APS ENGENHARIA UNIP IV SEMESTRE - BRAÇO HIDRÁULICO

UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP CAMPUS FLAMBOYANT CURSO DE ENGENHARIA CICLO BÁSICO

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS “Guindaste Hidráulico com Eletroímã”

COMPONENTES DO GRUPO B97890-2 – FERNANDO OLIVEIRA BRITO

[EA4A42]

C18BGE-6 – LEONIDAS MARTINS

[EM4A42]

C01IJE-0 – LUCIANO NERES AZEVEDO

[EA2A42]

C177EA-8 – ROBERTA SILVA

[EA3A42]

C32FCI-1 – VICENTE RAPHAEL SOUZA FREITAS

[EM4A42]

Goiânia 2015

CURSO DE ENGENHARIA CICLO BÁSICO FERNANDO OLIVEIRA BRITO – B97890-2 LEONIDAS MARTINS – C18BGE-6 LUCIANO NERES AZEVEDO – C01IJE0-D ROBERTA SILVA – C177EA-8 VICENTE RAPHAEL SOUZA FREITAS – C32FCI-1

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS “Guindaste Hidráulico com Eletroímã”

Trabalho de pesquisa e desenvolvimento de protótipo apresentado a Universidade Paulista Campus Flamboyant como exigência parcial para aprovação no 4º semestre do Curso de Engenharia Ciclo Básico. Orientador: Prof. Adriano Fonseca

Goiânia 2015

CURSO DE ENGENHARIA CICLO BÁSICO

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS “Guindaste Hidráulico com Eletroímã”

Trabalho de pesquisa e desenvolvimento de protótipo apresentado a Universidade Paulista Campus Flamboyant como exigência parcial para aprovação no 4º semestre do Curso de Engenharia Ciclo Básico. Orientador: Prof. Adriano Fonseca

Aprovado em __/__/__

COMPONENTES DO GRUPO

B97890-2 – FERNANDO OLIVEIRA BRITO

[EA4A42]

C18BGE-6 – LEONIDAS MARTINS

[EM4A42]

C01IJE-0 – LUCIANO NERES AZEVEDO

[EA2A42]

C177EA-8 – ROBERTA SILVA

[EA3A42]

C32FCI-1 – VICENTE RAPHAEL SOUZA FREITAS

[EM4A42]

Goiânia 2015

"O aumento do conhecimento é como uma esfera dilatando-se no espaço: quanto maior a nossa compreensão, maior o nosso contato com o desconhecido." (Blaise Pascal)

RESUMO

O presente trabalho tem como predominante proposta à pesquisa, planejamento e desenvolvimento de um protótipo de um guindaste hidráulico com seringas que permita o levantamento e transporte de uma massa padrão para posições préestabelecidas. Este relatório tem o objetivo de apresentar em pauta acadêmica o passo a passo da construção através de ilustrações (fotos), além de descrever os materiais e ferramentas utilizadas, expor o esboço do projeto, metodologia, conclusões finais e referências bibliográficas. Todo o trabalho, tanto protótipo quanto parte escrita, está em conformidade com o edital disponibilizado pela coordenação do curso de engenharia da Universidade Paulista Campus Flamboyant. Palavras chaves: Guindaste, Hidráulico, Eletroímã.

ABSTRACT

This work is predominant proposal to the research, planning and development of a prototype of a hydraulic crane with syringes that allow the lifting and transportation of a standard mass to pre-established positions. This report aims to present in academic schedule the step by step construction through illustrations (photos), and describes the materials and tools used, exposing the outline of the design, methodology, conclusions and references. All the work, both prototype and written part, complies with the notice provided for coordinating the engineering course at the University Paulista Campus Flamboyant. Keywords: Crane, Hydraulic, electromagnet

