Ponte Levadiça - Engenharia Mecanica UNIS-MG

Ponte Levadiça - Engenharia Mecanica UNIS-MG

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PIC 2013: PONTE LEVADIÇA

Varginha 2013

A principal ideia deste trabalho é desenvolver a grande aplicabilidade o conhecimento aprendido em sala de aula, que vão desde a Robótica aos Sistemas Mecânicos. Contudo aplica-se o conhecimento neste ramo e encontra-se muitas informações que se tem sobre as máquinas e seu funcionamento, existe a necessidade de desenvolvimento para casos voltados a nossa realidade de uso racional, mais eficiente e com aproveitamento local de diversas formas.

1. Ponte Sant’Angelo (Antiga Pons Aelius)05
2. Ponte de Quebec – Canadá06
3. Ponte de Ferro Caçador –SC07
4. Ponte Akashi - Kaikyo Japão08
5. Ponte Navegante 1 – Magdeburg Alemanha09
6. Ponte Navegante 2 – Magdeburg Alemanha09
7. Ponte Submersa entre a Suécia e Noruega09
8. Modelos de Elevação10
9. Modelo de Elevação Hidráulica10
10. Gates Head Millenium – New Castle Englaterra1
1. Ponte Dobrável de Kiel-Horn – Alemanha1
12. Ponte Slauerhoffbrug – Leeuwarden Holanda12
13. Ponte Rio Guaíba – Porto Alegre Brasil12
14. Ponte Levadiça Maple-Oregon - EUA12
15. Ponte Batalha de Textel – França (Movimento Hidráulico)13
16. Detalhe do pistão da Ponte Textel13
17. Diâmetros Iguais = Mesmo RPM14
18. Relação de Polias Motoras e Movidas14
19. Relações de Transmissão de Engrenagens15
20. Esquema de Construção do MPCB18
21. Componentes Eletrônicos20
2. CLP - WEG21
23. Micro Controladores21
24. Logotipo Ftool2
25. Teste de Tração Ftool23
26. Teste de Cisalhamento Ftool23
27. Teste de flexão Ftool24
28. Ponte Levadiça Solid Works24
29. Paleta de Desenho 1 SW25
30. Paleta de Desenho 2 SW25
31. Foto da Ponte 126
32. Fotos da Ponte 226
3. Fotos da Ponte 327
34. Fotos da Ponte 427
35. Fotos da Ponte 527
36. Fotos da Ponte 628
1. INTRODUÇÃO05
2. TIPOS DE PONTES LEVADIÇAS10
3. PROJETO MECANICO14
3.1. Cálculo de Engrenagens14
3.2. Potência16
4. PROJETO ELETRÔNICO16
4.1. Circuitos Impressos – Origens e Materiais16
4.2. Circuitos Impressos SMD18
4.3. Layers e Vias18
4.4. Padronização das Dimensões dos Componentes Eletrônicos19
4.5. Projeto de Circuitos Impressos19
5. FTOOL2
6. PROTÓTIPO23
7. MATERIAIS30
8. CONCLUSÃO31
9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS32

1. INTRODUÇÃO

O significado de ponte é uma construção horizontal que permite interligar dois pontos distantes de mesmo nível e separados. A palavra ponte vem do Latim “Pons” que se descende do Etrusco “Pont” significando entrada.

Desde tempos antigos o homem precisou construir pontes e estruturas para poder transpassar um determinado lugar de difícil acesso afim de explorar ou se locomover mais rápido. Reparou-se árvores quebradas ou caídas que serviam para acesso, por causa do seu tronco e seus galhos, por tanto o aparecimento de pontes foi surgindo naturalmente. O homem ao se deparar com árvores que caíram sobre um rio e se fixaram dando passagem, pensou então que poderia através deste fato construir pontes manuais, então o homem foi começando a moldar tipos de estruturas de pontes, na época feitas de madeiras e pedras com estacas simples.

Com início da Idade de Bronze, onde foi um período de uso intenso de metais e de redes de desenvolvimento do comércio, foi preciso contruir pontes mais fortes e resistentes, como as pontes de lajes de pedras. A mais antiga ponte registrada desde os tempos antigos é uma ponte de pedra em arco na Turquia que tranaspassao rio Merles, datada no século IX a.C.

A primeira ponte Romana teria sido construido no Tibre no ano de 621 a.C e foi chamada de “Pons Sublicius” (Ponte de Estacas). Os romanos começaram no século I a.C a se dedicar nas construções de pontes em arco e adquiriram técnicas que foram dificilmente superados nos mil anos seguintes, um exemplo dessa geração é a Pons Aelius atual Ponte Sant’Angelo 134 a.C no Tibre, onde teria sido usado um cimento chamado “Pazzolana” que mantém a resistencia em estado submerso.

