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Pórtico Rolante

Acadêmicos: Cleuri DeckerCristhian Ludwig GraefFelipe Cesar LipkeLuis Eduardo Wiechoreck

Introdução

Conforme foi proposto ao grupo, será projetado um pórtico rolante, para a elevação de cargas a ser utilizado na Industrial Margil.

Pórtico Rolante

Pórticos rolantes são estruturas metálicas utilizadas para a elevação e transporte de cargas diversas, sendo muito utilizado em portos, usinas hidrelétricas, mineradoras e industrias em geral.

Pórtico Rolante

O pórtico rolante é constituído de uma estrutura de aço, provido de quatro suportes, interligadas duas a duas formando um conjunto rígido, e uma viga superior de serve de caminho de rolamento para o carro suspenso, equipado com uma talha elétrica.

O objetivo do trabalho é projetar um pórtico rolante para a elevação e transporte de um equipamento (britador) e cargas em geral na Empresa Industrial Margil.

Objetivo

Britador

Dimensionamento da corrente

Carga : 5 tonelada Altura total de elevação: 4 m Vão: 6 m Ambiente de trabalho: Industrial Material a ser transportado: Britador, Esparramador de adubo orgânico.

Requisitos

Estrutura de suporte Lateral

Componentes

Talha /TroleRodízios Viga

Segundo a norma NBR 8400 - Calculo De Equipamento Para Levantamento E Movimentação De Cargas, este pórtico rolante é classificado com de “classe B” pelo seu serviço ser de “serviço regular e utilização intermitente “ e de classe de carga 2 (média) por “equipamentos que freqüentemente levantam a P = 2/3 carga nominal e comumente cargas compreendidas entre 1/3 e 2/3 da carga nominal”

Classificação

Conforme norma NBR8400, para uma velocidade de içamento 4,8 m/min. obtém-se o coeficiente dinâmico:

Ψ= 1,15Como o equipamento é industrial,

para uso comum, a norma prevê coeficiente de majoração Mx = 1

Conforme material que o professor passou em aula:

R = 0,020

Solicitações

Há alguns coeficientes que não são levados em consideração, pela estrutura não estar sujeita a intervenções climáticas como o vento, ou mudanças de temperaturas, também não é considerado o efeito da batida da talha no pára-choque lateral pela velocidade baixa de deslocamento horizontal.

Solicitações

FV = FP x ψ x Mx + FPtalhaFV = 5000 x 1,15 x 1 + 222FV = 5972 Kgf.

FH = Ft x R FH = 5000 x 0,02FH = 10 Kgf.

SolicitaçõesFH

FV

Ψ = Coeficiente DinâmicoMx =Coeficiente de MajoraçãoFPtalha = Força peso da talhaFT = Força sobre as rodas de apoioR = Fator de resistência ao rolamento

Componente estrutural em um pórtico rolante que fornece a base para à talha/trole fazer seu deslocamento.

A viga

Solicitações

Com base nos cálculos anteriores, e utilizando o software Mdsolid, o grupo fez os análises de esforços de força horizontal e vertical que serão exigidos para o suportar a carga.

Usando o software Mdsolids obtemos:

A Viga

Caso I Caso II

90 KNxm

60 KN

Para as tensões, conforme tabela 12 da norma, a tensão admissível será:

Recomendações da Norma

MPaMpa

MPaMPa

aa

ea

1002

140

2

1405,1

210

5,1

a

a= Tensão Admissível

= Tensão Cisalhante Admissível

Usando o Software Mdsolids:

Perfil da vigaFormato do Perfil Requerido

Força Cortante

Momento Fletor

Perfil sugeridos pelo software

Perfil da vigaW360x57,8

Cálculos para confirmação da viga:

Verificação do perfil da viga

MPax

x

CI

Mt

4.9810161

176,090000

.max

6.max

.max

Microsoft Equation 3.0

mmy

xxxxxx

y

lal

aa

EI

Fy

3,8

366

332

104,161102003

60000

23

max

24

369max

24

3max

Legenda:σmax. = Tensão MaximaYmax = Deflexão maximaMt = Momento FletorI = Momento de InérciaC = distância do centro ao ponto do calculoF = Força PesoE = Módulo de Elasticidadea = Distância do Pesol = Distância total do vão

Cálculos para confirmação da viga:

Verificação do perfil da viga

34,497279

2)05,829,165(95,82)179172(5,89

mmQ

xxQ

ydAQ

MPa

xx

xx

Ixt

VxQ

4,23

0079,01043,161

103,49760000

.max

6

6

.max

.max

Microsoft Equation 3.0

Legenda:Q = modulo de secçãoV = Força CortanteI = Momento de Inérciat = Espessura

Orçamento da viga W360x57,8

Perfil da Viga

Calculando uma viga de perfil duplo I com mesmas características da anterior, que possa ser confeccionada na própria empresa Margil:

