2010-Oct 08-List GPRS Operators (2)

FATEC - SP
Faculdade de Tecnologia de São Paulo
MÁQUINAS e FERRAMENTAS
Acessórios para Movimentação de
Cargas – cabos de aço
Prof. Manuel Vitor
Curso - Edifícios
COMO FAZER UM PEDIDO DE CABO DE AÇO
Nas consultas ou pedidos deve ser indicado:
1) Comprimento.
2) Diâmetro
3) Construção (número de pernas e arames e a composição:
Seale, Filler ou outra).
4) Tipo de alma (fibra ou aço).
5) Torção (regular ou Lang e à direita ou à esquerda).
6) Pré-formação (pré-formado, não pré-formado ou semipréformado).
7) Lubrificação (normal, pesada, leve ou não lubrificado).
8) Resistência dos arames à tração em kgf/mm2 ou a sua
denominação americana equivalente (exemplo: P.S., I.P.S.,
E.I.P.S. ou E.E.I.P.S).
9) Acabamento (polido ou galvanizado).
Quando o acabamento não é indicado, entende-se “polido”.
10) Indicação do fim ao qual se destina o cabo.
11) Caso seja necessário, indicar qual a especificação aplicável.
Exemplo de pedido de cabo de aço:
500m de cabo 13,0mm, 6x25 Filler +AACI, torção Lang à
direita, pré-formado, lubrificação normal, E.I.P.S.
O cabo destina-se ao serviço de terraplenagem (Moto-Scraper).
CABOS DE AÇO
CONSTRUÇÕES E TIPOS DE ALMA
Construção é um termo genérico empregado para indicar o
número de pernas, o número de arames de cada perna, a sua
composição e o tipo de alma, como veremos a seguir:
Número de pernas e número de arames de cada perna (por
exemplo: o cabo 6 X19 possui 6 pernas de 19 arames cada).
Passo de uma perna ou de uma camada da perna significa a
distância em que um arame dá uma volta completa em torno do
seu núcleo.
Composições “Seale”, “Filler” e “Warrington”,
formadas de arames de diferentes diâmetros.
PASSO DE UM CABO
Define-se como passo de um cabo de aço a distância na qual
uma perna dá uma volta completa em torno da alma do cabo.
Na composição “Seale” existem pelo menos duas camadas
adjacentes com o mesmo número de arames. Todos os arames
de uma mesma camada possuem alta resistência ao desgaste.
A composição “Filler” possui arames principais e arames finos,
que servem de enchimento para a boa acomodação dos outros
arames. Os arames de enchimento não entram no cálculo da
carga de ruptura dos cabos, nem estão sujeitos às especificações
que os arames principais devem satisfazer.
Os cabos de aço fabricados com essa composição possuem boa
resistência ao desgaste, boa resistência à fadiga e alta
resistência ao amassamento.
“Warrington” é a composição onde existe pelo menos uma
camada constituída de arames de dois diâmetros diferentes e
alternados. Os cabos de aço fabricados com essa composição
possuem boa resistência ao desgaste e boa resistência à fadiga.
Por outro lado, ainda existem outros tipos de composições que
são formadas pela aglutinação de duas das acima citadas, como
por exemplo, a composição “Warrington-Seale”, que possui as
principais características de cada composição, proporcionando ao
cabo alta resistência à abrasão conjugado com alta resistência à
fadiga de flexão.
Tipos de alma:
A alma de um cabo de aço é um núcleo em torno do qual as
pernas são dispostas em forma de hélice. Seu objetivo é fazer
com que as pernas sejam posicionadas de tal forma, que o
esforço aplicado no cabo de aço seja distribuído uniformemente
entre elas.
A alma pode ser constituída de fibra natural ou artificial, podendo
ainda ser formada por uma perna ou um cabo de aço independente.
Almas de fibra:
As almas de fibra em geral dão maior flexibilidade ao cabo
de aço. Os cabos de aço podem ter almas de fibras naturais (AF)
ou de fibras artificiais (AFA).
As almas de fibras naturais são normalmente de sisal ou rami, e
as almas de fibras artificiais são geralmente de polipropileno.
Estas últimas apresentam as mesmas vantagens das almas de
fibra naturais e mais as seguintes:
Não se deterioram em contato com a água ou substâncias
agressivas e não absorvem umidade, o que representa uma
garantia contra o perigo da corrosão interna de um cabo de aço.
Em virtude do preço do polipropileno ser mais elevado do que o
das fibras naturais, as almas de fibras artificiais são utilizadas, por
enquanto, apenas em cabos de usos especiais.