1 - Ponte Sant’Angelo (Antiga Pons Aelius)

Os romanos foram importantes para a tecnologia de desenvolvimento das pontes, foi no Império Romano em usou-se pela primeira vez os arcos para as contruções de arquedutos que estão de pé até hoje. Além do que, os romanos foram os primeiros a usar cimento para variar e diminuir a força que apedra oferecia. Após a era romana foram construídas pontes de argamassa e de tijolo, enquanto a tecnologia da pontes de cimento ia se extiguindo-se.

Na época da Idade média começam a aparescer pontes com várias finalidades, do tipo residencial, comercial ou militar e através da religião adquiriu-se conhecimento sobre estruturas por suas cúpulas e monumentos históricos, daí resolveu-se aplicar esses conhecimentos nas pontes em arco. O resultado foi a construção de inúmeras pontes em difernetes tipos de arco, mais seguras e mais fáceis de construir sem falar na elegancia.

A França tornou-se a melhor construtora de pontes na época da Renascença com o uso das treliças evoluindo a tecnologia e foi a primeira no mundo a criar uma escola de engenharia civil de ensino superior no sédulo XVIII, chamada de “École des Ponts et Chaussées”. Com a tácnica das treliças aumenta-se os vãos abaixo da ponte para a passagem de barcos e navios além de ser mais confortável devido a distribuição das cargas sob a ponte.

2.Ponte de Quebec - Canadá

Com a Revolução Industrial no século XIX, acrescentaram-se armações em ferro forjado, porém o ferro forjado tinha baixas forças de tensões no que foi substituído pelo aço fundido que tem boas propriedades e maior força de tensão, afim de suportar cargas mais elevadas e dar suporte as construções de pontes férreas que surgiram com o aparecimento de locomotivas.

3.Ponte de Ferro Caçador –SC (Construída em 1909)

Nesta época surgem também as pontes suspensas com fios de aços com maiores vãos de passagens, em paralelo com surgimento de pontes com treliças de madeira nos Estados Unidos, isso proporcionou uma economia maior com materiais e custo mais baixo.

Na construção de pontes pra fins econômicos de grande porte ocorreu-se uma polêmica porque morriam muitos operários e outros ficavam doentes divido o contato e a pressão da água.

estruturas devem ser usados

Outra polêmica veio a ser discutida sobre o desabamento de pontes que sempre veio a ocorrer, portanto enquanto surgiam materiais e novos tipos de estruturas com melhores propriedades no quesito de colapso da ponte, não foi suficiente para apresentar vitaliciedade da ponte, pois deve se feito um estudo sobe a condição climática de cada região porque o vento é um dos principais demolidores de ponte que existe, o estudo irá dizer se pode ou não, ser construída uma ponte em um determinado lugar e quais os tipos de materiais e tipos de

Muitas pontes antigas tiveram que ser reconstruídas ou reformadas e generalizou-se o uso do concreto armado e concreto protegido.

A construção de pontes após a Segunda Guerra foi caracterizada porque as vigas que eram fixadas com rebites, passam a ser soldadas. Destaca-se o concreto armado por sua carga própria e sensível a carga variável e proporciona uma excelente estabilidade.

Com estes fatores, a engenharia ultrapassou os obstáculos e quebraram barreias que antes eram impossíveis. A ponte Akashi-Kaikyo no Japão é um exemplo.

4.Ponte Akashi - Kaikyo Japão

O que nós esperamos do futuro é o desenvolvimento de novas técnicas e novos materiais que sempre foi um marc na revolução, quando novos materiais vão sendo descobertos e desenvolvidos, vão sendo transferidos paa sociedade em várias formas, na atualidae ja vimos trabalhos com fiba de carbono, alumínio e fibra de vidro então esperamo pontes com esses materiais ou pontes com a evolução do concreto e aço. Sendo assim, as novas pontes vão ser mais seguras e mais econômicas sem contar na qualidade.

As novas pontes terão sistemas inteligentes que avisam quando ocorer a corrosão de um material e sensores que avisam desgastes formação de gelo, fadigas e outros problemas que vierem ocorrer. E se detectarmos estes problemas nas pontes, podemos também criar dispositivos para a correção e estabilizar a ponte. Paa isso é preciso um evolução na ciência e que ela una conhecimentos com a engenharia.

As pontes podem se classificadas quanto ao seu uso, ou seja, para que intuito ela será construída, para cada trabalho um tipo de ponte, exemplos são pontes para carros que determinam um tipo, pontes paa trens são outros tipos e existem até mesmo pontes navegantes que trafegam barcos.

Nos tempos atuais o homem construiu pontes que ultrapassam a engenhosidade e desafia os limites da física, como por exemplo a ponte na Alemanha em Magdeburg.

