--
	Y [kN]
	4
	4
	0,495
	9,205
Fonte: Próprio autor
Tensões internas e momentos fletores:
Para a análise das tensões internas foram feitas dez seções de corte, permitindo a construção de diagramas de tensão e de momentos para diversas partes do sistema como ilustrado abaixo:
Figura 16: Seções de corte ao longo da barra menor
Fonte: Próprio autor
Figura 17: Seções de corte ao longo da barra maior.
Fonte: Próprio autor
Analisando as seções de corte, considerando V a tensão cortante interna, N a tensão normal interna e Mf o momento fletor interno, obtêm-se as situações:
Figura18: Seção de corte S1
Fonte: Próprio autor
Assim, a distância longitudinal X é aproximadamente zero, não existem momentos aplicados nesta seção, de tal modo a única força que age no corte selecionado é em Y, neste caso: 
A força gerada pela massa é dividida por dois devido ao duplo apoio presente no sistema.
Logo, podem ser utilizadas as mesmas relações de equilíbrio nos próximos cortes da seguinte maneira:
Figura 19: Seção de corte S2
Fonte: Próprio autor
-
Figura 20: Seção de corte S3
Fonte: Próprio autor
Figura 21: Seção de corte S4
Fonte: Próprio autor
-
Neste corte X tende a zero, portanto não há momentos fletores significativos. Com os valores descobertos para a barra menor, podem ser construídos os gráficos de tensões normais e cortantes, bem como o de momento fletor, demonstrados na figura 22.
Figura 22: Gráfico de tensões normais, cisalhamento e momentos fletores resultantes:
Fonte: Próprio autor
Figura 23: Seção de corte S5
Fonte: Próprio autor
Observa-se que a posição em ângulo da barra, as forças em X e em Y ambas produzem forças em X e em Y em relação à posição da barra, portanto devem ser transformadas com a utilização de regras geométricas:
Devido a seção de corte ser muito curta, não são gerados momentos fletores significativos.
Figura 24: Seção de corte S6
Fonte: Próprio autor
Figura 25: Seção de corte S7
Fonte: Próprio autor
Figura 26: Seção de corte S8
Fonte: Próprio autor
Assim pode ser feito os gráficos de tensões solicitantes para a barra inclinada, conforme mostrado na figura 27.
Figura 27: Gráficos de tensões solicitantes
Fonte: Próprio autor
Figura 28: Seção de corte S9
Fonte: Próprio autor
Figura 29: Seção de corte S10
 Fonte: Próprio autor
Não há momentos significativos nesta seção de corte. Deste modo podem ser construídos os gráficos de esforços solicitantes para a seção menor da barra:
Figura 30: Gráfico de tensões normais, cisalhamentos e momentos fletores.
Fonte: Próprio autor
Com isso podem ser observadas as maiores tensões, acumuladas nas seções C, que possui o maior momento fletor, e na seção de corte S9, que possui a maior tensão de compressão do sistema.
Determinação das espessuras da tubulação estrutural
O aço selecionado para a estrutura é o ASTM A36, devido a sua boa soldabilidade e resistência à tração, características essas que tornam essa liga uma das mais comumente utilizadas em sistemas de levantamento e movimentação de cargas.
Baseado nos valores das propriedades mecânicas do material relacionadas na tabela 2 é possível realizar o cálculo da tensão admissível através da seguinte equação:
Sendo a tensão de escoamento do material, descrita na tabela 2 de propriedades deste aço, e N o coeficiente de segurança, neste caso definido como 2,5 devido ao conhecimento das propriedades do material e dos parâmetros de funcionamento, assim como descrito na tabela 2.
Assim, substituindo pelos valores já definidos, têm-se o seguinte resultado:
Com este resultado pode-se calcular a área da seção transversal utilizando outra equação que relaciona a área da seção, sendo esta definida como a seção de corte S9, a tensão admissível e a força axial interna que age nesta seção. 
Deste modo, sendo P a força interna de compressão (41475N) que age na seção de corte S9, obtêm-se os seguintes resultados:
Devido a seção ser tubular têm-se:
Através de passos de lógica matemática pode-se chegar à seguinte equação:
Ao considerar que a diferença entre os raios externo e interno de um tubo é igual a sua espessura (), obtém-se o cálculo:
Dessa forma por definição, a estrutura é composta de tubos de 73 mm de diâmetro externo com parede de 14 mm, de acordo com a disponibilidade comercial padronizada pelos fabricantes desse tipo de material.
