Um guindaste, também conhecido como ponte rolante ou ponte rolante, é um tipo de máquina usada para elevação. Os guindastes são geralmente equipados com um enrolador (também chamado de tambor de cabo de aço), cabos de aço ou correntes e roldanas, que podem ser usados tanto para levantar e abaixar materiais quanto para movê-los horizontalmente. Ele usa uma ou mais máquinas simples, como uma talha, para criar vantagem mecânica e, assim, mover cargas além da capacidade normal de um ser humano. Os guindastes são comumente empregados na indústria de transportes para carga e descarga de mercadorias, na indústria da construção para movimentação de materiais e na indústria de transformação para montagem de equipamentos pesados.
Os primeiros guindastes de construção foram inventados pelos gregos antigos e eram movidos por homens ou animais de carga, como burros. Esses guindastes foram utilizados para a construção de edifícios altos. Posteriormente, foram desenvolvidos guindastes maiores, empregando o uso de rodas com piso humano, permitindo o levantamento de pesos mais pesados. Na Alta Idade Média, foram introduzidos guindastes portuários para carregar e descarregar navios e ajudar na sua construção – alguns foram construídos em torres de pedra para maior resistência e estabilidade. Os primeiros guindastes foram construídos em madeira, mas o ferro fundido e o aço assumiram o controle com a chegada da Revolução Industrial.
Durante muitos séculos, a energia foi fornecida pelo esforço físico de homens ou animais, embora os guinchos dos moinhos de água e dos moinhos de vento pudessem ser acionados pela força natural aproveitada. A primeira energia "mecânica" foi fornecida por motores a vapor, sendo o primeiro guindaste a vapor introduzido no século XVIII ou XIX, com muitos permanecendo em uso até o final do século XX. Os guindastes modernos geralmente usam motores de combustão interna ou motores elétricos e sistemas hidráulicos para fornecer uma capacidade de elevação muito maior do que era possível anteriormente, embora guindastes manuais ainda sejam utilizados onde o fornecimento de energia seria antieconômico.
Os guindastes existem em uma enorme variedade de formatos – cada um adaptado para um uso específico. Os tamanhos variam desde os guindastes de lança mais pequenos, utilizados em oficinas, até aos guindastes de torre mais altos, utilizados na construção de edifícios altos. Há algum tempo, os miniguindastes também são utilizados para a construção de edifícios altos, a fim de facilitar as construções alcançando espaços apertados. Finalmente, podemos encontrar guindastes flutuantes maiores, geralmente usados para construir plataformas de petróleo e resgatar navios naufragados.
Existem três considerações principais no projeto de guindastes. Primeiro, o guindaste deve ser capaz de levantar o peso da carga; segundo, o guindaste não deve tombar; terceiro, o guindaste não deve romper.
Os guindastes ilustram o uso de uma ou mais máquinas simples para criar vantagem mecânica:
•A alavanca:
Um guindaste de equilíbrio contém uma viga horizontal girada em torno de um ponto chamado fulcro. O princípio da alavanca permite que uma carga pesada fixada na extremidade mais curta da viga seja levantada por uma força menor aplicada na direção oposta à extremidade mais longa da viga. A relação entre o peso da carga e a força aplicada é igual à razão entre os comprimentos do braço mais longo e do braço mais curto e é chamada de vantagem mecânica.
• A polia:
Um guindaste de lança contém um suporte inclinado que suporta um bloco de polia fixa. Os cabos são enrolados várias vezes ao redor do bloco fixo e ao redor de outro bloco preso à carga. Quando a extremidade livre do cabo é puxada manualmente ou por uma máquina de enrolamento, o sistema de polias aplica uma força à carga que é igual à força aplicada multiplicada pelo número de comprimentos de cabo que passam entre os dois blocos. Este número é a vantagem mecânica.
• O cilindro hidráulico:
Isto pode ser usado diretamente para levantar a carga ou indiretamente para mover a lança ou viga que carrega outro dispositivo de elevação.
Os guindastes, como todas as máquinas, obedecem ao princípio da conservação de energia. Isto significa que a energia entregue à carga não pode exceder a energia colocada na máquina. Por exemplo, se um sistema de polias multiplica a força aplicada por dez, então a carga se move apenas um décimo da força aplicada. Como a energia é proporcional à força multiplicada pela distância, a energia de saída é mantida aproximadamente igual à energia de entrada (na prática, um pouco menos, porque parte da energia é perdida devido ao atrito e outras ineficiências).
O mesmo princípio pode operar ao contrário. No caso de algum problema, a combinação de carga pesada e grande altura pode acelerar pequenos objetos a uma velocidade tremenda. Esses projéteis podem resultar em danos graves a estruturas e pessoas próximas. Os guindastes também podem entrar em reações em cadeia; a ruptura de um guindaste pode, por sua vez, destruir guindastes próximos. Os guindastes precisam ser observados com atenção.