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Imagem 01 – Princípio de Pascal. -------------------------------------------------------------- 12 Imagem 02 – Robô Hidráulico Teleoperado. ------------------------------------------------- 13 Imagem 03 – Exemplo: Lei de Faraday. ------------------------------------------------------- 14 Imagem 04 – Atuação: Sistema Hidráulico. --------------------------------------------------- 16 Imagem 05 – Exemplo: Eletroímã. --------------------------------------------------------------- 17 Imagem 06 – Circuito do Eletroímã. ------------------------------------------------------------- 18 Imagem 07 – Esboço em AutoCAD. ------------------------------------------------------------ 20 Imagem 08 – Demarcação da Base. ------------------------------------------------------------ 21 Imagem 09 – Corte com máquina de serra fita. ---------------------------------------------- 22 Imagem 10 – Acabamento com Mini Retífica. ------------------------------------------------ 22 Imagem 11 – Planejamento do sistema de encaixes. -------------------------------------- 23 Imagem 12 – Detalhes do sistema de encaixes. --------------------------------------------- 23 Imagem 13 – Execução de furos: Caixa de comandos. ------------------------------------ 24 Imagem 14 – Construção do conjunto mecânico. ------------------------------------------- 24 Imagem 15 – Eletroímã construído. ------------------------------------------------------------- 25 Imagem 16 – Pintura de componentes. -------------------------------------------------------- 26 Imagem 17 – Adesivos personalizados. -------------------------------------------------------- 26 Imagem 18 – Fixação do braço a base. -------------------------------------------------------- 27 Imagem 19 – Sistema de redução de atrito. -------------------------------------------------- 28 Imagem 20 – Afixação do braço mecânico. --------------------------------------------------- 28 Imagem 21 – KID-GUINDASTE. ----------------------------------------------------------------- 29 Imagem 22 – Apresentação do protótipo. Avaliação: Prof. Adriano. -------------------- 31

LISTA DE TABELAS Tabela 01 – Custos do projeto -------------------------------------------------------------------- 30

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO ----------------------------------------------------------------------------------------10 1 OBJETIVO -------------------------------------------------------------------------------------------11 2 FUNDAMENTAÇÃO TEORICA ----------------------------------------------------------------11 2.1 Hidráulica --------------------------------------------------------------------------------12 2.2 Eletricidade e Eletromagnetismo ------------------------------------------------ 13 3 METODOLOGIA ------------------------------------------------------------------------------------15 3.1 Considerações Sobre o Projeto --------------------------------------------------15 3.2 Tecnologia Empregada --------------------------------------------------------------16 3.2.1 Sistemas Hidráulicos ------------------------------------------------------- 15 3.2.2 Comandos Elétricos -------------------------------------------------------- 16 3.2.3 Eletroímã ---------------------------------------------------------------------- 17 3.2.4 Circuito Elétrico Aplicado ------------------------------------------------- 18 4 CONTRUÇÃO DO GUINDASTE HIDRÁULICO COM ELETROÍMÃ ---------------- 19 4.1 Materiais e Ferramentas Utilizadas ----------------------------------------------19 4.2 Etapas da Construção ---------------------------------------------------------------19 4.2.1 Escolha da tecnologia e do design ------------------------------------- 20 4.2.2 Construção da Base -------------------------------------------------------- 21 4.2.3 Construção do conjunto mecânico ------------------------------------- 21 4.2.4 Construção do eletroímã -------------------------------------------------- 25 4.2.5 Pintura de componentes e acabamento ------------------------------ 25 4.2.6 Montagem dos componentes -------------------------------------------- 27 4.2.7 Hora do teste! ---------------------------------------------------------------- 29 5 CUSTOS DO PROJETO ------------------------------------------------------------------------ 30 6 APRESENTA DO PROJETO -------------------------------------------------------------------30 CONCLUSÃO ----------------------------------------------------------------------------------------- 32 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ------------------------------------------------------------ 33

