SUMÁRIO

CABOS DE AÇO.................................................................................................................. 2

CONSTRUÇÃO E TIPOS.................................................................................................. 3

ALMAS DE FIBRA ......................................................................................................... 5

ALMAS DE AÇO ............................................................................................................ 5

TORÇÃO......................................................................................................................... 6

COMPORTAMENTO........................................................................................................ 8

EXEMPLO DE CÁLCULO ............................................................................................. 10

APLICAÇÕES ................................................................................................................. 11

ANEXOS ............................................................................................................................. 12

CONCLUSÃO..................................................................................................................... 14

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................. 15

CABOS DE AÇO

A constituição geral dos cabos de aço pode ser resumida em:

• Arame: obtido por estiragem;

• Perna: conjunto de arames enrolados entre si;

• Cabo: conjunto de pernas enroladas entre si em torno de um núcleo

denominado alma.

A classificação por classes é feita de seguinte forma: p x a TTT; sendo p o

número de pernas, a o número de arames por perna e TTT tipo de alma e outras

qualificações que variam de fabricante para fabricante.

A norma brasileira que contém especificações sobre cabos de aço é a NBR-

6327.

CONSTRUÇÃO E TIPOS

Construção de um cabo de aço é o termo usado para indicar o número de

pernas, a quantidade de arames em cada perna, a sua composição e o tipo de

alma.

As pernas dos cabos podem ser fabricadas em uma, duas ou mais

operações, conforme sua composição. Nos primórdios da fabricação de cabos de

aço as composições usuais dos arames nas pernas eram as que envolviam várias

operações, com arames do mesmo diâmetro, tais como: 1 + 61 12 (2 operações)

ou 1 + 6/12/18 (3 operações). Assim eram torcidos primeiramente 6 arames em

volta de um arame central. Posteriormente, em nova passagem, o núcleo 1 + 6

arames era coberto com 12 arames. Esta nova camada tem por força um passo

(distância em que um arame dá uma volta completa) diferente do passo do núcleo,

o que ocasiona um cruzamento com arames internos, e o mesmo se repete ao se

dar nova cobertura dos 12 arames com mais 18, para o caso da fabricação de

pemas de 37 arames.

Com o aperfeiçoamento das técnicas de fabricação, foram desenvolvidas

máquinas e construções de cabos que nos possibilitam a confecção das pemas

em uma única operação, sendo todas as camadas do mesmo passo. Assim

surgiram as composições "Seale", "Filler" e "Warrington", formadas de arames de

diferentes diâmetros. Estas composições conservam as vantagens das anteriores

e eliminam sua principal desvantagem, ou seja, o desgaste interno ocasionado

pelo atrito no cruzamento dos arames.

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.

"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.

A composição "Filler" possui arames principais e arames finos, que seIVem

de enchimento para a boa acomodação dos outros arames. Os arames de

enchimento não 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.

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.

ALMAS DE FIBRA

As almas de fibra em geral dão maior flexibilidade ao cabo de aço. Os

cabos de aço CIMAF podem ter almas de fibras naturais (AF) ou de fibras

artificiais (AFA). As almas de fibras naturais são normalmente de sisal, e as almas

de fibras artificiais são geralmente de polipropileno.

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 ultima modalidade

preferida quando se exige do cabo maior flexibilidade, combinada com alta

resistência à tração. Com exceção dos cabos até 8,Omm, todos os cabos de aço

da CIMAF, quando fornecidos com alma de aço, são do tipo AACI.

Um cabo de 6 pernas com alma de aço apresenta um aumento de 7,5% na

resistência à tração e aproximadamente 10% na massa em relação a um cabo

com alma de fibra do mesmo diâmetro e construção.

TORÇÃO

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 pemas 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.

COMPORTAMENTO

Em geral, quanto maior o número de fios numa perna, mais flexível é o cabo;

e em oposição, quanto menor o número de fios, mais rígido é o cabo. Isto conduz

a conclusão de que os cabos feitos de fios de arame finos são mais adequados à

curvas de pequenos raios. No entanto, os fios finos se desgastarão mais

rapidamente do que os grossos.

Quando um cabo de aço passa em torno de uma polia, ocorre um certo

reajuste de seus elementos. Cada um dos fios e pernas deve deslizar uns sobre

os outros, e provavelmente ocorre um certo tipo de flexão particular. É bastante

provável que exista concentração de tensões nesta ação complexa. A tensão em

um dos arames de um cabo que passa em torno de uma polia pode ser calculada

assim:

Nesta equação σ é a tensão de flexão nos fios isoladamente, E é o módulo

de elasticidade do cabo (e não dos arames), da é o diâmetro do arame e D é

diâmetro da polia. Pode-se notar a importância de usarem polias de grandes

diâmetros.

Um cabo de aço pode falhar devido ao fato de que a carga estática excede a

resistência à tração do cabo. São comuns as falhas devido ao desgaste por

abrasão ou fadiga. Uma falha por fadiga aparece primeiro através de alguns

arames partidos na superfície do cabo. O exame dos cabos não mostrou nenhum

efeito de redução da seção reta. Portanto, a falha é de natureza frágil e associável

ao fenômeno de fadiga. Este tipo de falha é uma função da pressão do cabo sobre

a polia.