5.Ponte Navegante 1 – Magdeburg Alemanha

6.Ponte Navegante 2 – Magdeburg Alemanha

Se a ponte fosse feita sobre a água seu custo seria muito elevado e seria como a ponte

Rio-Niterói aqui no Brasil, grande e com pequenos vãos para barcos. A solução foi fazer uma ponte que passa por baixo ou dentro da água, que foi o caso desta ponte na Suécia para não atrapalhar o fluxo de barcos e navios de luxo além de ter baixa mão-de-obra para sua construção, que eles afirmam.

7.Ponte Submersa - Dinamarca

2. TIPOS DE PONTES LEVADIÇAS As pontes levadiças na maioria das vezes tem-se o propósito de ajudar a liberar passagem a corpos em movimento, no caso seriam os barcos, navios, iates, etc. Contudo começou-se estudos para descobrir como erguê-las de forma satisfatória e duradoura com o mais baixo custo possível para sua elaboração. Haviam exemplos da antiguidade de como os Feudos conseguiam erguer pontes em seu castelo para transpassar um rio ou poço, e assim quando não precisar mais servia de barreira para que invasores não entrassem no Castelo.

Contudo usavam-se muitos homens para manusear a plataforma, foi quando descobriu-se como poderia usar-se o mínimo de força possível para a elevação, assim adotouse um contrapeso que tinha o mesmo peso da ponte estática, o que um homem sozinho conseguiria erguer a usando uma manivela com pouco desgaste físico.

Depois deste princípio, as técnicas de elevação evoluíram e começou-se a utilização de motores para fazer o trabalho do homem, entretanto as pontes convencionais utilizavam-se das mesmas técnicas aplicadas aos elevadores de prédios, como mostra na figura abaixo.

8. Modelos de elevação com o uso de contrapeso e motor ascensor

Este modelo acima citado usa-se de um motor ascensor que liga através de roldanas e polias o elevador com o contrapeso. Existem outros tipos de elevação com motores ascensores.

9. Modelo de Elevação Hidráulica

Outros modelos de pontes utilizados nos dias atuais como abaixo:

10. Gates Head Millenium – New Castle Englaterra

1. Ponte Dobrável de Kiel-Horn – Alemanha

Projeto acima é de Vom Gerkan em que o passadiço é composto por um conjunto articulado de três seções móveis e um conjunto de cabos associados a um grupo de mastros móveis e roldanas que torna a ponte retrátil.

12. Ponte Slauerhoffbrug – Leeuwarden Holanda

13. Ponte Rio Guaíba – Porto Alegre Brasil

A ponto acima utiliza-se de elevação com dois motores ascensores em sua base que ao acionados elevam a ponte em quatro torres em rítimos iguais.

14.Ponte Levadiça Maple-Oregon - EUA

Esta ponte (figura 14) dispõe-se de um conjunto de engrenagens em baixo de sua plataforma, onde encontra-se uma parede de blocos de mais de 100 toneladas com finalidade de contrabalancear o peso da estrutura e usar o mínino de esforço de dois motores acoplados ao conjunto de engrenagens, este conjunto também serve-se para que a ponte não suba e nem dessa rapidamente.

15. Ponte Batalha de Textel – França (Movimento Hidráulico)

16. Detalhe do pistão da Ponte Textel

3. PROJETO MECANICO 3.1. Cálculo de Engrenagens

Conjuntos de redutores e amplificadores de velocidade, usam-se de polias, correias e engrenagens, como os motores tem velocidade fixa, cabem-se os atributos de cogitar a redução ou amplificação ao projetista. Pois para fazer-se um motor especificado e personalizado pode-se elevar o custo do projeto, enquanto pode-se projetar um conjunto de engrenagens ou polias para aumentar a rotação final ou baixa-la, conforme a solicitação ou ansiedade do projeto. Assim obtém-se um motor que gire, por exemplo, 700 rotações por minuto (RPM), executando outra máquina que gire 70 rotações por minuto.

Obtém-se várias rotações a partir do motor, devido as várias combinações que modificam a velocidade entre motor e máquina. No caso da polia a rotação dependerá da relação dos diâmetros:

17.Diâmetros Iguais = Mesmo RPM

Polias de tamanhos diferentes, consistem-se em maior ou menor rotação, deve-se identificar a polia motora e a movida para saber a RPM.

18. Relação de Polias Motoras e Movidas

Para a relação matemática, obtém-se através desta fórmula:

Fómula 1 (Polias)

Em que n1 e n2 são as rotações das polias motora e movida, simultaneamente, e D1 e

D2 são os diâmetros das polias motora e movida.