INTRODUÇÃO

Também chamado de grua e/ou, nos navios, pau de carga, o guindaste é um equipamento utilizado para a elevação e a movimentação de cargas e materiais pesados, e são comumente empregados nas indústrias, terminais portuários e aeroportuários por poder descarregar e carregar contêineres, organizar material pesado em grandes depósitos, movimentação de cargas pesadas na construção civil e as conhecidas pontes rolantes ou guindastes móveis são muito utilizados nas indústrias de laminação e motores pesados. Tais atividades só são possíveis graças a primeira maravilha do universo da mecânica: a hidráulica! Conceitua-se hidráulica como a ciência que estuda as características físicas de fluidos líquidos em repouso (confinados) ou em movimento (escoamentos) e está tem tido papel de suma importância para o desenvolvimento da humanidade desde as mais antigas civilizações. Ela é a responsável pelo conhecimento das leis que regem o transporte, a conversão de energia, a regulação e o controle do fluido agindo sobre suas variáveis (pressão, vazão, temperatura, viscosidade, etc). Mas o que torna a hidráulica a primeira maravilha do universo da mecânica e o principal objeto de estudo a cerca deste trabalho? A resposta é bem simples: é a sua ampla utilização no universo da engenharia, ao qual engloba tanto as atividades mais simples, quanto as mais complexas e gigantescas operações que exigem precisão, força e o mínimo de percas energéticas em engenhosas aplicações. De modo a discorrer e apresentar de forma concreta as pautas já mencionadas, além de assuntos voltados ao campo da elétrica e eletromagnetismo, o protótipo de Guindaste Hidráulico com Eletroímã, aqui apresentado, é um exemplo simplório do estudo e da aplicação de vários conceitos ministrados em sala de aula acerca das matérias pertencentes a grade de ensino do curso de Engenharia Básica, as quais podemos mencionar Estática dos Fluidos, Elétrica Básica, Dinâmica dos sólidos e etc.

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1 OBJETIVO

Conforme edital disponibilizado pela própria Universidade Paulista, este trabalho tem como escopo o planejamento, construção e apresentação de um protótipo de um guindaste hidráulico com seringas, que permita o levantamento e transporte de uma massa padrão para posições pré-estabelecidas. Além disso, o braço do guindaste deverá conter um eletroímã alimentado por pilhas e possua chaveamento que permita ligar e desligar o sistema. As normas de construção do guindaste contemplam que o mesmo deve conter sistema hidráulico composto por seringas descartáveis, mangueiras e controle do conjunto hidráulico. O edital disponibilizado não menciona nenhuma especificação acerca do material a ser utilizado na estrutura do braço hidráulico, subentendendo-se assim a livre escolha. Em relação a apresentação do projeto, o protótipo deverá ser montado sobre uma base (fornecida pelo aluno) com as devidas marcações para a pista de prova regulamentadas pela Figura 2 do edital. Com o eixo do guindaste posicionado no ponto X deverá içar e mover o corpo de massa de 40g da posição inicial O até a posição A, onde deverá ser abandonado. A partir de então, o corpo de massa será içado novamente e colocado sobre o ponto B e posteriormente retorne a posição inicial.

2 FUNDAMENTAÇÃO TEORICA

Não é de hoje que a sociedade tem sofrido mudanças em seus hábitos em decorrência do desenvolvimento cada vez mais rápido de novas tecnologias que, por sua vez, são resultantes do esforço em conjunto de cientistas, pesquisadores, alunos e professores das mais diversas regiões do planeta. A prova viva desta afirmativa são os robôs que, por sua vez, tem saído dos filmes de ficção científica para fazer parte da vida moderna de forma cada vez mais intensa. Mas o que proporcionou o advento da robótica em nosso cotidiano? Dentre os vários fatores que possuem parcela significativa nesta resposta podemos destacar o estudo da Elétrica/Eletromagnetismo e o desenvolvimento da engenharia hidráulica, objetos de estudo desta pesquisa. Confira. 11

2.1 Hidráulica

Hidráulica é uma palavra que vem do grego e é a união de hydro = água, e aulos = condução/tubo é, portanto, uma parte da física que, por sua definição, podemos conceituar como a ciência que estuda as características físicas de fluidos líquidos em repouso (confinados) ou em movimento (escoamentos). Além disso, ela é a responsável pelo conhecimento das leis que regem o transporte, a conversão de energia, a regulação e o controle do fluido agindo sobre suas variáveis (pressão, vazão, temperatura, viscosidade, etc). Sua principal lei, elaborada pelo físico e matemático francês Blaise Pascal, estabelece que “a pressão exercida em um ponto qualquer de um líquido em repouso (estático) é a mesma em todas as direções e exerce forças iguais em áreas iguais” - Princípio de Pascal. Vale lembrar que pressão é uma grandeza escalar que mensura a ação de uma ou mais forças sobre um determinado espaço, ou seja, é a razão entre força e área.

Imagem 01 – Princípio de Pascal.

