PORTFOLIO ENG CIVIL - Manutenção de um Elevador

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ENSINO SEMIPRESENCIAL UNIDADE DE CASCAVEL - PR. 
 
ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
DIRCEU MANSUETO ROSO 
DOUGLAS MARCON COLLOSSI 
DYLSON KENEDY LINDEN 
JOÃO ROBERTO DOS SANTOS 
RICARDO NABÃO MARRA 
 
 
 
 
 
PRODUÇÃO TEXTUAL INTERDISCIPLINAR EM GRUPO: 
Manutenção de um Elevador 
 
 
 
 
 
 
 
 
CASCAVEL 
2018 
 
DIRCEU MANSUETO ROSO 
DOUGLAS MARCON COLLOSSI 
DYLSON KENEDY LINDEN 
JOÃO ROBERTO DOS SANTOS 
RICARDO NABÃO MARRA 
 
 
 
 
 
 
PRODUÇÃO TEXTUAL INTERDISCIPLINAR EM GRUPO: 
Manutenção de um Elevador 
 
 
 
 
 
 
 
 Produção textual em Grupo apresentado à 
Universidade Norte do Paraná - UNOPAR, como 
requisito parcial para a obtenção de média semestral na 
disciplina de Atividade Interdisciplinar, quarto semestre, 
do curso de Engenharia Civil. 
 
Orientador: Prof. Fábio Daniel Januário 
 
 
 
 
 
 
CASCAVEL 
2018 
RESUMO 
 
 Neste trabalho apresentaremos o estudo, a análise e os cálculos para 
solucionar uma falha mecânica em um determinado elevador, sendo talvez 
necessário alterar o projeto ou realizar as modificações necessárias. 
 Para o desenvolvimento deste trabalho utilizaremos como base os 
ensinamentos do quarto semestre de Engenharia Civil, aprendizado relacionado as 
disciplinas de Desenho Técnico, Desenho Técnico Auxiliado por Computador, 
Cálculo Diferencial e Integral III, Princípios de Eletricidade e Magnetismo e Física 
Geral e Experimental: Energia. 
 Além de apresentarmos os dados obtidos através dos cálculos, este trabalho 
também servirá para desenvolvermos nossa atitude de investigação e prática com o 
devido entendimento, interpretação e utilização de metodologias pesquisa, 
desenvolvimento e inovação. 
 
. 
 
SUMÁRIO 
 
1. OBJETIVOS .......................................................................................................... 4 
1.1. OBJETIVO GERAL ........................................................................................... 4 
1.2. OBJETIVO ESPECÍFICO .................................................................................. 4 
2. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 5 
3. DESENVOLVIMENTO............................................................................................. 6 
3.1. DESENHO TÉCNICO ........................................................................................... 6 
3.2. DESENHO TÉCNICO AUXILIADO POR COMPUTADOR ................................... 7 
3.2.1. VANTAGENS ................................................................................................. 9 
3.2.2. DESVANTAGENS: ....................................................................................... 10 
3.2.3. Fases de um projeto: ................................................................................... 10 
3.2.3.1. Iniciação: ................................................................................................... 10 
3.2.3.2. Planejamento: ........................................................................................... 11 
3.2.3.3. Execução: ................................................................................................. 11 
3.2.3.4. Monitoramento e controle: ......................................................................... 11 
3.2.3.5. Encerramento: ........................................................................................... 12 
3.3. CÁLCULO DIFERENCIAL E INTEGRAL III ........................................................ 12 
3.4. PRÍNCIPIO DE ELETRICIDADE DE MAGNETISMO ......................................... 14 
3.5. FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL: ENERGIA ................................................. 16 
4. CONCLUSÃO ........................................................................................................ 18 
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 19 
ANEXO I – Desenho Técnico ................................................................................. 20 
 
4 
 
1. OBJETIVOS 
 
 
1.1. OBJETIVO GERAL 
 
 Analisar o comportamento da polia de tração do elevador a ser estudado. 
Desta forma, temos: 
- A finalidade do trabalho: Analisar o componente através de cálculo de suas 
características físicas e comportamento material; 
- A delimitação do trabalho: Estudo, análise e cálculo com referência as disciplinas 
ministradas durante o semestre letivo. 
 
