Situação Geradora de Aprendizagem (SGA)

A ENG Elevadores 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 na produção e manutenção de elevadores pneumáticos residenciais. Esses elevadores dependem das mudanças de pressão do ar para transportar passageiros para cima e para baixo em vários níveis dentro de um edifício, sendo indicados para prédios com até 4 andares. A empresa está desenvolvendo um projeto para a construção de um novo modelo de elevador. Suponha que vocês fazem parte do grupo de engenheiros dessa empresa que estão envolvidos nesse projeto e devem realizar estudos relacionados ao funcionamento desse elevador, bem como encaminhar um relatório, contendo seus resultados, ao gerente do projeto. Para tanto, vocês deverão realizar as tarefas descritas no que segue. Então, mãos à obra!!!!!!

Diante do contexto apresentado, vocês irão realizar as tarefas que seguem a fim de elaborar um relatório final sobre os estudos realizados.

Tarefa 1: Estudando o momento de inércia

Como primeira etapa do desenvolvimento do projeto você deverá calcular o momento de inércia da cabine do elevador. O conceito de inércia considera o movimento de rotação, e se refere a um objeto que roda em torno de um eixo tende a permanecer rodando em torno desse mesmo eixo, a menos que sofra algum tipo de interferência externa. Em um primeiro momento sua equipe fez um esboço de uma cabine com o formato cilíndrico, cuja altura é de 3 metros e a base é delimitada pela curva

𝑥2 + 𝑦2 = 4. Considerando essas informações e que a densidade do material da cabine do elevador é C calcule o momento de inércia do elevador em relação ao eixo 𝒛. Após o cálculo, discuta sobre as seguintes questões:

(a) Por que no estudo de corpos rígidos devemos levar em consideração o momento de inércia?

(b) Você calculou o momento do elevador vazio. A presença de pessoas dentro elevador irá alterar seu momento de inércia? E a massa do elevador?

Tarefa 2: Pressão transmitida para elevação de carga

Nessa etapa do desenvolvimento do projeto, sua equipe ficou responsável por descrever conceitualmente como seria o mecanismo pneumático do elevador, para poder projetá-lo conforme as especificações finais do projeto. Dessa forma, para que todos estivessem à parte dos conceitos que seriam empregados, uma situação simples foi colocada em discussão para análise: um elevador hidráulico/pneumático para levantar um objeto com uma determinada massa, levando em consideração a força aplicada no pistão, conforme a figura 1.

Figura 1: desenho esquemático do elevador

Fonte: Figura elaborada pelos autores.

O elevador está projetado para levantar um objeto com uma massa de 1.000 kg. Dessa forma:

a) Apresente e conceitue a lei que atua em sistemas como o descrito na figura 1.

b) Considerando que a área do pistão de entrada da força (pistão menor) seja A1 = 10 cm2 e a área do pistão de saída, onde o objeto será levantado, de A2 = 100 cm2, apresente a força aplicada no pistão (F1).

Tarefa 3: Análise de Tensão

Na análise e discussão do desenvolvimento do novo projeto descrito na SGA, uma das etapas mais importantes é compreender qual o carregamento máximo atuante na estrutura, na condição de lotação (elevador + passageiros), para validar o material adequado para o cabo de içamento do elevador, buscando melhor custo-benefício, atendendo as condições de segurança através das descrições do projeto pela análise das propriedades mecânicas do material.

Para análise da tensão no cabo de içamento do elevador, o projeto em desenvolvimento considera que em capacidade máxima, com 4 pessoas, a massa total (elevador + 4 passageiros) é de 1000 kg. Sendo assim:

a) Analise as forças que atuam no conjunto da estrutura que compõe o elevador e descreva quais as forças atuantes, bem como a definição de cada uma delas e a região de atuação.

b) Utilizando um coeficiente de segurança de 12, calcule a tensão admissível no cabo de aço de içamento para um diâmetro nominal do cabo de 8mm.

c) Se for utilizado, nesse projeto, cabo de aço alma de aço (8 x 19), cujo módulo de elasticidade é dado por 6,5 GPa, apresente o alongamento do cabo, quando estiver em solicitação, considerando seu comprimento inicial de 25m.

Fique atento!!!!!

Tarefa 4: Análise de circuito

O projeto considera que será necessário pontos de luminosidade no interior do elevador, bem como uma central de comando para sua operação. Para isso, torna-se necessário projetar 2 circuitos elétricos: um para a luminosidade e outra para central de comando.

Como circuitos elétricos comerciais podem ser bastante complexos, nessa etapa do projeto, sua equipe ficou responsável por analisar algumas informações de circuitos. Para isso, foi fornecido um circuito genérico, como o mostrado na figura 2, para o desenvolvimento da atividade.

Figura 2: Circuito elétrico com várias malhas

Fonte: Figura elaborada pelos autores.

Com isso:

a) Descreva os três elementos essenciais contidos em um circuito: nós, ramos e malhas.

b) O que é uma associação em série? Explique e exemplifique.

c) O que é uma associação em paralelo? Explique e exemplifique.