trabalho de cabo de aço
DESCRIPTION
tudo sobre cabo de açoTRANSCRIPT
INTRODUÇÃO..........................................................................................................................3
História do Cabo de Aço__________________________________________________________3
Evolução do Cabo de Aço_________________________________________________________4
TORÇÃO..................................................................................................................................5
Torção à Esquerda (S)____________________________________________________________6
Torção à Direita (Z)_______________________________________________________________6
Torção Regular__________________________________________________________________7
Torção Lang_____________________________________________________________________7
TIPOS DE ALMAS...................................................................................................................8
Alma de Fibra (AF)_______________________________________________________________9
Alma de Fibras Artificiais (AFA)____________________________________________________9
Alma de Aço (AA)________________________________________________________________9
Alma de Aço formado por Cabo Independente (AACI)________________________________9
CLASSIFICAÇÃO CONSTRUTIVA.......................................................................................10
Resistência_____________________________________________________________________10
CARGAS DE TRABALHO E FATORES DE SEGURANÇA.................................................10
MÓDULO DE ELASTICIDADE..............................................................................................11
INSPEÇÃO E CRITÉRIOS DE SUBSTITUIÇÃO...................................................................11
Inspeção Visual_________________________________________________________________11
Inspeção Periódica______________________________________________________________11
Número de arames rompidos___________________________________________________12
Desgaste por abrasão_________________________________________________________12
Corrosão_____________________________________________________________________13
Escolha do cabo______________________________________________________________13
LUBRIFICAÇÃO.....................................................................................................................14
SEGURANÇA NO USO..........................................................................................................16
CONCLUSÃO.........................................................................................................................19
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................................................................20
INTRODUÇÃO
História do Cabo de Aço
As ilustrações mais antigas são datadas de 12.000 a 9.000 anos AC.
Remanescentes de cabos foram encontrados na Finlândia, com data estimada no
período Mesolítico entre 9.000 e 3.000 anos AC. Outros exemplares foram encontros
no Egito feitos em pelo de camelo com pelo menos 4.000 anos. Alguns murais
também no Egito mostram a produção de cabos feitos de papiro.
Nessa época os cabos eram usados para redes de pesca e armadilhas, e
também para içar e arrastar cargas pesadas.
No início do século XIX cabos feitos de cânhamo e correntes de ferro
eram utilizados para içar cargas na indústria de minérios. Os cabos de cânhamo
eram muito caros de serem importados e somente eram utilizados em poços secos.
As correntes de metal não eram seguras de trabalhar, pois a ruptura de um único elo
poderia resultar na queda da carga.
Em 1834, foi inventado pelo alemão e engenheiro de mineração Wilhelm
August Julius Albert o, o “cabo de arames” para melhorar o transporte em poços. Ele
juntou a vantagem do cabo de cânhamo, em que os elementos que suportam a
carga estão em arranjos paralelos com as vantagens de grande força de resistência
à tração das correntes de ferro. Sua tentativa de combinar as vantagens dessas
duas maneiras de içar cargas marcou o nascimento do primeiro “cabo de arames”.
Os arames tinham um diâmetro de 3,5 mm e uma resistência à tração de
520 N/mm². Para padrões de hoje, seriam arames fracos, pois se trabalha com
quase 4 vezes esse valor. Mas os cabos cumpriam sua função muito bem e
mostravam-se perfeitamente capazes de substituir correntes neste uso. Os arames e
as pernas eram torcidos para o mesmo lado a mão, onde hoje chamaríamos de
torção “Lang”.
3
Evolução do Cabo de Aço
A evolução do Cabo veio com a descoberta de um numero de pernas
ideal, que seria 7, sendo uma delas a alma, pois poderiam ser todas do mesmo
diâmetro e mesma formação (número de arames). Mais tarde, descobriu-se que a
alma poderia ser substituída por uma corda de fibra natural (cânhamo, sisal, juta e
algodão) que por sua vez poderia ser lubrificada.
