UNIVERSIDADE PRESIDENTE ANTÔNIO CARLOS – UNIPACFACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA

ENGENHARIA INDUSTRIAL MECÂNICA     

ANDERSON VAGNER DE SALES ROCHABRENO MAPA

LUCIANO R. BATISTAREINALDO BRANDIMIR

       

 CONSELHEIRO LAFAIETEABRIL DE 2013

               

Elementos de Máquinas

CABOS DE AÇO

INTRODUÇÃO 

O cabo de aço é um elemento constituído por dois ou mais fios enrolados lado a lado e ligados, ou torcidos ou entrançados formando um único conjunto. Em mecânica os cabos são utilizados para elevação, transporte ou reboque, transmitindo forças mecânicas por tracção.

O cabo de aço como o conhecemos hoje, foi inventado pelo alemão Wilhelm August Julius Albert em 1834 tendo por tanto quase 180 anos.Precisava-se na época um substituto para as correntes utilizadas nas minas de carvão, com o aumento de profundidade das minas acarretava aumento no comprimento das correntes, o peso próprio das mesmas tornava-se tão grande que eram impraticáveis, teve então Wilhelm Albert a idéia de trançar arames, o que resultou em pesos bem mais baixos com alta resistência.

O cabo é formado então por fios de aço, obtidos por um processo de esticamento, chamado de trefilação, um conjunto desses fios forma uma perna. Essa é apenas uma parte do cabo, pois um conjunto delas é novamente trançado em volta de uma alma, formando então o cabo final. O primeiro cabo de aço era formado por 3 pernas, cada uma por 4 arames sem uma alma, seria na linguagem usada hoje, um 3x4 compacto.

Os arames tinham um diâmetro de 3,5mm e uma resitência à tração de 520N/mm². Para padrões de hoje seriam arames fracos, pois se trabalha com quase 4 vezes esse valor mas os cabos cumpriram sua obrigação muito bem e mostravam-se perfeitamente capazes de substituir correntes neste uso. Os arames e as pernas eram torcidos para o mesmo lado. Hoje chamaríamos de torção “Lang”.

ESPECIFICAÇÕES Os cabos de aço são especificados da seguinte forma:

Dcabo X n° de Pernas X n° de Arames por perna + tipo de cabo ou alma

Exemplo: Cabo de aço 22 x 6 x 7 – AF

Diâmetro = 22 mm;

Pernas = 6;

Fios/perna = 7;

Com alma de fibra.

TIPOS DE PERNAS

Perna SEALE:Caracteriza-se por possuir uma configuração em que, na última camada, são dispostos arames de grande diâmetro, possibilitando assim grande resistência à abrasão. A composição mais comum é 9 + 9 + 1 = 19

Perna FILLERCaracteriza-se por ter fios mais finos entre duas camadas de arames, ocupando o espaço existente entre elas. Esse tipo de perna é utilizado quando são necessários cabos com uma seção metálica maior e boa resistência ao esmagamento. A composição mais comum é: 12 + 6 / 6 + 1 = 25

Perna WARRINGTON:Caracteriza-se por ter a camada exterior formada por arames de diâmetros diferentes, alternando a sua colocação. O cabo é torcido com pernas de fios de vários diâmetros. Os fios da camada adjacentes não se interceptam e cada fio se aloja no sulco formado por dois fios internos. Isto reduz as pressões específicas entre dois fios e aumenta a flexibilidade e a vida desses cabos. O tipo de perna mais usado é: 6 / 6 + 6 + 1 = 19

Perna WARRINGTON SEALE:Existem composições que são formadas pela aglutinação de duas das acima citadas. A composição Warrington-Seale possui as principais características de cada composição, proporcionando ao cabo alta resistência à abrasão conjugado com alta resistência à fadiga de flexão.

TIPOS DE ALMAS

ALMA DE FIBRA – AF: o núcleo é composto por fibras vegetais naturais, tais como sisal, rami, cânhamo ou juta, embebidos em óleo para redução do desgaste produzido pelo atrito entre os fios e para proteção contra corrosão e desgaste.