D

daE=σ

Onde,

F = força de tração no cabo

d = diâmetro do cabo

D = diâmetro da polia.

A resistência dos cabos de aço varia bastante, já que depende do diâmetro

do arame assim como do material.

Aço de alta resistência 1400 Mpa

Aço de media resistência 1200 Mpa

Aço fundido ultra-resistente 1100 Mpa

Aço fundido 970 Mpa

Ferro 450 Mpa

dD

Fp

2=

EXEMPLO DE CÁLCULO

Dimensionar um cabo de aço, que será usado em um guincho, para

transportar 1000kg.

- Carga: 1000kg

- Tipo de serviço: guincho

- Fator de segurança: dos anexos => 5

kgfF

kgCr

Cr

nCCr

5000

5000

5.1000

.

=

=

=

=

Indo novamente a tabela (cargas de ruptura nos anexos), para uma carga

de ruptura maior ou igual a 5000kgf, pode-se escolher um diâmetro de 3/8”. Nessa

bitola todos os tipos de construção suportam a carga. Opta-se pelo tipo 6x25 por

ser mais flexível.

Para efetuar a compra é preciso especificar a quantidade (em metros) o

diâmetro (3/8” nesse caso), a construção (6x25), o tipo de alma (aço), acabamento

(polido, galvanizado, inoxidável ou revestido) e a torção (a direita ou a esquerda).

APLICAÇÕES

As aplicações para cabos de aço são muito variadas. Pode-se destacar:

• Construção civil;

• Automobilística;

• Madeiras;

• Mineração;

• Naval;

• Pesca;

• Petróleo;

• Siderúrgica;

• Usinas de açúcar e álcool;

• Equipamentos diversos.

Exemplo de utilização (guindastes)

ANEXOS

Cargas de ruptura e massa linear

DIÂMETRO MASSA POR METRO

LINEAR ( Kg / m )

Cargas de ruptura -

Resistência 180 / 200 Kg/mm2

(I.P.S.) em Kgf

POL MM 6x7 6x19 / 6x25 /

6x37 6x7

6X19 / 6X25 /

6X37

1/16" 1,6 0,012 0,013 - - 176 - AA /

AACI

AF /

AFA

5/94" 2 0,014 0,015 - - 236 259 - -

3/32" 2,4 0,019 0,022 - - 340 365 - -

1/8" 3,2 0,034 0,037 0,039 0,043 600 646 - -

5/32" 4 0,055 0,060 - - 1100 1166 - -

3/16" 4,8 0,078 0,086 0,088 0,096 1350 1449 1400 1500

1/4" 6,4 0,140 0,154 0,156 0,171 2390 2571 2480 2660

5/16" 8 0,220 0,205 0,244 0,267 3720 4153 3860 4150

3/8" 9,5 0,310 0,320 0,351 0,382 5320 5714 5530 5940

7/16" 11,5 0,430 - 0,476 0,528 7190 7735 7500 8060

1/2" 13 0,560 0,585 0,625 0,684 9340 10051 9710 10410

9/16" 14,5 0,710 - 0,788 0,878 11800 12755 12200 13110

5/8" 16 0,880 0,960 0,982 1,071 14400 15510 15100 16230

3/4" 19 1,250 - 1,413 1,548 20600 22143 21600 23220

7/8" 22 - - 1,919 2,113 - - 29200 31390

1" 26 - - 2,500 2,753 - - 37900 40740

Fatores de segurança recomendados

Tipo de Serviço Fator de Segurança

Cabos guia estático 3-4

Esteios 4-5

Guinchos 5

Máquinas de terraplenagem 5

Serviços gerais de levantamento

de carga

5-6

Laços (Lingas) 5-6

Pontes rolantes 6

Guindastes - Torres de

perfuração (tipo Petróleo)

6-8

Talhas elétricas e pneumáticas 7

Pontes rolantes de fornos

siderúrgicos

8

Elevadores de baixa velocidade

(16 a 100 m/min)

7-8

Elevadores de alta velocidade

(101 a 470 m/min)

9-11

CONCLUSÃO

Tendo visto o grande número de aplicações possíveis dos cabos de aço,

sua facilidade de fabricação e alta resistência, é fácil perceber a importância de

seu estudo. Mais do que isso, conhecer as especificações, normas e

recomendações, desde o projeto até a manutenção, torna-se essencial para um

engenheiro.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

RITZMANN, Raul. Cabos de aço: usos e aplicações. Rio de Janeiro: [s. n.], c1986.

68p.

MELCONIAN, Sarkis,. Elementos de máquinas. 2. ed. rev. atual. ampl. São Paulo:

Érica, 2001. 342 p.

CABOPEC CABOS DE AÇOS E PEÇAS LTDA. Produtos: cabos de aço.

Disponível em <http://www.cabopec.com.br>. Acesso em: 26 setembro 2007.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Normas ABNT.

Disponível em <http://www.abnt.org.br>. Acesso em: 01 de outubro de 2007.