Perfil Viga II

Verificação da Viga duplo I

MPa

x

x

CI

Mt

23.62

1009,253

175,090000

.max

6.max

.max

mmy

xxxxxx

y

lal

aa

EI

Fy

3,5

366

332

1009,253102003

60000

23

max

24

369max

24

3max

Legenda:σmax. = Tensão MáximaYmax = Deflexão máximaMt = Momento FletorI = Momento de InérciaC = distância do centro ao ponto do calculoF = Força PesoE = Módulo de Elasticidadea = Distância do Pesol = Distância total do vão

Verificação da Viga duplo I

36102,867

)]3,16250(5,81)3,873,162(15,81[2)250175(5,87

mxQ

xxxQ

ydAQ

MPa

xx

xx

Ixt

VxQ

1,8

0254,01009,253

102,86760000

.max

6

6

.max

.max

Legenda:Q = modulo de secçãoV = Força CortanteI = Momento de Inérciat = Espessura

Orçamento Duplo I

Medida comercial da chapa de ½ polegada é 1200x3000, para a confecção da viga, foi calculada a necessidade de 2 chapas, sendo o peso de cada chapa 361,2 Kg, o gasto com a chapa é de:

5,2658$$

68,32,3612 RKg

RKgxx

O custo do corte = R$ 70,00 / h * 1h = R$ 70,00 O custo da solda = R$40,00 / h * 2h = R$ 80,00 Custo Total de fabricação da viga duplo I = R$ 2808,50

Modelo Perfil I comprada Perfil Duplo I feita

Orçamento R$ 1241,54 R$ 2808,50

Comparativo de Vigas

A lateral de um pórtico rolante é a estrutura que tem por finalidade manter a viga, dando suporte aos rodízios.

Lateral

Calculo do esforço da lateral:

Lateral Microsoft Equation 3.0

KgFB

FBxx

MA

KgFA

FBFA

FBFA

Fv

321

06308,06250

0

5929

6250

06250

0

KgFA

FPvigaFA

61092

5929

Considerando o peso da viga:

Caso 1: Lateral usando treliças

A figura mostra uma análise do programa MDsolids para caso usarmos uma situação de treliças para as laterais

04,14

25,0

4/1

arctg

tg

KgFABFAC

FABFAC

FAFABFAC

hip

co

5,3148

04,14cos2

6109cos2

cos

KgFDEFBC

tgFDEFBC

FAtgFDEFBC

ca

cotg

8,7632

04,1461092

Caso 2: Lateral usando Travessa

Cálculo para perfil da lateral: Tubo aço carbono 60x60x4,75

Caso 2a: Lateral usando Travessa 60x60

mhip

hip

hip

ca

123,4

04,14cos

4

cos

Obs: segundo AISC le=L para esse caso, por motivos de segurança Le foi considerado o tamanho total.

2

2

9,224

31485140

/

mmA

A

N

mm

N

AFa

4

2

92

2

2

3,524001

1232,4

10207314852

mmI

xIxx

le

EICSxPCR

Cálculo para perfil da lateral: Tubo aço carbono 80x80x4,75

Caso 2b: Lateral usando Travessa 80x80

2

2

9,224

31485140

/

mmA

A

N

mm

N

AFa

mhip

hip

hip

ca

123,4

04,14cos

4

cos

4

2

92

2

2

3,524001

1232,4

10207314852

mmI

xIxx

le

EICSxPCR

Obs: segundo AISC le=L para esse caso, por motivos de segurança Le foi considerado o tamanho total.

Orçamento da lateralMicrosoft Equation 3.0

mmxcomp

comp

xcomp

2464

5,20

667,0333,11232,422

80,1504$

264$

70,5

264

2411

Rpreço

KgxKg

Rpreço

Kgpeso

mxm

Kgpeso

Custo da Solda = R$ 40,00

Custo total R$ = 1904,80

A roda ou rodízio, em um pórtico rolante, tem por finalidade propiciar o deslocamento de a estrutura.

Rodas/Rodízios

Calculo do esforço da lateral:

Rodas/Rodízios Microsoft Equation 3.0

KgFB

FBxx

MA

KgFA

FBFA

FBFA

Fv

321

06308,06250

0

5929

6250

06250

0

KgFA

FPlateralFPviga

FA

62412

5929

Considerando o peso da viga e da lateral:

Como serão dois rodízios, cada rodízio deverá suportar 3120,5Kg

Rodas/Rodízio

Empresa fornecedora: ROD CAR

Localizada: SÃO PAULO

Rodízio: COM PLACA Roda: POLIURETANO (Núcleo ferro)

Rodas/Rodízio

Orçamento RodCar

GDPAE 124 UFK R$ 944,05 + 5% IPI = R$ 991,25CARGA 3.600 KGS

Rodas/Rodízio

Empresa fornecedora: SCHIOPPA


Rodízio: COM PLACA Roda: POLIURETANO (Núcleo ferro)

Rodas/Rodízios

Orçamento SCHIOPPA

GDE 104 PE RODA DUPLA 10" X 4" POLIURETANO COM ESFERAS VALOR UNITARIO R$ 1.335,00 +

5 % IPI = R$ 1401,75 CAPACIDADE DE CARGA

3.500KG

MODELO GDE 104 PE GDPAE 124 UFK

CAPACIDADE 3.500KG 3.600KG

PREÇO R$ 1401,75 R$ 991,25

Comparativo entre rodízios

A talha/trole é um dispositivo usado para içar cargas e também para deslocá-las no sentido horizontal.