ALMA DE FIBRAS ARTIFICIAIS – AFA: o núcleo é composto de fibras artificiais, geralmente de polipropileno, que não se deterioram em contato com a água ou substâncias corrosivas e agressivas. Porém são de preço mais elevado, sendo utilizados apenas em cabos de aço especiais.Alma de aço, que pode ser de dois tipos:

ALMA DE AÇO – AA: formada por uma perna do próprio cabo de aço,

ALMA DE AÇO DE CABO INDEPENDENTE – AACI, formada por um cabo de aço independente, sendo esta a mais utilizada, pois combina as características de flexibilidade e resistência à tração.

RESISTÊNCIA  A carga de ruptura teórica do cabo de aço é obtida através da resistência dos arames multiplicada pelo total da área da seção de todos os arames. A carga de ruptura mínima do cabo de aço é obtida através da carga de ruptura teórica do mesmo, multiplicada pelo fator de encablamento. Este fator varia conforme as diversas classes de cabos de aço. A carga de ruptura medida é determinada em laboratório, através do ensaio de tração do cabo de aço.

TORÇÃO OU TORCEDURA

Os cabos de aço, quando tracionados, apresentam torção das pernas ao redor da alma. Nas pernas também há torção dos fios ao redor do fio central. O sentido dessas torções pode variar, obtendo-se as situações:

Torcedura regular, diagonal ou cruzada: (à direita, figura-A e à Esquerda, figura-B) - os fios de arame e as pernas são torcidos em sentidos opostos; não tendem a torcer; esse tipo de torção confere mais estabilidade ao cabo e são mais fáceis de manusear.

Torcedura plana, Lang ou paralela (à direita, figura-C e à esquerda, fig. D) - os arames e as pernas são torcidos no mesmo sentido Esse tipo de torção aumenta a resistência ao atrito (abrasão), porém mais difíceis de manusear

FATOR DE SERVIÇO QUANTO À UTILIZAÇÃO

Os fatores de segurança utilizados para cabos de aço baseiam-se em segurança de operação (ruptura), durabilidade e confiabilidade. Estes coeficientes são normalizados e, em alguns casos, como elevadores de passageiros, são legalizados. Alguns valores didáticos para os fatores de segurança de cabos de aço.

Podemos observar que os fatores de segurança são bastante elevados. As principais razões para isto são: a própria utilização de cabos de aço que normalmente envolve riscos para pessoas ou cargas e a grande dispersão dos valores de carga de ruptura obtidos nos ensaios detração. Os motivos para esta dispersão são: (1) a diferente acomodação dos arames e pernas quando tracionados; (2) tensões de contato devido ao atrito interno entre os arames e entre as pernas, o que provoca grandes e diferentes alongamentos entre os cabos e (3) a não homogeneidade dos materiais componentes do cabo.

FORNECEDORES

CIMAF – www.cimaf.com.brSIVA – industria e comercio de artefatos de arame e aço ltda – www.siva.com.brMORSING - soluções técnicas em movimentação e içamento de cargas www.carlstahl.com.brCABLEMAX – cabo de aço – www.cablemax.com

FONTES DE PESQUISA

Pires de Albuquerque, O.L.A., “Elementos de Máquinas”, Editora Guanabara Dois.

Ritzmann, Raul, “Cabos de Aço – Manual Prático”, 13ª edição, São Paulo, 2000.

Newberry, W. G., “Handbook for Riggers”, Revised edition, Canada, 1967.

Revista C News números 12 e 13 – CIMAF – 2003.

Apostila telecurso 2000 – elementos de máquinas - aula 30

Cabos de Aço. Catálogo C-11 da CIMAF – Empresa Belgo-Mineira.

Catálogo SIVA

NBR 6327 - Cabos de aço para uso geral – ABNT – 2004.