 
1.2. OBJETIVO ESPECÍFICO 
 
 Verificar o conhecimento adquirido durante as aulas do quarto semestre de 
Engenharia Civil com a finalidade de solucionar uma falha mecânica em um 
determinado elevador, se necessário alterar o sistema ou verificar as modificações 
necessárias. 
 
 
5 
 
2. INTRODUÇÃO 
 
 O que nos foi proposto neste trabalho tem como tema a Manutenção em um 
elevador, poderemos dentro deste contexto verificar quais foram os métodos 
aprendidos de cálculo, dimensionamento, desenho e análise durante as aulas 
teóricas. 
 Neste trabalho estará compreendido as disciplinas de Desenho Técnico, 
Desenho Técnico Auxiliado por Computador, Cálculo Diferencial e Integral III, 
Princípios de Eletricidade e Magnetismo e Física Geral e Experimental: Energia. 
 Poderemos medir nossos conhecimentos através da execução correta de 
cada etapa deste trabalho. 
 Através de aprimoramento prático poderemos atuar em nossa profissão com 
mais potencial de conhecimento. É neste modelo de trabalho que podemos verificar 
nossa capacidade técnica e melhorar a cada dia. 
 Em cada etapa descreveremos detalhadamente os métodos, as fórmulas e 
maneiras que seguimos para chegar a um resultado desejado 
 
6 
 
3. DESENVOLVIMENTO 
 
 A muitos anos no mercado de desenvolvimento de soluções para elevadores 
inovadores de versáteis, a HXL é uma empresa que oferece soluções inteligentes 
para transporte vertical, atuando na fabricação de elevadores, com tecnologia de 
ponta e profissionais altamente qualificados. É especializada em manutenção, 
assistência técnica e peças de elevadores em todas as suas instâncias como: 
componentes, novas tecnologias, legislação, auditorias, sistemas de otimização de 
energia, uso responsável, sindicatos, montadoras, marcas e modelos. 
 Uma das atividades principais da XML é a solução de falhas em seus 
equipamentos para melhorá-los, desta forma um grupo de engenheiros da XML 
necessita solucionar uma falha mecânica em um determinado elevador, diversos 
cálculos serão necessários para chegar a uma resposta da possível falha, 
avaliações de utilização, comportamento do motor responsável pelo transporte, 
dentre outros fatores que podem ter ocasionado a falha. 
 Para o diagnóstico correto do que deve ter acontecido foram iniciados os 
estudos pelo desenho da peça principal, que estava ocasionando o problema. 
 
 
3.1. DESENHO TÉCNICO 
 
 Após um processo investigativo com a finalidade de identificar o componente 
que apresentou falha, você constatou que a polia utilizada para a transmissão de 
movimento não foi dimensionada corretamente e não suportou as solicitações 
mecânicas, levando a mesma à inutilização. Para isso foi necessário o 
redimensionamento e substituição do componente. 
 O primeiro procedimento a ser executado foi o desenvolvimento do desenho 
manualmente, sem auxilio de computador. 
Conforme desenho abaixo: 
 
 
 
 
 
7 
 
Figura 01 – Polia de tração para elevador, fabricada em ferro fundido 
 
 
Fonte: Próprio autor 
 
 
 
3.2. DESENHO TÉCNICO AUXILIADO POR COMPUTADOR 
 
 O software de projeto de CAD é utilizado em quase todos os setores em 
aplicações variadas, como projetos paisagísticos, construção de pontes, projetos de 
edifícios comerciais e filmes de animação. Com programas CAD 2D e 3D, é possível 
realizar uma variedade de tarefas: você pode criar um modelo 3D de um projeto, 
aplicar efeitosde materiais e iluminação, e documentar o projeto com cotas e outras 
anotações. 
 O software para projetos de CAD é usado desde o conceito até a conclusão 
por profissionais nos ramos de arquitetura , construção , engenharia mecânica, 
elétrica e hidráulica e engenharia estrutural , bem como por proprietários de 
edificações, operadores e gerentes. Os aplicativos do AutoCAD para setores 
específicos e os softwares baseados no Revit oferecem ferramentas especializadas 
para processos de projetos de construção. 
8 
 
