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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