Almas de aço:
As almas de aço garantem maior resistência ao amassamento
e aumentam a resistência à tração.
A alma de aço pode ser formada por uma perna de cabo (AA) ou
por um cabo de aço independente (AACI), sendo esta última
modalidade preferida quando se exige do cabo maior
flexibilidade, combinada com alta resistência à tração.
Um cabo de 6 pernas com alma de aço apresenta um aumento
de 7,5% na resistência à tração e aproximadamente 10% no peso
em relação a um cabo com alma de fibra do mesmo diâmetro e
construção.
CARACTERÍSTICAS DOS CABOS DE AÇO EM FUNÇÃO
DO NÚMERO DE ARAMES
Na escolha da construção mais adequada, é importante que
sejam especificadas as características de construção, como:
número de pernas, número de arames por perna e composição.
A construção do cabo também exerce influência na flexibilidade e
resistência à abrasão do mesmo, sendo assim podemos dizer
que a flexibilidade de um cabo de aço é inversamente
proporcional ao diâmetro dos arames externos do mesmo,
enquanto que a resistência à abrasão é diretamente proporcional
a este diâmetro.
O quadro a seguir demonstra essa relação.
Pelo quadro acima, o cabo 6x41 é o mais flexível, graças ao
menor diâmetro dos seus arames externos, porém é o menos
resistente à abrasão, enquanto que o contrário ocorre com o cabo
6x7.
TORÇÃO DOS CABOS
Quando as pernas são torcidas da esquerda para a direita,
diz-se que o cabo é de “Torção à direita” (Z).
Quando as pernas são torcidas da direita para a esquerda, diz-se
que o cabo é de “Torção à esquerda” (S).
Nenhum cabo de aço com torção à esquerda deve ser pedido
sem que primeiro sejam consideradas todas as características
do seu uso.
No cabo de torção regular, os arames de cada perna são
torcidos em sentido oposto à torção das próprias pernas (em
cruz). Como resultado, os arames do topo das pernas são
posicionados aproximadamente paralelos ao eixo longitudinal do
cabo de aço. Estes cabos são estáveis, possuem boa resistência
ao desgaste interno e torção e são fáceis de manusear.
Também possuem considerável resistência a amassamentos e
deformações devido ao curto comprimento dos arames expostos.
No cabo de torção Lang, os arames de cada perna são torcidos
no mesmo sentido que o das próprias pernas. Os arames
externos são posicionados diagonalmente ao eixo longitudinal
do cabo de aço e com um comprimento maior de exposição que
na torção regular.
Devido ao fato dos arames externos possuírem maior área
exposta, a torção Lang proporciona ao cabo de aço maior
resistência à abrasão. São também mais flexíveis e possuem
maior resistência à fadiga.
Estão mais sujeitos ao desgaste interno, distorções e
deformações e possuem baixa resistência aos amassamentos.
Além do mais, os cabos de aço torção Lang devem ter sempre as
suas extremidades permanentemente fixadas para prevenir a sua
distorção e em vista disso, não são recomendados para
movimentar cargas com apenas uma linha de cabo.
Nota: A não ser em casos especiais (como por exemplo, cabo
trator de linhas aéreas) não se deve usar cabos de torção Lang
com alma de fibra por apresentarem pouca estabilidade e
pequena resistência aos amassamentos.
Diâmetro
O diâmetro de um cabo é aquele que correspondente a
circunferência que o circunscreve.-
RESISTÊNCIA DOS CABOS DE AÇO
A carga de ruptura teórica
do cabo representa a resistência dos arames expressa em
quilograma-força por milímetro quadrado, multiplicada pelo total
da área da seção de todos os arames.
A carga de ruptura mínima
do cabo representa a carga teórica do mesmo menos uma
determinada porcentagem, em virtude do encablamento dos
arames. Esta porcentagem varia conforme as diversas classes de
cabos de aço.
A carga de ruptura prática ou real
é determinada em laboratório, no ensaio de ruptura do cabo de
aço.
CARGAS DE TRABALHO E FATORES DE SEGURANÇA
Carga de trabalho é a massa máxima que o cabo de aço está
autorizado a sustentar.
A carga de trabalho de um cabo de uso geral, especialmente
quando ele é movimentado, não deve, via de regra, exceder a um
quinto da carga de ruptura mínima do mesmo.
O fator ou índice de segurança é a relação entre a carga de
ruptura mínima do cabo e a carga aplicada. No caso acima
mencionado, esse fator seria 5.