 Ferramentas para projetos de CAD, como os softwares AutoCAD Civil 3D e 
InfraWorks ,são utilizadas para criar modelos 3D inteligentes e desenhos de 
engenharia para projetos de desenvolvimento agrário , transporte , serviços públicos 
e telecomunicações e água e esgoto. 
 O software de projeto de CAD é usado em todo o ciclo de desenvolvimento do 
produto. Desde o conceito até a fabricação. Ferramentas de Prototipagem Digital, 
como o Inventor e a Product Design & Manufacturing Collection, ajudam projetistas e 
engenheiros a projetarem, visualizarem e simularem produtos completos antes de 
construí-los. A Prototipagem Digital ajuda a reduzir a dependência de protótipos 
físicos e a lançar produtos mais inovadores no mercado mais rapidamente. 
 Os sistemas de projetos de CAD em 2D e 3D são utilizados para desenhar 
visualmente projetos de plantas ou projetos de layout de fábrica. Ferramentas de 
Prototipagem Digital como o Inventor ajudam a criar, documentar e compartilhar 
projetos, enquanto o AutoCAD P&ID ajuda a criar e gerenciar diagramas de 
tubulação e instrumentação. 
 É possível criar efeitos visuais atraentes para filmes, jogos ou programas de 
televisão com programas para projetos de CAD. O software de animação gráfica 3D 
Maya e o software de modelagem e animação 3ds Max permitem criar efeitos 
sofisticados, projetar experiências inovadoras e melhorar a eficiência da produção. 
 O software AutoCAD Electrical oferece um conjunto completo de recursos de 
CAD elétrico, uma abrangente biblioteca de símbolos e ferramentas para 
automatizar tarefas. O Inventor ajuda a integrar projetos elétricos em um protótipo 
digital completo, dando aos engenheiros elétricos e mecânicos flexibilidade para 
compartilhar dados tranquilamente e colaborar na integração total de projetos de 
sistemas. 
Vantagens e Desvantagens da utilização de Software 
9 
 
3.2.1. VANTAGENS 
 Redução do tempo necessário para sintetizar, analisar e documentar o 
projeto. O aumento de produtividade traduz-se não somente em custos mais baixos 
de projeto, mas também em prazos menores para sua conclusão; 
 Para melhorar a qualidade do projeto: Um sistema CAD permite análise de 
engenharia mais completas(da concepção ao dimensionamento final do produto) e 
propicia um número maior de alternativas para serem investigadas, em pouco 
tempo. Erros dimensionais de projeto são reduzidos. Esses fatores combinados 
levam a um projeto melhor; 
 Para melhorar a qualidade de comunicação: O uso de sistema CAD fornece 
melhores desenhos de engenharia, maior padronização nos detalhamentos, melhor 
documentação do projeto, menos erros dimensionais e maior clareza de detalhes, 
portanto legibilidade. Sem dúvida esses fatores contribuem para uma melhor 
comunicação entre os utilizadores dos serviços da engenharia de produto; 
 Para criar banco de dados para fabricação: No processo de criação de um 
produto em CAD, automaticamente é gerado um banco de dados com informações 
geométricas que alimentam um futuro programador C.N . Também na geração de 
documentação do projeto do produto (especificação de materiais, lista de 
componentes, dimensões do produto, notas de desenho, número das peças, etc. ) 
também fornecem um banco de dados para atividades de suporte em produção tais 
como: CAP(Computer Aided Planning), MRP(Material Requesting Planning) etc. 
 O sistema CAD, bem implantado, pode aumentar significativamente a 
produtividade do departamento de projetos, através da implantação de vários tipos 
de técnicas complementares: 
- Personalização do CAD, transformando rotinas do dia a dia de trabalho, em formas 
práticas de utilização; 
- CAE, simulações e cálculos feitos a partir do desenho de uma peça; 
- CAM, integração computador com a máquina de comando numérico. 
10 
 
