APS ATIVIDADE PRATICA SUPERVISIONADA

ENGENHARIA CIVIL

4 SEMESTRECAMPUS ANCHIETA

2014UNIP Universidade Paulista Guindaste Hidrulico Trabalho de concluso do semestre, APS- Atividades prticas supervisionadas, apresentado a banca examinadora da UNIP- Universidade Paulista, no curso de Engenharia bsico.

So Paulo, 2014

TURMAS

EC4R39EC4S39Integrantes ADRIANO SANTOS BARBOSA

RA B58845-4

CARLOS YANO

RA B852DD-0

CRISTIAN PAPA ZUCHI

RA B8055J-2

DOUGLAS DA SILVA RA T31229-9

EDUARDO ALVES PEREIRA RA B86651-9

ELIZANDRA SAMPAIO

RA B58EDJ-2MARCOS PAULO BATISTA

RA B87240-3MARINA MARTINS FERNANDES DA SILVA RA B69CJJ-3RAFAEL PAULINO

RA B80JBI-1

VICTOR ANDR DE PAULA E SILVA

RA B79564-6

ndice Introduo

5Objetivo

6Princpio de funcionamento de um eletrom 7Desenvolvimento Terico: Brao Hidrulico

11Materiais e clculos

16Desenho tcnico (esquema hidrulico e eltrico) 19Etapas de construo

20Testes Preliminares

21Planilha de Custos

22Concluso

23Bibliografia

24IntroduoSer abordado no Projeto do APS Atividade Pratica Supervisionado, o tema de pesquisa Guindaste Hidrulico, ilustrando o conceito e destacando a importncia da realizao das atividades propostas, como instrumento de divulgao dos resultados obtidos.

Tendo como princpio os fundamentos obtidos na matria Fenmenos de transporte, complementos de fsica, dinmica do slido. O Projeto refere-se em seu ponto principal ao desenvolvimento de um guindaste hidrulico, o qual dever ser executado de acordo com alguns requisitos pr-estabelecidos, como: para a construo o guindaste, dever ser montado sobre uma base (fornecida pelo aluno) e com o sistema hidrulico composto por seringas descartveis, mangueiras, controle do sistema hidrulico do guindaste, o material que ser utilizado para a construo do guindaste de livre escolha.ObjetivoO Projeto APS Atividade Pratica Supervisionada, tem como objetivo projetar e construir um prottipo de guindaste movido a fluido (gua). Atravs do proposto, o Projeto tambm envolve como gerenciar e executar um projeto que visa encontrar solues para um determinado problema, bem como trabalhar em grupo, abordando a organizao, prazos, viabilidade, anlise relacionada qualidade, atravs de planejamento, pesquisa e execuo do projeto. Elaborao de relatrios abordando o tema do projeto de pesquisa.Princpio de um eletrom

Oeletrom um dispositivo formado por um ncleo de ferro envolto por um solenoide (bobina). Quando uma corrente eltrica passa pelas espiras da bobina, cria-se um campo magntico, o qual faz com que os ims elementares do ncleo de ferro se orientem, ficando assim imantado e, consequentemente, com a propriedade de atrair outros materiais ferromagnticos.

Abaixo temos umeletrome um im com suas respectivas linhas de campo.

No eletrom as linhas de campo entram em uma extremidade e saem na outra, j no im, 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 im quando percorrido por uma corrente eltrica, que esse dispositivo ficou conhecido comoeletrom. O fato de ter um ncleo (barra de ferro) no interior da bobina gera um campo magntico muito intenso e devido a essa propriedade oseletromstm muitas aplicaes, dentre elas, podemos destacar: nos motores, nas campainhas, nos telefones, na indstria de construo naval e no guindaste eletromagntico.

O eletrom um dispositivo que utiliza corrente eltrica para gerar um campo magntico, semelhantes queles encontrados nos ms naturais. geralmente construdo aplicando-se um fio eltrico espiralado ao redor de um ncleo de ferro, ao, nquel ou cobalto ou algum material ferromagntico. Quando o fio submetido a uma tenso, o mesmo percorrido por uma corrente eltrica, o que gerar um campo magntico na rea a este aspecto, espira atravs da Lei de Biot-Savart.