Um fator de segurança adequado garante:
Segurança da operação, evitando rupturas.
Duração do cabo e, conseqüentemente, economia.
Damos a seguir os fatores de segurança mínimos para diversas
aplicações:
Convencionalmente os cabos de aço podem ser fabricados em
algumas faixas de resistência, a saber:
PRÉ-FORMAÇÃO
Os cabos podem ser fornecidos tanto pré-formados como
não préformados, mas na maioria das utilizações o cabo préformado é considerado muito superior ao não pré-formado.
A diferença entre um cabo pré-formado e um não préformado
consiste em que na fabricação do primeiro é aplicado um processo
adicional, que faz com que as pernas e os arames fiquem torcidos
na forma helicoidal, permanecendo colocados dentro do cabo na
sua posição natural, com um mínimo de tensões internas.
LUBRIFICAÇÃO DOS CABOS
A lubrificação do cabo é muito importante, para a proteção
contra a corrosão, e para diminuir o atrito entre as pernas e os
arames, sendo que o mesmo, como qualquer máquina, resistirá
melhor ao desgaste interno e externo se for devidamente
lubrificado.
Os cabos de aço são geralmente lubrificados interna e
externamente, durante o processo de fabricação, com um
lubrificante composto especialmente para cabos.
Esta lubrificação é adequada somente para um período de
armazenagem e início das operações do cabo de aço.
Para uma boa conservação do cabo, recomenda-se renovar a
lubrificação periodicamente.
Caso não seja realizado um plano de lubrificação adequado,
o cabo se deteriorará rapidamente como segue:
- Ocorrência de oxidação com porosidade causando perda de
área metálica e, conseqüentemente, perda da resistência do cabo;
- Os arames começam a ficar quebradiços devido ao excesso de
corrosão e quebram-se facilmente;
- Como os arames do cabo se movem entre si durante a
operação, são submetidos a um desgaste por atrito. A falta de
lubrificação aumenta o desgaste, causando a perda de
resistência do cabo provocada pela perda da área metálica;
A lubrificação de um cabo de aço é tão importante quanto a
lubrificação de uma máquina.
Nunca utilize óleo queimado para lubrificar um cabo de aço, pois
contém pequenas partículas metálicas que irão se atritar com o
cabo, além de ser um produto ácido e conter poucas das
características que um bom lubrificante deve possuir.
Um lubrificante adequado para cabo de aço deve possuir as
seguintes características:
1) Não ser ácido ou alcalino;
2) Possuir boa aderência;
3) Possuir uma viscosidade capaz de penetrar entre as pernas e
os arames;
4) Ser estável sob condições operacionais;
5) Possuir uma camada resistente;
6) Proteger contra a corrosão;
7) Ser compatível com o lubrificante original.
Antes da relubrificação o cabo deve ser limpo com escova de aço
para remover o lubrificante velho e crostas contendo partículas
abrasivas.
Nunca usar solventes, pois removem a lubrificação interna, além
de deteriorar a alma de fibra.
Como regra geral, a maneira mais eficiente e econômica de
relubrificação é através de um método que aplica o lubrificante
continuamente durante a operação do cabo como: imersão,
gotejamento e pulverização.
O ponto escolhido para aplicação do lubrificante deve ser
preferencialmente onde o cabo passa por polias e tambor,
momento em que ocorre uma maior abertura entre as pernas na
parte superior do cabo, favorecendo a sua penetração.
A tabela abaixo mostra alguns tipos de lubrificantes que
devem ser utilizados para relubrificação.
DEFORMAÇÃO LONGITUDINAL
Existem dois tipos de deformação longitudinal nos cabos de
aço: a estrutural e a elástica.
Devido ao fato da deformação estrutural ser influenciada por
vários fatores, não existe um valor exato para a mesma. A tabela
abaixo fornece uma deformação aproximada em relação ao
comprimento do cabo de aço sobcarga.
CONSTRUÇÃO
DEFORMAÇÃO ESTRUTURAL (%)
6 pernas com AF
0,50 – 0,75
6 pernas com AACI
0,25 – 0,50
8 pernas com AF
0,75 – 1,00
A deformação elástica é diretamente proporcional à carga
aplicada e ao comprimento do cabo de aço, e inversamente
proporcional ao seu módulo de elasticidade e área metálica.
Ao contrário da deformação estrutural que é permanente, a
deformação elástica deixa de existir quando a carga no cabo
deixa de ser exercida.