3.2.2. DESVANTAGENS: 
As desvantagens são poucas, embora consideráveis: 
- Custo associado à aquisição do Software: Existem no mercado diversas soluções, 
umas económicas, outras nem por isso. O seu custo vai depender das necessidades 
específicas de cada Empresa. 
- Custo associado à aquisição do Hardware específico que estas aplicações 
requerem: Normalmente estão associados a estas aplicações máquinas com 
características especiais, como por exemplo: 
- Grande velocidade de processamento; 
- Placas gráficas com bastante memória e velocidade de processamento elevada; 
- Monitor mínimo recomendado de 17 ”. 
- Custo associado à formação de utilizadores: Apesar de já existirem bastantes 
centros de formação, os preços relativos á formação necessária ainda não são 
propriamente económicos. A quantidade/qualidade dos cursos necessários, 
depende, obviamente, das necessidades específicas do departamento de Projeto de 
cada Empresa. 
 
3.2.3. Fases de um projeto: 
 
3.2.3.1. Iniciação: 
 No caso de um projeto mecânico, essa etapa visa entender quais são as 
intenções do cliente, qual a função exata da máquina (ou peça) a ser projetada, 
compreendendo também os riscos oferecidos. Nesse sentido, é importante que após 
a realização do diagnóstico e da análise do problema, haja geração de ideias que 
possam fundamentar a estruturação da mesma. Um esboço geral da máquina, por 
exemplo, pode auxiliar nesse contexto e pode, inclusive, ser apresentado ao cliente 
na finalização das negociações. 
11 
 
 Ademais, a preocupação deve ser o entendimento macro do projeto, incluindo 
o conhecimento sobre as influências gerais que interferem no mesmo. Devem-se 
conhecer todos os riscos, custos, necessidades, restrições ao escopo, premissas e 
propósitos. 
3.2.3.2. Planejamento: 
 Um bom artifício, nessa fase, é estruturar o projeto em partes, de forma que a 
execução ocorra de modo organizado. Pode-se, por exemplo, dividir o projeto em 
etapas de estudo, pesquisa de material, considerações, cálculos, dimensionamento, 
modelagem, definição das proteções de segurança e simulação. Em alguns casos, é 
importante que haja ainda uma etapa de orçamentação, para saber qual será o 
custo de fabricação da máquina (ou peça). 
3.2.3.3. Execução: 
 É muito importante que os membros tenham noção do planejamento como um 
todo e que este não seja totalmente fixo, de forma que, em caso de necessidade, o 
gerente possa modificar o cronograma do projeto, com o intuito de que a máquina 
seja projetada seguindo todas as especificações. 
 A fase de execução é a mais demorada e trabalhosa. É nela que realmente 
todo o projeto é colocado em prática e onde está concentrada a maior parte do 
esforço, energia e recursos destinados ao projeto. Mas para que essa fase seja 
produtiva, as etapas anteriores devem estar bem definidas, evitando que haja 
retrabalho. 
3.2.3.4. Monitoramento e controle: 
 O monitoramento e controle é o processo de acompanhamento, revisão e 
ajuste das etapas do projeto para atender aos objetivos de desempenho definidos no 
plano de gerenciamento. Essa fase é a responsável por manter a qualidade do 
trabalho, garantindo que tudo seja feito corretamente e dentro dos prazos e é feita 
paralelamente à execução. 
12 
 
 No caso do projeto mecânico, o monitoramento e controle devem ser 
constantes, se possível, diário, visto que é possível que a ideia até então 
estabelecida para a execução da máquina seja inviável ou que deva ser modificada. 
3.2.3.5. Encerramento: 
 Após todas essas etapas serem concluídas chegamos ao fim do projeto. Essa 
fase corresponde ao processode finalização de todas as atividades. Apesar de o 
projeto estar pronto, é importante que ele seja validado pelos membros e, 
principalmente, pelo cliente. 
Softwares mais utilizados (principalmente) na Eng. Mecânica: 
- SolidWorks 
- AutoCAD 
- Autodesk Inventor 
 O software mais indicado a ser utilizado para realizar um projeto tal qual, o 
esboçado aqui é o Autodesk Inventor. Pois é um software CAD para projetos e 
simulações em 3D. Ele auxilia desde a concepção da peça até sua Prototipagem 
Digital, permitindo projetar, visualizar e simular um produto antes da sua fabricação. 
Nele é possível fazer projetos de moldes, chapas metálicas, ferramental, entre 
outras aplicações, simulando os esforços e permitindo uma pré-visualização em 3D 
do projeto. 
 