4
TORÇÃO
A torção do cabo de aço nada mais é do que o modo de dizer para qual
lado os arames foram torcidos na fabricação do cabo de aço: Esquerda (S) ou
Direita (Z). Para determinar a torção do cabo de aço, basta olhar o cabo de uma
certa distância:
5
Torção à Esquerda (S)
Os arames parecem estar sendo torcidos na direção contrária, ou seja, da
direita para a esquerda.
Cabo de aço torção à esquerda
Torção à Direita (Z)
Os arames parecem estar sendo torcidos na direção que um relógio flui,
ou seja, da esquerda para a direita.
Cabo de aço - Torção à direita
6
Existe também outras duas formas de torção: Regular e Lang.
Torção Regular
Na torção Regular, os arames que formam as pernas são torcidos em
sentido oposto a torção das pernas, assim ele se tornam mais fáceis de trabalhar,
diminui a possibilidade de formação de gaiolas e são mais resistentes ao
aplastamento e distorção, mesmo não tendo fixas as suas extremidades.
Torção Regular a direita Torção Regular a esquerda
Torção Lang
Já na torção Lang os arames que formam as pernas são torcidos no
mesmo sentido da torção das pernas, ficando mais flexíveis e resistentes à abrasão
e a fadiga, porém, apresentam a tendência de distorcer-se. Por este motivo,
somente devem ser aplicados quando ambos os extremos do cabo estão fixos, e
não permitem giros sobre si mesmo.
Torção Lang a direita Torção Lang a esquerda
7
TIPOS DE ALMAS
Na construção mais adequada, é importante que sejam especificadas as
características de construção, como: número de pernas, número de arames por
perna, a sua composição e o tipo de alma.
Alma do cabo de aço é a parte interna sobre a qual são torcidas as pernas no
fechamento. A alma do cabo de aço pode ser de 4 tipos distintos: fibra, aço, cabo de
aço e polipropileno.
Construção de um cabo de aço
8
Alma de Fibra (AF)
A alma de fibra (natural) dá uma flexibilidade maior ao cabo de aço,
porem menor resistência à tração, quanto maior sua resistência menor sua
flexibilidade. Não recomendada para ambientes de muita umidade e altas
temperaturas. Ela pode ser feita de (sisal, rami).
Alma de Fibras Artificiais (AFA)
A alma de fibra (sintética) pode ser fabricada com polímeros, geralmente
polietileno ou polipropileno. A diferença entre a alma de fibra natural (AF) é a maior
resistência à deterioração da AFA, uma vez que a fibra natural é composta por
material orgânico que possui maior facilidade de deterioração do que os polímeros.
Alma de Aço (AA)
Alma de Aço formado por Cabo Independente (AACI)
As almas de aço garantem maior resistência aos amassamentos e
aumentam a resistência à tração. A alma de aço pode ser formada por uma perna do
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 e 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. Assim
garante maior resistência, a corrosão, agua e substancias.
9
CLASSIFICAÇÃO CONSTRUTIVA
Resistência
A resistência teórica dos cabos é determinada pela soma da resistência
dos arames que o compõe, excluindo as almas dos mesmos, que sejam de aço ou
de fibra. A carga de ruptura mínima do cabo de aço é obtida através da carga de
ruptura teórica, multiplicada por um fator que varia conforme as diversas classes de
cabos de aço.
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 medida é determinada em laboratório, através do ensaio de
tração 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.
O fator de segurança é a relação entre a carga de ruptura mínima do cabo e a carga
de trabalho.
Um fator de segurança adequado garantirá:
Segurança na operação de movimentação de carga;
Desempenho e durabilidade do cabo de aço.
A carga de trabalho de um cabo em movimento é 1/5 de sua carga de ruptura
mínima.
10
MÓDULO DE ELASTICIDADE
O módulo de elasticidade de um cabo de aço aumenta durante a vida do mesmo em
serviço, dependendo de sua construção e condições sob as quais é operado, como
intensidade das cargas aplicadas, cargas constantes ou variáveis, flexões e
vibrações às quais o mesmo é submetido.