Talha/trole

Segurança Talha

Talha/Trole

Empresa fornecedora: SAMM


Talha: ELÉTRICA DE CORRENTE

Modelo: R-20 Capacidade: 5 ton.

Especificação:

Talha/Trole

Orçamento SAMM

Talha

Talha/Trole

Empresa fornecedora: DEMAG CRANES


Talha: ELÉTRICA DE CORRENTE

Modelo: DC pro - 25

Especificações:

Talha/Trole

Talha/Trole

Orçamento DEMAG

Empresa fornecedora: TCS Localizada: SANTA MARIA Talha: ELÉTRICA DE CABOS Modelo: TCS 050B06

Talha/Trole

Talha/Trole

Orçamento TCS

R$16651,28

Talha/Trole

Modelo DC pro - 25 R-20 Customizado

Capacidade

5 ton. 5 ton. 5 ton.

Tipo de elevação

Elétrica por corrente

Elétrica por corrente

Elétrica por cabos

Orçamento R$ 25.500,00 R$ 15.500,00 R$ 16.651,28

Comparativo Talha/Trole

Orçamento A

Utilizando viga I comprada (orçamento mais barato)Orçamento A

Descrição Qtd. Valor unitário TotalViga I W360x172x57,8 1 R$ 1.241,54 R$ 1.241,54 Lateral 2 R$ 1.904,80 R$ 3.809,60 Rodízios Rodcar 4 R$ 991,25 R$ 3.965,00 Talha/trole SAMM 1 R$ 15.500,00 R$ 15.500,00 Montagem 1 R$ 100,00 R$ 100,00

TOTAL R$ 24.616,14

Orçamento B

Utilizando viga Manufaturada Duplo IOrçamento B

Descrição Qtd. Valor unitário TotalViga duplo I (feita na empresa) 1 R$ 2.658,50 R$ 2.658,50 Lateral 2 R$ 1.904,80 R$ 3.809,60 Rodízios Rodcar 4 R$ 991,25 R$ 3.965,00 Talha/trole SAMM 1 R$ 15.500,00 R$ 15.500,00 Construção 1 R$ 100,00 R$ 100,00

TOTAL R$ 26.033,10

Orçamento C

Orçamento de custo mais elevadoOrçamento C

Descrição Qtd. Valor unitário totalViga duplo I (feita na empresa) 1 R$ 2.658,50 R$ 2.658,50 Lateral 1 R$ 1.904,80 R$ 1.904,80 Rodízios Schioppa 4 R$ 1.401,75 R$ 5.607,00 Talha/trole DEMAG 1 R$ 25.500,00 R$ 25.500,00 Construção 1 R$ 100,00 R$ 100,00

TOTAL R$ 35.770,30

Cidade: Santa Maria

Pórtico Rolante

5 Toneladas / 6m de vão e 4 m de altura

Elétrica por cabos

R$ 38.001,26

Contato: Marcos André

Orçamento Pórtico Rolante comprado

PÓRTICO PROPOSTO PELO GRUPO ORÇADO PELA TCS

PREÇO R$ 24.616,14 R$ 38.001,20

DIFERENÇA R$ 13.385,26 64%

Comparativo de orçamento

O grupo procurou saber se o preço final do seu pórtico rolante estava de acordo com os preços exercidos pelas outras empresas que fazem o mesmo produto, então foi solicitado a empresa um pórtico rolante de mesmas características, o resultado da comparação é a seguinte:

Desenhos no SolidWorks

Analises no CosmosWorks

Conclusão

Através desse trabalho conseguimos maior conhecimento na área de máquinas de elevação e transporte, especificamente no equipamento pórtico rolante, onde através dos cálculos de deflexão, cálculos de esforços ( momento fletor), o grupo escolheu o equipamento que tem o melhor custo beneficio para o projeto respeitando as exigências requeridas.

Referencias Bibliográficas

NORTON, R. L.. Projeto de Máquinas – Uma

abordagem integrada. Porto Alegre:

Bookman, 2004.

Provenza, F. Projetista de máquinas. São

Paulo: F. Provenza, 19??.

Nbr 8400 - Cálculo de Equipamento para

Levantamento e Movimentação de Cargas

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