3.3. CÁLCULO DIFERENCIAL E INTEGRAL III 
 
 Com o objetivo de verificar se a polia é adequada para o sistema, foi 
calculado o volume inicial desta. Considerando que todas as medidas foram 
apresentadas em milímetros. Os conceitos utilizados foram debatidos na disciplina 
de Cálculo Diferencial e Integral III. Veja a figura abaixo. 
 
 
13 
 
Figura 2 – Polia de tração para elevador, fabricada em ferro fundido 
 
Fonte: Empresa HXL 
 
 Após realizados todas as análises da figura, concluímos que para chegar ao 
volume da polia deveríamos calcula separadamente os discos cilíndricos. Desta 
forma utilizamos os cálculos de integrais triplas como segue. 
 
Parte 01: 
 
∫ ∫ ∫ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ∫ ∫ {
 
 
 
 
 
 
 
 = ∫ ∫ 
 
 
 
 
 = ∫
 
 
 
 
{
 
 
 = 
 
∫ 
 
 
| 
 
 = ∫ [ ]
 
 
 = 
 
 ∫ 
 
 
 = = 
 
 
14 
 
Parte 02: 
 
∫ ∫ ∫ 
 
 
 
 
 
 
 
 
∫ ∫ |
 
 
 
 
 
 
 
 = ∫ ∫ 
 
 
 
 
 = ∫
 
 
| 
 
 
 
 
 = 
 
∫ [ ]
 
 
 = ∫ 
 
 
 = 
 
∫ 
 
 
 = 
 
 
Soma das partes 
 
 Representa o volume total da polia 
 
0,017867 + 0,001570 = 0,019437 
 
 
3.4. PRÍNCIPIO DE ELETRICIDADE DE MAGNETISMO 
 
 A polia descrita nas outras tarefas é acoplada ao eixo de um motor elétrico, 
responsável em gerar a força necessária para deslocar o elevador. Nesta polia é 
preso um cabo de aço, que se enrola ou desenrola conforme o sentido de rotação do 
motor, permitindo que o elevador suba ou desça. 
 Para que o motor em questão entre em funcionamento e consiga permitir o 
movimento do elevador, é necessário que seja gerado internamente a ele um 
determinado fluxo magnético e o estator do motor, onde é gerado o campo 
magnético que permite a sua rotação, pode ser modelado de forma simplificada 
como um indutor. A partir dessas considerações podemos avaliar o funcionamento 
do sistema, de forma a determinar o que deve ser feito para garantir o seu 
funcionamento correto. 
15 
 
 Para que o motor possua torque suficiente para movimentar o elevador, ele 
deve possuir internamento um fluxo magnético de 0,5 Wb. Portanto, dentro da nossa 
análise simplificada, o indutor deve ser capaz de gerar esse fluxo em seu interior. 
 O indutor em questão possui formato de um solenoide, conforme a figura 3, 
com 4500 espiras, diâmetro de 5 cm, e comprimento de 45 cm. Ele utiliza um núcleo 
ferromagnético com μr = 500, com o objetivo de reduzir a dispersão do campo 
magnético em seu interior. Nesse caso, nas fórmulas que aparece a permeabilidade 
vácuo μ0, o valor de μ0 deve ser multiplicado pela permeabilidade relativa: 
 
 Cálculo do campo magnético do solenoide: 
 
 
 Fluxo magnético total: 
 
 
 Quantidade de espiras necessárias: 
 
 
 Fluxo magnético total e seu campo magnético: 
 
 
 
 Para descobrir a quantidade de espiras que faltam faz 5731,02 – 4500 = 
1231,02 Espiras que faltam para atingir 0,50 Wb. 
 