A intensidade do campo e a distncia que ele atingir a partir do eletrom dependero da intensidade da corrente aplicada e do nmero de voltas da espira. A passagem de corrente eltrica por um condutor produz campos magnticos nas suas imediaes e estabelece um fluxo magntico no material ferromagntico envolto pelas espiras do condutor. A razo entre a intensidade do fluxo magntico concatenado pelas espiras e a corrente que produziu esse fluxo a indutncia.

Eletrom O pedao de ferro apresenta as caractersticas de um m permanente, enquanto a corrente for mantida circulando, e o campo magntico pode ser constante ou varivel no tempo dependendo da corrente utilizada (contnua ou alternada). Ao se interromper a passagem da corrente o envolto pelas espiras pode tanto manter as caractersticas magnticas ou no, dependendo das propriedades do mesmo.

S exerce ao magntica enquanto circula corrente eltrica;

Sua imantao pode ser aumentada ou diminuda facilmente, basta aumentar ou diminuir a intensidade da corrente eltrica;

Sua polaridade pode ser facilmente invertida, basta inverter o sentido da corrente eltrica.

Campo magntico em um eletrom Campo magntico existe em todos os fios que transportam eletricidade, d para comprovar isso com um simples experimento: Coloque a bssola sobre a mesa e, com o fio perto da bssola, conecte, por alguns segundos, o fio entre as extremidades positiva e negativa da pilha. O que voc vai perceber que a agulha da bssola se desloca. Inicialmente, a bssola ir apontar para o polo norte da Terra, ao conectar o fio pilha, a agulha da bssola oscila, visto que essa agulha um pequeno m com um polo norte e um polo sul.

Considerando que a agulha pequena, ela sensvel a campos magnticos pequenos. Ento, o campo magntico criado no fio, pelo fluxo de eltrons, afeta a bssola.AplicaesGuindaste eletromagntico em operao.

Eletroms so usados em diversos aparelhos, como motores, faris de carro, campainhas e discos-rgidos.

Nos autofalantes, so usados dois ms: um permanente e um eletrom, que ligado e desligado na frequncia adequada, indo para a frente e para trs, como um pisto, fazendo o cone vibrar e produzir o som. Eletroms mais poderosos so utilizados para separar o lixo em ferros-velhos, ou nos portos para colocar contineres em navios.Disjuntores

O disjuntor um eletrom que funciona como interruptor de circuitos. usado quando se quer proteger um dispositivo qualquer M de correntes muito elevadas. Esse dispositivo M ligado em srie com a bobina do eletrom, de maneira que a mesma corrente i que passa por M tambm passa pela bobina.

A armadura A do eletrom sustentada pela mola m de tal maneira que para valores admissveis de i ela no se desloca para os polos.

TelgrafoFuncionamento do telgrafo

O princpio de funcionamento de um telgrafo o seguinte: so colocados em srie um gerador G, um eletrom E e um interruptor C. Esse interruptor tem uma mola M que mantm o circuito aberto. Para fecharmos o circuito precisamos apertar o boto B do interruptor. Quando um operador fecha o circuito em C, o eletrom atrai a sua armadura A. Ento a haste AD gira ao redor do ponto O, e um estilete, colocado em D, encosta em uma fita de papel que se desenrola de um cilindro P. Esse estilete fica encostado no papel durante todo o tempo em que o interruptor C permanecer fechado. Assim, se se fechar o interruptor por um instante, aparecer na fita de papel um ponto. Se se fechar C por algum tempo aparecer na fita um trao. Como se sabe, em telegrafia as letras do alfabeto so representadas por combinaes de traos e pontos. Assim, um observador, atuando no interruptor C pode mandar uma mensagem a outro que receba junto ao eletrom, colocado distncia muito grande. Nas instalaes telegrficas, em vez de se usarem dois fios para a conduo da corrente, uma para ida e outro para volta, usa-se um s, o outro fio substitudo pela terra.

Desenvolvimento Terico: Guindaste HidrulicoMQUINAS HIDRULICAS

Mquinas Hidrulicas so mquinas que trabalham provendo, retirando ou modificando a energia do lquido em escoamento.