Para saber se dimensionar um conjunto de engrenagens quanto a sua rotação, usa-se uma fórmula semelhante para o cálculo de polias, porém atribui-se a Z para engrenagens, que é igual ao número de dentes e D para as polias, que significa o diâmetro da polia. Abaixo temos um exemplo:

Fómula 2 (Engrenagens) n1 e n2 são as rotações das engrenagens motora e movida, simultaneamente, e Z1 e Z2 são o número de dentes da engrenagem, conforme abaixo:

19. Relações de Transmissão de Engrenagens

3.2 Potência Para o dimensionamento de um motor criou-se no século XVIII, uma máquina a vapor, idealizada por James Watt, que serviu-se de base para a criação da unidade de medida de potência, o Cavalo Vapor (cv). A máquina de J. Watt fazia-se 745,...W, mas algum tempo depois, experiências foram feitas na França e inventou-se o “W de potência” em homenagem a J. Watt, que dividindo-se o pelo hp (horse power) de J Watt resultou-se no Cavalo Vapor. Obs: hp=745,...W (Horse Power), esta utilização é proibida no SI, sendo utilizada temporariamente o 735,5 W (Cavalo Vapor), normaliza-se a potencia do motor ao valor mais aproximado devido as normas de motores. A potência define-se como trabalho realizado através do tempo, então se obtém:

Contudo a fórmula resume-se em:

E no caso do movimento circular escreve-se:

em que P = potência; FT = Força Tangencial e VP = Velocidade Periférica.

4. PROJETO ELETRÔNICO 4.1. Circuitos Impressos – Origens e Materiais

Anteriormente à invenção dos transistores os circuitos eletrônicos baseavam-se em válvulas à vácuo que, por serrem relativamente grandes, dispensavam maiores preocupações quanto à redução do tamanho da montagem final.

A maioria das publicações sobre o assunto credita a invenção do circuito impresso a um engenheiro austríaco chamado Paul Eisler (1907 - 1995) que em 1936, enquanto trabalhava na Inglaterra, patenteou um método de se corroer uma camada de cobre depositada sobre uma superfície isolante.

Existe também registro de uma patente norte-americana de 1925, em nome de Charles

Ducas, que propunha depositar uma tinta condutiva sobre um substrato isolante, que deu origem à expressão “Circuito Impresso”. No entanto, a primeira vez que os circuitos impressos foram usados de uma forma mais ampla foi por volta de 1943, quando foram empregados em equipamentos de rádio para uso militar, onde era essencial que o circuito funcionasse em situações extremamente adversas. Após a Segunda Guerra Mundial os circuitos impressos foram usados em outras aplicações e, com o advento dos transistores, tornou-se a forma mais comum de construção de circuitos transistorizados. Atualmente, placas de circuitos impressos (PCIs) são amplamente empregados em todos os tipos de equipamentos eletrônicos, principalmente quando se empregam em sua construção circuitos integrados.

máquinas elétricas e transformadores

O material inicialmente usado para a fabricação de placas de circuito impresso (PCIs) foi uma chapa conhecida como fenolite. Na verdade o nome fenolite era originalmente a marca comercial de um fabricante de chapas isolantes, muito usada pelos fabricantes de

As chapas de fenolite são feitas com a mistura de uma resina fenólica com certa quantidade de papel picado ou serragem de madeira (carga), apresentando cor marrom claro ou escura, dependendo do tipo de carga utilizada. A mistura é moldada e prensada a quente na forma de chapas, com diferentes espessuras. O principal problema das chapas de fenolite para circuitos impressos decorre justamente do uso da carga à base de celulose, que a torna higroscópica. Ou seja, em um ambiente úmido as placas de fenolite absorvem certa quantidade de água, o que além de prejudicar as suas características isolantes frequentemente faz com que as placas empenem.

de1960, como alternativa de melhor qualidade, as placas conhecidas como fibra de vidro

Em resposta aos problemas apresentados pela fenolite, foram desenvolvidas na década (FV). Na verdade estas chapas são feita com resina epóxi e apenas há internamente uma fina manta de tecido de fibras de vidro. O uso da resina epóxi faz com que as placas de FV sejam totalmente inertes à água mas, por outro lado, produz uma placa extremamente difícil de ser cortada e furada. De fato, a dureza do epóxi é semelhante à do granito, fazendo com que sejam necessárias ferramentas especiais para fazer o corte e a furação das placas de circuito impresso de FV. As placas FV são também cerca de 30% mais caras do que as de fenolite. apesar disso, devido à sua excelente capacidade isolante e estabilidade dimensional, a grande maioria das placas de circuito impresso de equipamentos eletrônicos são fabricas com placas de FV, ficando a fenolite geralmente restrita a projetos de pouca qualidade ou quando se utiliza uma técnica mais artesanal na fabricação.

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