Dentre as aplicações da hidráulica destacam-se as máquinas hidráulicas (bombas e turbinas), as grandes obras de saneamento, fluviais ou marítimas, como as de usinas hidrelétricas, diques, molhes, quebra-mares, portos, vias navegáveis, emissários submarinos, estações de tratamento de água e de esgotos, etc. Para mais disso, a hidráulica é amplamente utilizada na robótica, onde robôs com motores elétricos não são aplicáveis ou seriam muito caros, o que é o caso dos robôs teleoperados do projeto ROBTET da Universidade Politécnica de Madrid,

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utilizados na manutenção de redes elétricas “vivas” de alta tensão. Estes, fabricados pela Kraft TeleRobotics, utilizam energia hidráulica porque nesta aplicação o campo magnético resultante da rede elétrica atrapalharia o seu funcionamento e controle.

Imagem 02 – Robô Hidráulico Teleoperado.

2.2 Eletricidade e Eletromagnetismo

A eletricidade é a área da Física que estuda fenômenos associados a cargas elétricas,

sendo

dividida

em

três

partes:

eletrostática,

eletrodinâmica

e

eletromagnetismo, sendo este último, o foco desta pesquisa, objeto responsável por relacionar os fenômenos elétricos e magnéticos, tais como campo magnético produzido por cargas elétricas em movimento e campo elétrico produzido pela variação de fluxo magnético. Durante muito tempo, acreditou-se que eletricidade e magnetismo eram o mesmo fenômeno, porém, em 1600 que o médico e físico inglês Gilbert escreveu um livro distinguindo as duas teorias. Apesar dessa diferenciação entre os dois fenômenos, havia fortes indícios de que existia alguma relação entre eles, o que foi descoberto pelo dinamarquês Hans Christian Oesterd, em 1820, graças à invenção dos geradores elétricos que permitiam a geração de correntes elétricas duradouras e estáveis necessárias para o estudo dos fenômenos.

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A teoria sobre o eletromagnetismo tem por princípio básico a afirmativa em que o movimento das cargas elétricas geram campo magnético e, em contra partida, a variação do fluxo magnético gera campo elétrico. A partir daí desenvolveu-se a lei de Faraday, fenômeno que origina a produção de uma força eletromotriz num meio ou corpo exposto a um campo magnético.

Imagem 03 – Exemplo: Lei de Faraday.

Vários aparelhos indispensáveis atualmente só existem em face da evolução nos estudos sobre o Eletromagnetismo. Entre eles, podemos citar: cartões magnéticos, transformadores de tensão, motores elétricos, antenas de transmissão de dados, forno micro-ondas, entre outros.

3 METODOLOGIA

O planejamento e construção do protótipo do Guindaste Hidráulico com Eletroímã foram regidos pelas normas apresentadas nos itens III, IV e IX do edital disponibilizado pela coordenação do curso de engenharia da Universidade Paulista Campus Flamboyant. Além disso, as demais orientações sobre o dimensionamento da pista de prova, critérios de avaliação, trabalho escrito, apresentação, postagem do trabalho e sugestão de modelo também estavam contidas no documento disponibilizado.

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3.1 Considerações Sobre o Projeto

De modo a manter conformidade com o edital do trabalho, o protótipo do Guindaste Hidráulico com Eletroímã foi elaborado utilizando seringas descartáveis e mangueiras como composição principal do sistema hidráulico, ao qual contou com um conjunto de controles de movimentos. Descrita como de livre escolha, a estrutura de todo o braço mecânico foi construído em PVC, material que teve maior aceitação por seu baixo custo e fácil manuseio. Outro ícone a ser avaliado no escopo do projeto é a construção de um eletroímã com pilhas e chaveamento que permita ligar e desligar o sistema. Este deverá ser capaz de suportar um corpo com aproximadamente 40g (gramas) de massa ao longo do percurso proposto, se fazendo obrigatório o devido isolamento do circuito elétrico e do sistema hidráulico.

3.2 Tecnologia Empregada

O primeiro passo tomado para o início do processo de fabricação do protótipo foi a escolha da tecnologia a ser empregada. De modo a manter conformidade com as normas regulamentadoras apresentadas no edital e a disposição do grupo, foram aplicados os princípios de sistemas hidráulicos e comandos elétrico como principais tecnologias a ser empregadas devido a sua praticidade e extensa aplicação.