Classificao:

As mquinas hidrulicas podem ser classificadas em: Mquinas operatrizes Insere no lquido em escoamento a energia externa, ou seja, transformam energia mecnica fornecida por uma fonte (um motor eltrico, por exemplo) em energia hidrulica sob a forma de presso e velocidade (exemplo: bombas hidrulicas).

Mquinas Motrizes Transformam energia do lquido e a transferem para o exterior, isto , transformam energia hidrulica em outra forma de energia (exemplos: turbinas, motores hidrulicos, rodas dgua e etc.).

Mistas Mquinas que modificam o estado da energia que o lquido possui (exemplos: os ejetores e carneiros hidrulicos). O princpio bsico de qualquer sistema hidrulico muito simples:afora que aplicada em um ponto transportada para outro ponto por meio deum fluido incompressvel.O fluido quase sempre algum tipo de leo. A fora quase sempreamplificada no processo. As mquinas hidrulicas so instrumentos capazes de multiplicar foras aplicadas ao sistema.

Bombas Hidrulicas Volumtricas So mquinas operatrizes que cedem energia ao lquido com o objetivo de transport-lo de um ponto a outro. Normalmente recebem energia mecnica e transformam em energia hidrulica. As bombas hidrulicas volumtricas, ou de deslocamento positivo so aquelas em que a movimentao do lquido causada pela movimentao de um dispositivo mecnico de bomba, cujo movimento, que vai de acordo com a capacidade de armazenamento da bomba, direciona o deslocamento do lquido na direo que se deseja ter na mquina ou dispositivo. So exemplos de bombas volumtricas as de mbolo ou alternativas e as rotativas.

GUINDADESTES HIDRULICOSO Princpio de Pascal

Os guindastes hidrulicos possuem uma construo bem simples, mas podem executar tarefas difceis que de outra forma pareceriam impossveis. Em questo de minutos, essas mquinas so capazes de levantar vigas de muitas toneladas para pontesem autoestradas, equipamento pesado em fbricas ou at mesmo erguer casas de praia sobre pilastras.

Apesar das diferentes aplicaes, todas as mquinas hidrulicas tm em comum a possibilidade de serem explicadas a partir do princpio de Pascal. Oprincpio de Pascalfoi enunciado, em 1652, pelo famoso fsico e matemtico Blaise Pascal, o qual, por meio de experimentos com lquidos, verificou que o aumento de presso em um ponto do lquido igual ao aumento provocado em outro ponto. Pascal enunciou esse fato da seguinte forma: A presso aplicada a um fluido enclausurado transmitida sem atenuao a cada parte do fluido e para as paredes do reservatrio que o contm. Esse um princpio muito importante, pois explica o funcionamento das mquinas hidrulicas. Aplica-se uma fora de intensidade F sobre o pisto de menor rea provocaremos um acrscimo de presso no lquido, de forma que esse acrscimo vai se distribuir por todos os pontos do fluido at chegar ao pisto de maior rea. Ao alcanar este, surgir uma fora de baixo para cima fazendo com que o objeto que est do outro lado seja suspenso. Esse princpio de funcionamento se aplica aos freios hidrulicos dos automveis e a presa hidrulica, por exemplo.

Sabemos que a diferena de presso entre dois pontos (A e B) de um lquido pode ser escrita como:

PA- PB= d.g.h Essa frmula descrita na Lei de Stevin, que est relacionada com verificaes que podemos fazer sobre a presso atmosfrica e a presso nos lquidos. Nos estudos no campo da hidrosttica, quando consideramos um lquido qualquer que est em equilbrio, temos grandezas importantes a observar, tais como: massa especfica (densidade), acelerao gravitacional local (g) e altura da coluna de lquido (h). Quando aplicamos uma fora na superfcie do lquido, ambos os pontos sofrero um acrscimo de presso (PAe PB), aumentando o valor das presses iniciais para um valor Pfinal.PAfinal= PA+ PAPBfinal= PB+ PB Em lquidos incompressveis, a distncia (h) que os pontos A e B guardavam, inicialmente, continua constante. Ento podemos escrever que:

PA- PB= d g h Muitos lquidos podem ser considerados incompressveis, logo apresentam foras reativas s foras de compresso atravs de variaes imperceptveis no espaamento entre suas molculas.

