Dimensionamento de um guindaste portuário utilizando elementos finitos

IDENTIFICAÇÃO

Curso: ENGENHARIA MECÂNICA	Data: MARÇO 2018
Nome do Aluno:	Matrícula:
PEDRO HENRIQUE BOHRER MONTEIRO	1520012161

TEMA PROPOSTO / ÁREA E SUBÁREA

Grande área: Engenharias 3.00.00.00-9

Área: Engenharia Mecânica 3.05.00.00-1

Subárea: Projetos de Máquinas 3.05.04.00-7

ORIENTAÇÃO E CO-ORIENTAÇÃO PRETENDIDA

Orientador: Prof. M.sc Silvio Eduardo T. P. da Silva

Co-Orientador:

TÍTULO PROPOSTO

Dimensionamento de um guindaste portuário utilizando elementos finitos.

INTRODUÇÃO

A globalização provocou grande aumento do comércio internacional e, consequentemente, um aumento no volume de operações portuárias. Os portos são a principal via brasileira de entrada e saída de produtos, sendo, portanto, fator fundamental na economia nacional. Para se tornar competitivo no mercado mundial e garantir fluxo constante de cargas através das fronteiras marítimas, é necessário que os portos estejam munidos de equipamentos versáteis e de grande velocidade de operação. Alguns dos principais equipamentos utilizados em portos têm como finalidade a movimentação de carga. Entre eles podem ser destacados os guindastes.

No caso de descarga de navios, os guindastes apanham a carga no navio e iniciam uma trajetória da carga num plano que inclui um içamento, um deslocamento horizontal e descida no ponto de descarga. A utilização de guindastes cada vez maiores  tem exigido o dimensionamento mais resistentes e capazes de suportar uma carga elevada além dos esforços dinâmicos associados ao movimentos de rotação e translação, cargas de vento e dimensionamento de suas fundações com base condições do terreno.

O dimensionamento inicial a ser feito no guindaste é o da lança, o braço efetivo da grua. O primeiro valor a definir, tendo conhecimento da carga que será suportada, é o comprimento da lança. Com esse comprimento e a massa a ser erguida, ficam definidos os diagramas da força de corte e do momento fletor na lança.

Existe grande risco de falha, caso não haja a devida preocupação com relação a todos esses quesitos, portanto o objetivo desse trabalho é avaliar as tensões estáticas e dinâmicas atuantes em um guindaste portuário tipo pórtico através de elementos finitos e simulação CFD.

JUSTIFICATIVA E RELEVÂNCIA DA PROPOSTA

As maquinas de elevação e transporte são partes fundamentais do equipamento mecânico de toda empresa industrial moderna.  A grande variedade de projetos destes tipos de maquinas se deve a grande diversidade de cargas a serem içadas e movimentadas nos mais distintos tipos de produção. Portanto a escolha do tipo de maquina de içamento é de extrema importância dentro dos processos industriais, visto que o grau de perigo causado pela quebra, mau funcionamento ou utilização indevida da maquina, pode levar a mesma a derrubar a carga, resultando não somente um dano a carga como também perdas humanas. Para que esta escolha seja feita de forma racional é preciso conhecer bem os principais parâmetros e esforços nos quais a maquina será submetida, ou seja, ter um bom conhecimento do projeto e das características operacionais do mecanismo.

OBJETIVOS GERAL E ESPECÍFICOS

A proposta deste Trabalho de Conclusão de Curso ( TCC), é analisar as tensões atuantes  existentes nos principais componentes do guindaste através de cálculos analíticos e análise por elementos finitos.

Para que o objetivo geral seja alcançado, outros objetivos específicos devem ser traçados. Dentre eles estão:

• Estimar as tensões atuantes nos principais componentes do guindaste com base nos princípios de resistência dos materiais juntamente análise por elementos finitos;
• Analisar as possíveis deformações e deflexões na estrutura decorrentes do carregamento.
• Determinar as regiões que estarão submetidas a maiores tensões e possíveis falhas por fadiga;
• Determinar o efeito da vibração e movimentação do disco durante a operação através de análise bimodal;
• Mensurar através de cálculos, baseados nos princípios físicos, assim verificar a eficácia de todo sistema.
• Desenvolver e analisar uma estrutura com alta flexibilidade, resistência e baixo custo. Para isso, foram realizadas pesquisas em literaturas, estudos e avaliações de projetos, artigos científicos e projeto de TCC.

CLASSIFICAÇÃO DA PESQUISA E METODOLOGIA

Segundo Brasil (1988) o projeto propriamente dito de uma maquina de levantamento obedece em linhas gerias a seguinte ordem: Estudo cientifico, analise das forças, especificação dos materiais, dimensionamento e desenho dos componentes, estudo de fabricação e montagem e produção.

 O objetivo do presente trabalho a principio não e de estudar a viabilidade da produção do guindaste a ser analisado, e sim de dimensionar e analisar as tensões atuantes nos principais componentes do mesmo.  Para isso serão determinadas as regiões onde estarão submetidas a maiores tensões e possíveis falhas por fadiga, determinar o efeito da vibração e movimentação do disco durante a operação através de analise bimodal, serão analisados e calculados as deformações e deflexões na estrutura atrás da equação

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E serão utilizados outros métodos e cálculos a serem definidos a fim de alcanças os objetivos do presente trabalho listados a cima.

REVISÃO DE LITERATURA

Os portos sempre estiveram no centro da atividade econômica, eles são locais de carga e descarga de mercadoria, ligação entre o transporte marítimo e o interior, localização para vários tipos de prestadores de serviços, empresas e indústrias, o porto é um motor para o desenvolvimento econômico, através de empregos, salários, rendas e lucros, bem como impostos. Os benefícios associados á existência de um porto surgem em todas as suas fases de existência, desde a construção, expansão ate a operação. Em todas estas etapas de vida de um porto, alguns equipamentos são de extrema importância econômica, entre eles estão as maquinas de elevação, que em cada fase de um porto apresentam um tipo de serviço diferente, porem de extrema importância e complexidade.  Segundo Nassar (2004) a necessidade de movimentação de carga nas mais diversas circunstâncias, aumenta ao grau de crescimento econômico, isto exige equipamentos específicos que necessitam uma grande aplicação dos conhecimentos de engenharia.