 
16 
 
3.5. FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL: ENERGIA 
 
 A polia para o elevador é uma peça produzida em ferro fundido, sendo um 
importante componente de segurança de elevadores. É importante salientar que 
existem diferentes tipos de polia para elevador, como a polia de tração, que serve 
para apoiar os cabos movimentados pela máquina de tração e a polia do regulador 
de velocidade, que é um componente fundamental do sistema de segurança do 
elevador, sendo acionada no momento em que a velocidade ultrapassa um limite 
pré-estabelecido. Nesta atividade estamos considerando uma polia de tração. 
 Como já dito, a polia de ferro fundido descrita nas tarefas anteriores é 
acoplada ao eixo de um motor elétrico, responsável em gerar a força necessária 
para deslocar o elevador. Nesta polia é preso um cabo de aço, que se enrola ou 
desenrola conforme o sentido de rotação do motor, permitindo que o elevador suba 
ou desça. 
 Durante o funcionamento do sistema, o cabo de aço que está acoplado a 
polia permite que ocorra o atrito eficaz para a tração uniforme no desenvolvimento 
do movimento. A temperatura inicial da polia, quando o elevador está parado, é de 
23ºC. O atrito do cabo com a polia provoca uma variação de temperatura no sistema 
elevando a temperatura da polia para 50ºC. 
 Conforme obtido no exercício 3 deste trabalho o volume da polia utilizada 
para tração dos cabos do elevador é de V= 0,019437 m³, em pesquisa verificamos 
que o coeficiente linear do ferro fundido é 9,90x10-6 0C-1 com isso verificamos a 
dilatação da polia na variação de temperatura apresentada. 
Baseados na formula abaixo concluímos: 
∆V=V0.d. ∆∅ 
∆V=? 
V0= 0,019437m 
d=3x9,90x10-6 0C-1 
∆∅=230C para 500C portanto uma variação de 270C 
17 
 
∆V=0,019437.29,7x10-6 0C-1 .27 
∆V=15,59x10-6 0C-1 
 Em analise a pergunta proposta, entendemos que o aumento da temperatura 
implicará de forma negativa no funcionamento do sistema, conforme visto a força de 
tração que a polia puxa os cabos de aço, são graças ao torque que o motor faz 
girando a polia. 
 O torque é dado por τ= I.α, Onde ''I'' representa o momento de inercia e 
''alpha'' a aceleração angular, o momento de Inércia é uma propriedade do corpo 
que depende de seu formato, e é diretamente proporcional ao raio do corpo. 
 Portanto caso o ''I'' aumente, o torque realizado também aumenta, assim em 
uma polia dilatada, seu raio é maior, resultando em um momento de inercia também 
maior, que por sua vez resulta no motor ter que realizar mais torque para puxar o 
elevador. Sendo assim o motor gastará mais energias para realizar tal trabalho. 
 
 
 
18 
 
4. CONCLUSÃO 
 
 Após todo o aprendizado teórico e agora com a aplicação na prática podemos 
dizer com clareza que todo o conteúdo é utilizável na prática. Todo o entendimento 
foi alcançado com a utilização de todos os materiais disponibilizados pela 
Faculdade, ambiente virtual, biblioteca virtual, vídeo aulas, sem estes materiais seria 
muito mais difícil a elaboração deste trabalho. 
 O desenho técnico apresenta visualmente o objeto a ser dimensionado, 
calculado, no nosso trabalho podemos visualizar através do desenho o formato da 
polia para o correto cálculo. 
 Pelo dimensionamento elétrico e eletromagnético podemos dimensionar o 
motor correto para ser utilizado. 
 Com o cálculo diferencial encontramos o volume da polia para posteriormente 
com os conhecimento da física, calcular a expansão deste objeto ao ser aplicado 
uma temperatura diferente da ambiente. 
 
 
19 
 
REFERÊNCIAS 
 
1. BUENO, José F., FREZZA, Ednaldo . Cálculo diferencial e integral III. Londrina: 
KLS, 2016. 
2. FRÓES, André L.D. Princípio de eletricidade e eletromagnetismo. Londrina: KLS, 
2017. 
3. FRÓES, André L.D. Física Geral e experimental: Energia. Londrina: KLS, 2016. 
4. SANTOS, Claudiane S. Desenho Técnico. Londrina: KLS, 2016. 
 
20 
 
ANEXO I – Desenho Técnico