3.2.1 Sistemas Hidráulicos

Por sua natureza, os sistemas hidráulicos constitui-se em uma forma concreta de aplicação dos princípios da Mecânica dos Fluídos compressível e incompressível a qual embasa o desenvolvimento de componentes e circuitos. Entre estes últimos, destaca-se a atuação e aplicações de dos chamado pistões hidráulicos, atuadores mecânicos (elementos que produzem movimento) usados para aplicarem força através de um percurso linear. Os pistões hidráulicos obtém energia através de um fluido hidráulico pressurizado, normalmente por bombas. A pressão hidráulica atual no pistão para produzir movimento linear e a força máxima está em função da superfície ativa do êmbolo e da pressão máxima admissível onde: F(força) = P(pressão) x A(área). Esta 15

força é constante desde o início até a finalização do percurso. Segundo a construção, o cilindro pode realizar forças de tração e/ou compressão. Para

a

construção

do

nosso

protótipo

utilizamos

seringas

como

bombas/atuadores hidráulico semelhante ao funcionamento de robôs hidráulicos reais, onde no exemplo abaixo (Imagem 04) a seringa A será utilizada como bomba e a seringa B como atuador. Ao pressionar o embolo da seringa A geramos pressão no sistema que é transferida pela tubulação a seringa B. Como esta pressão resultante é maior que a pressão atmosférica o embolo do atuador realiza o movimento de extensão.

Imagem 04 – Atuação: Sistema Hidráulico.

Ao distender o embolo da seringa A, criamos uma “depressão” na seringa B. Como a pressão no interior da seringa B será menor do que a pressão atmosférica, ela retornará seu êmbolo nas condições iniciais.

3.2.2 Comandos Elétricos

Por definição, os comandos elétricos são dispositivos elétricos ou eletrônicos usados para acionar motores elétricos, como também outros equipamentos elétricos, sendo compostos por uma variedade de peças e elementos como contatores, botões temporizadores, relés térmicos e fusíveis. Permitem um controle sobre o funcionamento das máquinas, evitando, ao mesmo tempo, manejo inadequado pelo usuário e, além disso, dispõe de mecanismos de proteção para a máquina e para o usuário, melhorando o conforto para manejar máquinas e possibilitando também controle remoto das máquinas.

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3.2.3 Eletroímã

O eletroímã é um dispositivo que utiliza corrente elétrica para gerar um campo magnético, semelhantes àqueles encontrados nos ímãs naturais. É geralmente construído aplicando-se um fio elétrico espiralado ao redor de um núcleo de ferro, aço, níquel ou cobalto ou algum material ferromagnético.

Quando o fio é submetido a uma tensão, o mesmo é percorrido por uma corrente elétrica, o que

gerará um campo

magnético na

área a

este

aspecto, espira através da Lei de Biot-Savart. A intensidade do campo e a distância que ele atingirá a partir do eletroímã dependerão da intensidade da corrente aplicada e do número de voltas da espira, onde a força de tração de um eletroímã pode ser encontrada através da equação:

F= ((N x I)^2 x k x A) / (2 x g^2) Em que: N = número de voltas no solenoide, I = corrente, em amperes, A = área de seção transversal do ímã em metros quadrados, g = distância em metros, entre o ímã e o pedaço de metal, k = 4 x 3,14159 x 10^-7 ^ = símbolo que significa elevado à potência.

Imagem 05 – Exemplo: Eletroímã.

Eletroímãs são usados em diversos aparelhos, como motores, campainhas e discos-rígidos. Nos alto-falantes, são usados dois ímãs: um permanente e um

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eletroímã, que é ligado e desligado na frequência adequada, indo para frente e para trás, como um pistão, fazendo o cone vibrar e produzir o som. Eletroímãs mais poderosos são utilizados para separar o lixo em ferros-velhos, ou nos portos para colocar contêineres em navios.

3.2.4 Circuito Elétrico Aplicado

O circuito empregado no Eletroímã foi elaborado a partir das exigências prescritas no edital e de modo a suprir as necessidades encontradas no processo de aplicação da tecnologia. Basicamente, o circuito elétrico é composto por uma bateria química de 9V, uma botoeira de acionamento e um eletroímã construído com partes de um transformador 220v x 12v descartado, ao qual estão ligados em série, formando uma malha (circuito elétrico fechado). A botoeira é a responsável por ligar e/ou desligar o sistema.