A fora de compresso a que nos referimos relaciona-se presso sofrida pelo lquido que dada pela frmula geral, P = F/A:

Onde a presso igual presso, F a variao da fora aplicada no sistema e A a rea da superfcie de interesse. Ou seja, se aumentarmos a presso em um ponto do fluido, esta ser sentida em todo e qualquer ponto com a mesma intensidade.

O Funcionamento do Guindaste Hidrulico

No presente estudo, o guindaste hidrulico funcionar da seguinte forma:

No guindaste, a articulao montada com duas tiras de madeira e uma dobradia, h metade de um cano PVC colado cada um dos lados de uma das tiras de madeira, que age como suporte s seringas, que esto fixadas no cano e na outra tira de madeira sem o suporte do cano, fazendo com que as seringas, posicionando-se de forma horizontal. Da ponta dessa seringa, sai um tubo fino, que se liga outra seringa que no est diretamente ligada ao guindaste. Essa seringa externa contm gua. A fora (medida em Newtons) feita seringa externa, pressiona o mbolo das seringas ligadas ao guindaste. Quando o fluido (gua) pressionado para o outro mbolo, ele produz uma fora tambm proporcional a esta rea. Quando se pressiona o mbolo da seringa externa, extremamente difcil de impedir que o mbolo ligado ao guindaste maior suba, pois, como j foi explicado pelo princpio de Pascal, a fora nele muito maior.

H tambm um eletrom ligado a extremidade da tira de madeira que no contm os canos PVC acoplados. Este eletrom auxilia o guindaste a pegar objetos (no caso, metlicos) para que possa levant-los.

O sistema explica os Princpios de Pascal e Stevin e simula o funcionamento de qualquer dispositivo hidrulico, como freios de automveis, direo hidrulica e brao mecnico hidrulico, por exemploMateriais e ClculosMateriais: Cano de PVC 2"

Seringa comum

Tinta guache

Parafuso com porca

Parafuso universal

Parafuso em L

Rolamento de skate

Tabua de MDF

Mangueira para aqurio

Cinta plstica

Cola para tubos e conexes

Abraadeiras

Pilha Grande

Fio esmaltado

Boto tic-tac

Clculos:Calculo da presso no cilindro (movimento vertical do brao).

Cilindro 120ml fixo no brao

Dimetro = 26,65mm = 2, 665 cm

A = A = = 5,58 cm

Cilindro 20ml controlado pelo operador

d=21,80mm = 2,18cm

A = A = = 3,73 cm

P = P = 2,41 N/cm ( presso exercida pelo cilindro do operador )

F= A.P F=5,58. 2,41 F= 13,45 N ( fora transmitida para o cilindro fixo

no brao).

Calculo da presso no cilindro (movimento vertical do antebrao)

Foto ilustrativa. Detalhe da posio dos cilindros A e B. 12

Cilindro 20ml fixo no brao

Dimetro = 14,50 =1,45 cm

A = A = = 1,65 cm

Cilindro 20ml controlado pelo operador

Dimetro = 14,50 =1,45 cm

A = A = = 1,65 cm

P = P = 5,45 N/cm ( presso exercida pelo cilindro do operador )

F= A.P F=5,45. 1,65 F=9 N (fora transmitida para o cilindro fixo no

Brao).

Calculo da presso no cilindro Cilindro 20ml fixo no brao

Dimetro = 14,50 =1,45 cm

A = A = = 1,65 cm

Cilindro 20ml controlado pelo operador

d=14,50mm = 1,45cm 13

A = A = = 1,65 cm

P = 5,45 N/cm (presso exercida pelo cilindro do operador)

F= A.P F=1,65. 5,45 F=9 N (fora transmitida para o cilindro fixo no

Brao).

Calculo da presso no cilindro

Cilindro 20ml fixo no brao

Dimetro = 12,60 =1,26 cm

A = A = = 1,25 cm

Cilindro 20ml controlado pelo operador

Dimetro = 12,60 =1,26 cm

A = A = = 1,25 cm

P = P = 7,2 N/cm (presso exercida pelo cilindro do operador) 14

F= A.P F=1,25. 7,2 F=9 N (fora transmitida para o cilindro fixo no

Brao).

