O ELEVADOR É UM DOS PRESENTES DA ENGENHARIA PARA A HUMANIDADE

1 INTRODUÇÃO

De grande importância na área de transportes, o elevador é um dos presentes da engenharia para a humanidade. Estes possibilitam a locomoção vertical ou diagonal de pessoas ou cargas. Sendo considerado o meio de transporte mais seguro do mundo, os mesmos contam com eficiente sistema de frenagem e geração de energia auxiliar.

No Brasil, é de caráter obrigatório a construção de elevadores nos edifícios de habitação com um número de pisos sobrepostos superior a cinco, e com uma diferença de cotas entre pisos utilizáveis superior a 11,5 metros, segundo o Decreto-Lei n.º 163/2006. Os de carga, também imensamente usados, são parametrados pelas normas regulamentadoras.  Todas as normas de construção destes, devem seguir a NR11 e a NR18, que tratam exclusivamente dos meios de transporte, movimentação, armazenagem e manuseio de materiais, e das condições e meio ambiente de trabalho na indústria da construção.

Sem essas máquinas seria muito mais difícil de se realizar o transporte de cargas dentro das indústrias e habitar nos grandes edifícios seria praticamente inviável. Suas maiores vantagens, é que ocupam muito pouco espaço, podem transitar entre todos os andares do prédio, e ainda podem suportar grandes cargas. Tudo dependendo do dimensionamento do projeto.

 Sabendo disto, convém estudar este instrumento e suas características, através da elaboração e construção de um protótipo funcional, para estudo e exemplificação da execução de tarefas desenvolvidas pelos modelos reais.

1.1 Objetivos

1.1.1 Objetivos gerais

Este projeto tem por objetivo, idealizar e construir um protótipo simplificado e em escala reduzida de um elevador de cargas, expor seu projeto e desenvolvimento, devendo este ser capaz de transportar uma carga de massa preestabelecida, pelos andares solicitados pelo orientador.

1.1.2 Objetivos específicos

• Elaborar uma estrutura, dotada de um sistema mecânico que a permita movimentar-se verticalmente, através de comandos elétricos.
• Desenvolver um circuito elétrico para acionamento do motor responsável por transmitir o movimento à máquina.
• Desenvolver um circuito eletrônico para acionamento de motores elétricos, coordenados por microcontroladores;
• Construir o modelo e provar seu funcionamento.

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2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Para assistir a elaboração do projeto foram consultadas algumas literaturas que servem de fundamentação dos conceitos aplicados durante o desenvolvimento. O texto sequente se ocupa de revisar tais conceitos para sua posterior aplicação.

2.1 Análise estática

A análise estática de estruturas se utiliza das características geométricas do elemento, das propriedades do material do qual é constituído e das configurações das solicitações e carregamentos sob os quais é submetido. De posse desses três parâmetros é possível avaliar a estrutura criteriosamente e determinar as condições necessárias para a aptidão da mesma naquilo a que for empregada.

De modo geral, quando um elemento é submetido a um carregamento externo, são desenvolvidas tensões internas reativas em resposta à solicitação. Se analisado um elemento infinitesimal interno do elemento total, observa-se o seguinte efeito exibido na figura abaixo.

Figura 1 - Estado tridimensional geral de tensão

[pic 1]

Fonte: HIBBELER, 2010 (modificado).

O elemento infinitesimal sofre efeitos de tensões normais a suas faces e de tensões de cisalhamento (ao longo do plano das faces), que se originam devido às componentes axiais e transversais das solicitações externas; à flexão e à torção desenvolvidas por essas solicitações. Portanto, a contribuição de cada efeito deve ser, à priori, contabilizada.

A componente axial de um carregamento é causa do surgimento de tensões normais nos elementos. Seu cálculo (das tensões) é dado pela razão entre a componente axial P da força aplicada e a área normal A à referida componente (HIBBELER, 2010).

         .        (1)

Figura 2 - Tensão normal devido a carregamento axial

[pic 2]

Fonte: HIBBELER, 2010 (modificado).

Quando existe um carregamento transversal que age sobre um elemento, dois efeitos são esperados como reação do mesmo: a flexão do elemento e o desenvolvimento de tensões de cisalhamento internas.

As tensões de cisalhamento devido a um carregamento transversal podem ser calculadas segundo a equação a seguir com a obtenção de resultados tanto mais seguros quanto mais achatadas forem as seções transversais em questão (pequenas razões entre a altura e a base da seção) (HIBBELER, 2010):

Figura 3 - Tensão de cisalhamento devido a carregamento transversal

[pic 3][pic 4]

Fonte: HIBBELER, 2010 (modificado).

         ,        (2)

onde:

• τ = a tensão de cisalhamento no elemento no ponto localizado à distância y’ do eixo neutro;
• V = força de cisalhamento interna resultante do carregamento transversal;
• I = momento de inércia de área da seção transversal calculado em relação ao eixo neutro;
• t = largura da área da seção transversal do elemento (medida no ponto onde deseja-se determinar a tensão τ);
• Q = o momento estático da área sombreada A’ (sendo A’ a porção acima ou abaixo da linha medida por t) calculado em relação ao eixo neutro.

A flexão causada ao elemento também é responsável por uma parcela das tensões observadas no estado geral de tensões (figura 1). Surgem nos elementos tensões normais σ devido à flexão que são mensuradas segundo a equação (HIBBELER, 2010):

Figura 4 - Tensão normal devido à flexão

[pic 5][pic 6]

Fonte: HIBBELER, 2010 (modificado).

         ,        (3)

onde:

• σ = tensão normal no elemento no ponto localizado à distância y do eixo neutro;
• M = momento interno resultante do carregamento transversal (como também da aplicação externa de momentos sobre a estrutura);
• I = momento de inércia de área da seção transversal calculado em relação ao eixo neutro;
• y = distância perpendicular do eixo neutro ao ponto analisado.

Nos casos em que o elemento também é submetido a um esforço torsor, uma torção interna reativa é desenvolvida e esta, por sua vez, é causa de tensões de cisalhamento que contribuem para o estado geral de tensões (figura 1). O caso mais comum, de torção de elementos de seção circular, gera tensões de cisalhamento como mostradas abaixo. A equação calcula a intensidade dessas tensões também é seguida abaixo (HIBBELER, 2010):