Estima-se que a deformação elástica de um cabo de aço,
quando submetido à tensão, varia entre 0,25% e 0,50%,
quando o mesmo for submetido a 20% de sua carga de ruptura
mínima.
A deformação elástica é proporcional à carga aplicada, desde que
a mesma não ultrapasse o limite elástico máximo que é
aproximadamente 55% de sua carga de ruptura mínima (CRM).
Área metálica
A área metálica de um cabo de aço é constituída pela soma
das áreas das seções transversais dos arames individuais que o
compõe, exceto dos arames de enchimento (filler).
A área metálica varia em função da construção do cabo de aço.
De uma maneira aproximada, pode-se calcular a área metálica de
um cabo de aço aplicando-se a fórmula abaixo:
A= Fxd².
onde:
A= área metálica em mm².
F = fator de multiplicação que varia em função da construção do
cabo de aço.
d = diâmetro nominal do cabo de aço.
Obs: Para cabos de seis pernas com AACI adicionar 15% de
área metálica; comAA adicionar 20% e para cabos de oito
pernas com AACI adicionar 20% à sua área metálica.
DIÂMETROS INDICADOS PARA POLIAS E TAMBORES
Existe uma relação entre o diâmetro do cabo e o diâmetro da
polia ou tambor que deve ser observada, a fim de garantir uma
duração razoável do cabo.
A tabela a seguir indica a proporção recomendada e a mínima
entre o diâmetro da polia ou do tambor e o diâmetro do cabo,
para as diversas construções de cabos.
Manuseio
Como enrolar e desenrolar um cabo de aço.
Uso de cavaletes
Para desenrolar um cabo, coloque a bobina em um eixo
horizontal sobre dois cavaletes. O repassamento da bobina para
o tambor do equipamento nunca deve ser feito no sentido inverso
de enrolamento do cabo (formando um S), porque provoca
tensões internas prejudiciais à sua vida útil. O melhor
repassamento é aquele que obedece o sentido original de
enrolamento do cabo na bobina.
INSPEÇÃO E SUBSTITUIÇÃO DOS CABOS DE AÇO
A inspeção em cabos de aço é de vital importância para uma
vida útil adequada e segura.
A primeira inspeção que deve ser feita em um cabo de aço é a
Inspeção de Recebimento, que deve assegurar que o material
esteja conforme solicitado.
Além disso, os cabos de aço, quando em serviço, devem ser
inspecionados freqüentemente pelo operador do equipamento e
periodicamente por uma pessoa qualificada.
A Inspeção Freqüente deve ser realizada diariamente para os
cabos de aço do equipamento de movimentação de carga e antes
de cada uso para os laços. Esta inspeção tem como objetivo uma
análise visual para detectar danos no cabo de aço que possam
causar riscos durante o uso. Qualquer suspeita quanto às
condições de segurança do material, deverá ser informada e o
cabo inspecionado por uma pessoa qualificada.
A freqüência da Inspeção Periódica para os cabos de aço
do equipamento deve ser determinada pelo tipo de
equipamento, condições ambientais e de operação, resultados de
inspeções anteriores e tempo de serviço do cabo. Para os laços
de cabo de aço esta inspeção deve ser feita a intervalos não
excedendo a seis meses. Deve ser mais freqüente quando se
aproxima o final da vida útil do cabo. Os resultados da inspeção
periódica devem ser registrados.
Sempre que ocorrer um incidente que possa ter causado danos
ao cabo ou quando o mesmo tiver ficado fora de serviço por longo
tempo, deve ser inspecionado antes do início do trabalho.
Na inspeção de um cabo de aço vários fatores que possam afetar
a perda da sua resistência, deverão ser levados em
consideração.
A avaliação de um cabo de aço deve ser feita pelos seguintes
fatores:
1. Número de arames rompidos
2. Arames gastos por abrasão
Uma forma de avaliar o desgaste por abrasão de um cabo
de aço é através da medição do seu diâmetro.
3. Corrosão
4. Desequilíbrio dos cabos de aço
Em cabos com uma só camada de pernas e alma de fibra
(normalmente cabos de 6 ou 8 pernas + AF) pode haver uma
avaria típica que vem a ser uma ondulação do cabo provocada
pelo afundamento de 1 ou 2 pernas do mesmo.
5. Deformações
As deformações mais comuns são:
a) Ondulação
b) Amassamento
c) Gaiola de passarinho
Esta deformação normalmente é causada por um alívio repentino
de tensão.
d) Alma saltada
e) Dobra ou nó
CARACTERÍSTICA DE PRODUTOS PARA DETERMINAR
A APLICAÇÃO