Desenho tcnico (esquema hidrulico do brao, e eltrico do eletrom)

Etapas de Construo1 Levantamento dos materiais necessrios;

2 Construo da Base em MDP incluindo o campo de Prova;

3 Recorte das tubulaes (PVC);

4 Montagem do brao e acoplamento do rolamento para dar o seu giro de 90;

5 Instalao da parte Hidrulica (Seringas);

6 Passagem do fio esmaltado por todo o brao;

7 Instalao das pilhas e chaveta (tic-tac);

8 Ligao final do fio esmaltado, prego e pilhas.

Testes Preliminares

Esperamos que o projeto Guindaste Hidrulico consiga movimentar objetos na vertical, com auxilio do eletrom aplicando uma fora na seringa com dimetro menor, assim transmitindo a fora atravs do fluido (gua) para a seringa de dimetro maior para que o movimento se complete.

Custo de projeto

Custos do projeto - Brao Hidrulico

MateriaisPreo

Seringa Comum R$ 12,00

Tinta GuacheR$ 2,00

Parafuso com porcaR$ 9,90

Parafuso UniversalR$ 9,90

Parafuso em L R$ 9,90

Mangueira para aqurioR$ 12,00

Cinta plsticaR$ 3,55

Abraadeiras R$ 8,69

Pilha Grande R$ 29,90

Boto tic tac (j tnhamos)R$ -

Fio esmaltado (j tnhamos)R$ -

Cola para tubos e conexes (j tnhamos)R$ -

Tabua de MDF (j tnhamos)R$ -

Rolamento de skate (j tnhamos)R$ -

Cano de PVC (j tnhamos)R$ -

TotalR$ 97,84

Concluso Conclumos que (APS) uma atividade que envolveu criatividade, e faz com que o aluno adquira conhecimento terico e prtico. O guindaste hidrulico nos mostra que o princpio bsico de qualquer sistema hidrulico, ser, a fora que aplicada em um ponto transportada para outro ponto por meio de um fluido incompressvel, e essa fora quase sempre amplificada no processo. Mquinas Hidrulicas so mquinas que trabalham provendo, retirando ou modificando a energia do lquido em escoamento.Trabalhamos tambm, com o eletrom que tm muitas aplicaes, pelo motivo de ter um ncleo no interior da bobina gerando um campo magntico muito intenso.Referncias Bibliogrficas:Brao Hidrulico e Aplicao do Princpio de Pascal ENGLER, Guilherme. GOMES, Lus E. SICCO, Mayara S. e Cia. Simpsio de Bases Experimentais de Cincias Naturais Universidade Federal do ABC (UFABC), 2011. Acesso em 06 de Novembro de 2014.Disponvel em:

< http://becn.ufabc.edu.br/guias/energia/resumo/EN_E1_N_03.pdf>

Aplicao Do Brao Hidrulico Como Aula Prtica - MARTINATTO, Kael. MIELKE, Fernanda 12 Mostra de Produo Universitria RS, Outubro de 2013. Acesso em 06 de Novembro de 2014. Disponvel em:

< www.propesp.furg.br/anaismpu/cd2013/ens/2320.doc>

Mquinas Hidrulicas DEHA Universidade Federal do Cear. Acesso em 06 de Novembro de 2014. Disponvel em:

Brao Mecnico Hidrulico Acesso em 06 de Novembro de 2014. Disponvel em:

Mquinas Hidrulicas: a Aplicao do Princpio de Pascal SILVA, Marco A. Brasil Escola Acesso em 06 de Novembro de 2014. Disponvel em:

Como Funcionam as Mquinas Hidrulicas BRAIN, Marshal How Stuff Works Acesso em 06 de Novembro de 2014. Disponvel em:

Como Funcionam os Guindastes Hidrulicos BONSOR, Kevin How Stuff Works Acesso em 06 de Novembro de 2014. Disponvel em:

< http://ciencia.hsw.uol.com.br/guindastes-hidraulicos.htm>

RESNICK, HALLIDAY, KRANE Fundamentos de Fsica 2. 5 Edio, Editora LTC.

MXIMO, A.; ALVARENGA, B. Curso de fsica. 5 ed. So Paulo: Scipione, 2000.

CARVALHO NETO, C. Z. OMOTE, N. & PUCCI, L. S. Fsica vivencial. So Paulo: Laborcincia Editora, 1998.

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