Imagem 06 – Circuito do Eletroímã.

De fato, foi necessário adaptar alguns dispositivos elétricos e eletrônicos para que fosse possível alcançar a funcionalidade do protótipo, mas foram mantidos todos

os

princípios

fundamentais

acerca

do

emprego

de

comandos

elétricos/eletrônicos.

18

4 CONTRUÇÃO DO GUINDASTE HIDRÁULICO COM ELETROÍMÃ

4.1 Materiais e Ferramentas Utilizadas

Segue abaixo a lista contendo os materiais e as ferramentas utilizadas durante o processo de fabricação e montagem do Guindaste Hidráulico com Eletroímã: 

Tubo PVC 50mm



Adesivos Personalizados



Compensado de madeira



Placas metálicas



Cap (Tampão) PVC 50mm



Supercola (Cianoacrilato)



Botoeira (com trava)



Tesoura



Bateria 9V



Mini Retífica



Conector para bateria 9V



Faca



Seringas descartáveis



Estilete



Mangueiras



Arco de serra



Fio de cobre esmaltado



Solda estanho



Fio Paralelo Cristal 2x0,75mm



Chaves de fenda



Organiza cabos



Alicate universal



Papel cartão



Pistola de cola quente



Parafusos



Multímetro



Caixinha de madeira



Caneta esferográfica



Tinta em spray (preta)



Fita isolante



Fita Hellermann



Furadeira



Copo descartável



Brocas diversas



Termocontrátil



Serra fita



Cola quente

4.2 Etapas da Construção

O processo de planejamento e construção do protótipo do Guindaste Hidráulico com Eletroímã basicamente ficou dividido em 07 etapas, mas é claro que se trada de um trabalho bem mais amplo e minucioso do qual não cabe ser 19

empregado à risca neste documento por sua extensão. Confira a seguir o passo a passo referente as etapas mais importantes acerca da criação do projeto.

4.2.1 Escolha da tecnologia e do design

Antes de mais nada, fez-se mais que necessária a escolha dos parâmetros a serem seguidos para dar início as atividades referentes a construção do protótipo. Após várias pesquisas e discursões sobre qual tecnologia seria utilizada, chegamos à conclusão que, assim como mencionado anteriormente, os princípios de sistemas hidráulicos e comandos elétrico se adaptaria melhor a nossa realidade por sua simplicidade e praticidade, além de manterem conformidade com a proposta apresentada pelo edital. A partir daí, começou a se pensar no quesito design de modo que representasse

bem

o

grupo,

expressando

originalidade,

sofisticação

e

personalidades definidas, o que felizmente foi bem expresso com a proposta de um guindaste hidráulico em forma de lança. Segue abaixo o esboço feito em AutoCAD.

Imagem 07 – Esboço em AutoCAD.

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4.2.2 Construção da Base

Utilizamos chapa de madeira compensada para construirmos a base do protótipo. Esta teve suas marcações pré-estipuladas pelo edital disponibilizado pela coordenação do curso de engenharia, de maneira a servir como pista de prova.

Imagem 08 – Demarcação da Base.

4.2.3 Construção do conjunto mecânico

Com a base já demarcada, começou o processo de construção do conjunto mecânico que se tornaria a estrutura do braço hidráulico. Este foi construído quase que todo em tubo PVC de 50mm (milímetros) de diâmetro, visando alcançar os quesitos resistência, leveza e designer. Contamos com o auxílio de uma máquina de serra fita para fazer os cortes e rasgos necessários e uma mini retífica para dar acabamento e retirar as rebarbas resultantes do corte. Confira as imagens a seguir:

21

Imagem 09 – Corte com máquina de serra fita.

Imagem 10 – Acabamento com Mini Retífica.

Um dos pontos mais importantes, e talvez crítico, na construção dos componentes mecânicos que fariam parte do braço hidráulico foram os pontos articulados aos quais estariam diretamente ligados a algum tipo de movimentos, seja ele linear ou giratório. 22

Pensando nisto, desenvolvemos um sistema de encaixes com base nos movimentos a serem executados e também de maneira a receber as seringas, que por sua atuariam como cilindros hidráulicos.

