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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

Localizada: SÃO PAULO

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

Localizada: SÃO PAULO

Talha: ELÉTRICA DE CORRENTE

Modelo: R-20 Capacidade: 5 ton.

Especificação:

Talha/Trole

Orçamento SAMM

Talha

Talha/Trole

Empresa fornecedora: DEMAG CRANES

Localizada: SÃO PAULO

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

Desenhos no SolidWorks

Desenhos no SolidWorks

Desenhos no SolidWorks

Desenhos no SolidWorks

Desenhos no SolidWorks

Analises no CosmosWorks

Analises no CosmosWorks

Analises no CosmosWorks

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