Figura 31: Representação da espessura do perfil tubular
Fonte: Próprio autor
Definição dos diâmetros dos pinos das articulações.
Através dos mesmos conceitos utilizados no dimensionamento da seção transversal, foi realizado o cálculo do diâmetro dos pinos na seção mais crítica da barra, o ponto de apoio E. Deste modo:
O material utilizado para a fabricação dos pinos é o mesmo utilizado na fabricação da estrutura (ASTM A36), pode-se utilizar a mesma tensão admissível, alterando apenas a força atuante:
Considerando que a seção é um círculo maciço, têm-se:
Ou seja, os pinos devem possuir no mínimo 15,54 mm de diâmetro para que se possa trabalhar com segurança e evitar deformações ou ruptura por fadiga.
Figura 32: Representação do pino de articulação.
Fonte: Próprio autor
VIABILIDADE ECONÔMICA
Para determinar a viabilidade de se implementar um veículo destinado ao transporte, é necessário relacionar o custo total do equipamento com os custos do funcionário auxiliar de carga e descarga, uma vez que o equipamento é operado apenas por uma pessoa, que pode ser o próprio motorista. Neste conceito, o equipamento torna as operações de coleta e entrega mais econômicas. 
A SAGESP (Sindicato dos armazéns gerais e das empresas de movimentação de carga do estado de São Paulo) informa que o piso salarial do ajudante de carga é de R$ 1.103,64, ao considerar direitos, impostos e benefícios o custo desse funcionário pode chegar a R$ 2.300,00/mês. 
Para a instalação do equipamento o custo estimado é de R$ 16.200,00 (vide anexo). Deste modo, para definir o período necessário para que o custo do equipamento seja justificado pela economia gerada devido a eliminação da necessidade de contratar dois funcionários para a realização do trabalho é utilizada a seguinte equação que relaciona o custo total, o custo mensal do operador e o número de meses.
Assim, considerando como valor total o custo do equipamento, pode-se determinar o número de meses até atingir o Break Even Point (Sendo este o ponto em que o lucro começa a ultrapassar o custo inicial.) da seguinte forma:
Após substituir os valores na fórmula acima, obtêm-se que em aproximadamente 7 meses o equipamento terá gerado economia suficiente para cobrir seu investimento inicial de projeto e implantação.
CONCLUSÃO
O equipamento desenvolvido foi inspirado nos produtos da empresa HUBiBOY - DAS VERLADESYSTEM (localizada na Suíça) que não estão disponíveis no mercado brasileiro e são voltados para veículos utilitários, porém este equipamento pode ser comparado com a plataforma elevatória utilizada em caminhões.
Em comparação este projeto se destaca devido a uma maior segurança para o operador e para a carga, por eliminar a necessidade da presença de funcionários na área de operação, executando este processo sem o auxílio de outros indivíduos além do motorista que estará operando o sistema a uma distância segura.
Uma vez que há uma facilidade para a adaptação do equipamento para veículos de pequeno porte, ao contrário da plataforma de elevação, este se torna mais atrativo para empresas de entrega que trabalham com veículos utilitários. Outro ponto é a diminuição da mão de obra necessária para a realização de todo o processo.
Os cálculos realizados para a determinação da resistência da estrutura garantem que o sistema é capaz de mover livremente uma carga de até 600 kg de maneira que não seja necessária a preocupação com a falha da estrutura ou com o tombamento da dianteira do veículo. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
NORTON, Robert L. Projeto de Máquinas: Uma Abordagem Integrada. 4ª edição. Porto Alegre: Bookman, 2013
HIBBELER, R. C. Estática nas Estruturas. 7ª Edição. São Paulo: Pearson, 2012.
MOREIRA, I. S. Sistemas Hidráulicos Industriais. 2ª Edição. São Paulo: SENAI-SP, 2012.
AUTOMAÇÃO, Festo. Hidráulica Industrial. BRASIL: FESTO DIDATIC, 2001.
NASCIMENTO, G. Comandos Elétricos - Teoria E Atividades. 2ª Edição. São Paulo: Editora Érica, 2018.
FRANCHI, C. M. Acionamentos Elétricos. 5ª Edição. São Paulo: Editora Érica, 2014.
MOREIRA, I. S. Comandos Elétricos de Sistemas Pneumáticos e Hidráulicos. 2ª Edição. São Paulo: SENAI-SP, 2012.