Imagem 11 – Planejamento do sistema de encaixes.

Imagem 12 – Detalhes do sistema de encaixes.

23

Além do sistema de encaixes mecânico, preparamos uma espécie de caixa de comandos ao qual receberia as bombas, seringas responsáveis pelo movimento. Essa central foi construída em uma caixinha de madeira onde foram feitos furos para o encaixe das seringas. Confira:

Imagem 13 – Execução de furos: Caixa de comandos.

Imagem 14 – Construção do conjunto mecânico.

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4.2.4 Construção do eletroímã

Na construção do eletroímã utilizados partes de um transformador de 220v/12v inutilizável, uma vez que seus funcionamento são semelhantes. Um dos enrolamentos do transformador tornou-se a nossa bobina e foram alinhadas placas metálicas em formato de “E” para ser o elemento metálico central por onde atuaria o campo magnético. Por fim, fixamos as placas com peças de acrílico.

Imagem 15 – Eletroímã construído.

Foram respeitadas as normas do edital no processo de construção do eletroímã, uma vez que o mesmo foi dimensionado para suportar a carga de teste (aproximadamente 40g) utilizando uma força eletromotriz, provinda de bateria química, de no máximo 9v (volts).

4.2.5 Pintura de componentes e acabamento

Há quem diga ainda que a primeira impressão é a que fica. Pensando nisso e tendo em mente a importância de uma boa apresentação, quesito decisivo em qualquer empreendimento ou projetos, decidimos pintar e personalizar os

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componentes mecânicos do protótipo. Assim, as características visuais de nosso guindaste foram ressaltadas conferindo uma identidade própria.

Imagem 16 – Pintura de componentes.

Imagem 17 – Adesivos personalizados.

26

4.2.6 Montagem dos componentes

Graças ao planejamento feito durante o processo de confecção dos conjuntos mecânicos a montagem dos componentes ocorreu de forma tranquila, sem imprevistos. É evidente que foram necessários pequenos ajustes, porém, nada que alterasse drasticamente as características desejadas.

Imagem 18 – Fixação do braço a base.

Um detalhe curioso sobre a fixação do braço mecânico à base de madeira são os componentes responsáveis pelo torque do conjunto. Este contou com uma seringa de 10 ml (mililitros) funcionando como atuador mecânico. A pressão exercida no fluido incompressível utilizado (água) é transmitida de maneira integral, o que resulta em força, exercida sobre a base circular do embolo da seringa. Além disso, foi necessário dimensionar os componentes que se encaixam utilizados nesta articulação de modo a manter uma certa folga, permitindo que o movimento fluísse o mais livres possível. Na base do braço em contato com a base de madeira também recebeu atenção especial, pois o atrito entre estes poderia prejudicar em muito a execução do giro. Assim, foram utilizados dois fundos de copos descartáveis e grafite em pó com a finalidade de reduzir ao máximo o atrito

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presente entre as superfícies. Vale ressaltar o uso de um parafuso com roscar soberba atuando como eixo de fixação e rotação.

Imagem 19 – Sistema de redução de atrito.

Imagem 20 – Afixação do braço mecânico.

28

4.2.7 Hora do teste!

Com a parte todos os elementos já montados (partes mecânicas, hidráulica e elétrica) e com os controles devidamente instalado na caixa de comandos, chegou a hora de testar o desempenho do protótipo. Em um primeiro momento, notamos que haviam alguns ajustes a serem feitos para que os movimentos fluíssem de forma mais livre. Confira o “teste drive” do KID-GUINDASTE (nome dado ao protótipo) acessando: https://www.youtube.com/watch?v=yY3gueCy8m8.

Imagem 21 – KID-GUINDASTE.

29

5 CUSTOS DO PROJETO

Bem como qualquer empreendimento, o projeto e execução do Guindaste Hidráulico com Eletroímã também tiveram seus custos, além de tempo e dedicação. Em meio ao planejamento do protótipo, foi visada a economia de recursos e materiais desde o início no intuito de reduzir os gastos e desperdícios. A seguir, a relação dos materiais utilizados e seus respectivos valores.

CUSTO

MATERIAL

QUANT

UNITÁRIO

TOTAL

7

Seringa descartáveis - 10 ml

R$ 1,99

R$ 13,93

1

Compensado de Madeira 1m x 1m x 0,005m

R$ 9,45

R$ 9,45

1

Conector para bateria 9V

R$ 1,50

R$ 1,50

2

Bateria Alcalina 9V

R$ 19,90

R$ 39,80

1

Botoeiras (com trava)

R$ 2,00

R$ 2,00

1

Tubo PVC 50mm

R$ 1,50

R$ 1,50

1

Mangueiras (para aquário) 2m

R$ 1,25

R$ 2,50

2

Cap (Tampão) PVC 50mm

R$ 1,50

R$ 3,00

1

Fio Paralelo Cristal 1x0,75mm

R$ 2,00

R$ 2,00

1

Supercola (Cianoacrilato)

R$ 8,50

R$ 8,50

TOTAL:

R$ 84,18

Tabela 01 – Custos do projeto

6 APRESENTAÇÃO DO PROJETO A apresentação do protótipo foi realizada no dia 13 de novembro de 2015, às 10 horas e 40 minutos, na sala 12, Bloco D, Universidade Paulista de Goiânia (Campus Flamboyant). Tal teste consistia transportar um corpo metálico de aproximadamente 40 gramas utilizando o eletroímã em posições pré-definidas na base do protótipo (em conformidade com o edital) por meio dos comandos hidráulico,

sendo

assistido

pela

comissão

julgadora

da

atividade

prática

30

supervisionada, representada pelo professor Adriano Fonseca, que avaliou com base nos critérios pré-estabelecidos no edital.

Imagem 22 – Apresentação do protótipo. Avaliação: Prof. Adriano.

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CONCLUSÃO

Marcados por grandes desafios e superações, o planejamento, a pesquisa, a execução e a apresentação do protótipo do Guindaste Hidráulico com Eletroímã como exigência parcial para aprovação no 4º semestre do Curso de Engenharia Ciclo Básico se fez uma experiência ímpar, cheia de conteúdos que agregam em muito na formação acadêmica e pessoal de qualquer indivíduo. O contato de aproximação com novas tecnologias que são tendência de prosperidade para o futuro nos instigou a querer fazer parte deste processo com mais afinco, colocando à disposição do progresso tecnológico e da humanidade os esforços que empregamos durante os anos de estudo vivenciados neste início de carreira e que ainda teremos pera frente. Através de pesquisas e discursões, a temática sobre os princípios da hidráulica e do eletromagnetismo foram inserida em nosso contexto de maneira a possibilitar a fundamentação teórica e execução na prática deste protótipo. É verídico afirmar o quão rico e fascinante são os conceitos físicos inseridos neste contexto que vão deste a física clássica a física atual, utilizando e colocando a prova o legado de vários cientistas renomados, como por exemplo, o francês Blaise Pascal e o britânico Michael Faraday. De fato, a execução do protótipo foi considerado pelo grupo como um grande desafio. Mesmo com as especificações estabelecidas pela equipe por meio de debates e consultorias com profissionais especializados, adaptar a tecnologia escolhida a realidade do projeto não se fez uma tarefa fácil. Tivemos vários problemas envolvendo o dimensionamento e designer de componentes, bem como falhas no funcionamento de outros, exigindo consideráveis mudanças ao longo da execução do projeto e ampliando drasticamente o tempo empregado, estimando-se um total aproximado de 12 horas dedicados em suas pesquisas e execução. Em resumo, a proposta de atividade supervisionada foi de grande valia para a nossa formação acadêmica, levando em consideração toda a temática e dinamismo existentes no trabalho apresentado. A pesar dos vários contratempos, conseguimos finalizar com êxito o protótipo quase dez dias antes do teste em sala que foi agendado para o dia 13 de novembro de 2015, ás 10 horas e 40 minutos no próprio campus da Universidade Paulista de Goiânia (Campus Flamboyant), alcançando nota máxima (6,0) pelo desenvolvimento e execução do protótipo. 32

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

WIKIPÉDIA – Wikipédia, A enciclopédia livre: Guindaste. Disponível em: . Acesso em 21/11/2015, às 01:22 h.

CIMM - Portal CIMM, O Centro de Informação Metal Mecânica: Definição O que é Hidráulica. Disponível em: . Acesso em: 25/11/2015, às 10:37 h.

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