Modificações Permitidas para os veículos Disponível em http://www.detran.pr.gov.br/modules/catasg/servicos-detalhes.php?tema=veiculo&id=67- Acesso em 06 de Novembro, 2018.
Portaria Nº 159, de 26 de julho de 2017, Disponível em http://www.denatran.gov.br/images/Portarias/2017/Portaria1592017.pdf - Aceso em 06 de Novembro, 2018.
Catálogo geral de tubos de aço carbono - Açotubo, Disponível em http://acotubo.com.br/wp-content/uploads/2016/08/ACO_005_Catalogos_Acotubo2016_OnLine_02_TubosAco.pdf - Acesso em 06 de Setembro, 2018.
CONVENÇÃO COLETIVA DE TRABALHO 2018/2019 - SAGESP – Disponível em: 
http://www.sagesp-logistica.com.br/ cct_ sintrammsp2017 _reg.htm
Acessado em 07 de Novembro 2018.
ABNT NBR 13759:1996, Disponível em http://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=4893 – Acesso em 21 de Outubro, 2018.
HUBiBOY - DAS VERLADESYSTEM FÜR PICKUP TRUCKS UND KLEINTRANSPORTER, Disponível em https://www.hubiboy-verladesystem.com – Acesso em 02 de Junho, 2018.
ANEXO A – Orçamento dos componentes estruturais e mecânicos.
Componentes:
Empresa: Jota Indústria Mecânica LTDA - Rua: José Aleixo, 100 – Jardim Elizabeth - Poços de Caldas - MG - CEP: 37704-359
· 02 Cilindros Ø 1.1/2 x 900 mm curso
· 02 Cilindros Ø 1.1/2 x 500 mm curso
· 01 Comando hidráulico manual 02 vias / 32lpm
· 02 Válvulas de retenção 1/2 NPT
· 03 Manômetros 0 – 500 bar (sem certificado de calibração).
· 03 Válvulas de segurança de alívio 1/2 NPT - 0 – 500 bar.
· 01 Unidade hidráulica com filtros, motor e bomba hidráulica 10lpm – 180 bar - 12volts
· 12 metros de mangueira 100R2-4 (1/4) com engates JIC
Valor total: R$ 11.500,00 (onze mil e quinhentos reais)
Estrutura:
Empresa: Serralheria TYSS – Rua Casemiro Fortunato, 543 – Jardim Campo Belo – Sumaré – SP
Estrutura em aço ASTM A36 com Solda MIG/MAG
Valor Total: R$ 1.500,00 (mil e quinhentos reais)
Custo de montagem:
Custo estimado: R$200,00
Tempo estimado: 16 horas
Custo Total: R$3.200,00 (três mil e duzentos reais)
ANEXO B – Sistema hidráulico:
Propriedades dos cilindros
		
 
 	 .
 					 	
 					
 
Velocidades
	Velocidade de avanço 	 		 
Velocidade de retorno	 	 
Representação do circuito hidráulico 
ANEXO C – Circuito Elétrico Completo
Fonte: Próprio autor
A parte elétrica do projeto foi desenvolvida por uma ferramenta chamada, CADeSIMU, a partir dela foi construído o circuito elétrico, composto por motor de 12 Volts, fusíveis, relé térmico, contatores, bobinas, botões de acionamento tipo normal e cogumelo, o qual foi realizado uma simulação desde a passagem da corrente elétrica, acionamento botões e sinalizadores. Ao circuito foi utilizado um botão de acionamento (13 e 14 – NA), para dar início ao funcionamento do circuito, e também foi adicionado dois contatores, um (13 e 14 – NA) para fazer o selo e manter o circuito ativado e o outro (23 e 24 – NA) para realizar a sinalização visual, informando que o circuito está operando. O botão de acionamento, quando pressionado, faz a repartição da corrente à bobina, que por sua vez tem a função de armazenar a energia no seu campo magnético, e distribui-la quando necessário. De acordo com a norma ABNT - NBR 13759 de 1996 informa que todos os projetos, máquinas de grande e médio porte devem possuir seu dispositivo ou botão de emergência para a segurança do operador, em eventuais acidentes ou falhas, portanto foi adicionado ao circuito o botão de acionamento tipo cogumelo para fins emergenciais, o mesmo mantem-se pressionado, até que a trava seja liberada.