O módulo de elasticidade é menor nos cabos novos ou sem uso, sendo que, para
cabos usados ou novos pré-esticados, o módulo de elasticidade aumenta
aproximadamente 20%.
INSPEÇÃO E CRITÉRIOS DE SUBSTITUIÇÃO
A inspeção em cabos de aço é de vital importância para uma vida útil
adequada e segura. Além da Inspeção de Recebimento, outras duas inspeções
devem ser realizadas, a Inspeção Visual e a Inspeção Periódica.
Inspeção Visual
A inspeção Visual deve ser realizada diariamente nos cabos de aço usados
em equipamentos de movimentação de carga e antes de cada uso para 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 de aço inspecionado por uma
pessoa qualificada.
Inspeção Periódica
A frequência da Inspeção Periódica deve ser definida por fatores como: tipo
do equipamento, condições ambientais, condições de operação, resultados de
inspeções anteriores e tempo de serviço do cabo de aço. Para os laços de cabos de
aço, esta inspeção deve ser feita em intervalos não excedendo a seis meses,
11
devendo ser mais frequente quando o mesmo aproxima-se do final da vida útil. É
importante que os resultados das inspeções sejam 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 seu desempenho
devem ser considerados. Os fatores a serem verificados durante a inspeção são:
Número de arames rompidos
A ruptura de arames normalmente ocorre por abrasão ou por fadiga de
flexão. Pode ocorrer tanto nos arames externos quanto internos, caso o cabo de aço
possua alma de aço. As rupturas externas podem ocorrer no topo das pernas ou na
região de contato entre as pernas (vale) sendo esta, junto com as rupturas de
arames da alma, as mais críticas. A localização da ruptura e número de arames
rompidos em um passo, devem ser registrados. Deve-se observar se as rupturas
estão distribuídas uniformemente ou se estão concentradas em uma ou duas pernas
apenas. Neste caso há perigo das pernas se romperem.
Desgaste por abrasão
A abrasão dos arames externos é causada pelo atrito do cabo, sob
pressão, com os canais das polias e do tambor e pode ser acelerada por
deficiências de lubrificação. Mesmo que o arame não se rompa, o seu desgaste
promoverá a perda de capacidade de carga do cabo de aço através da redução de
área metálica, tornando o seu uso perigoso.
Uma forma de avaliar o desgaste de um cabo de aço é através da medição do seu
diâmetro.
12
Corrosão
A corrosão diminui a capacidade de carga através da redução da área
metálica do cabo de aço, além de acelerar a fadiga. Pode ser detectada
visualmente, quando se apresenta na parte externa do cabo de aço.
A detecção da corrosão interna é mais difícil, porém, alguns indícios podem indicar
sua existência:
Variação no Diâmetro do Cabo: Nos pontos de dobra do cabo de aço, como polias,
geralmente ocorre a redução do diâmetro. Em cabos de aço ou cordoalhas para uso
estático é comum o aumento de diâmetro devido ao aumento da oxidação.
Aproximação Entre Pernas: Frequentemente combinada com arames rompidos nos
vales.
Escolha do cabo
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. Em consequência, escolher-se-á uma
composição com arames finos quando prevalecer o esforço à fadiga de dobramento,
e uma composição de arames externos mais grossos quando as condições de
trabalho exigir grande resistência à abrasão.
13
LUBRIFICAÇÃO
A lubrificação dos cabos é muito importante para sua proteção contra a corrosão e
também para diminuir o desgaste por atrito pelo movimento relativo de suas pernas,
dos arames e do cabo de aço contra as partes dos equipamentos como, por
exemplo, polias e tambores. 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 fazer uma nova lubrificação
periodicamente.
Caso não seja realizado um plano de lubrificação adequado, o cabo de aço estará
sujeito à:
Ocorrência de oxidação com porosidade causando perda de área metálica e,
consequentemente, perda de capacidade de carga;
Os arames começam a ficar quebradiços devido ao excesso de corrosão;
Como os arames do cabo de aço movimentam-se relativamente uns contra os
outros, durante o uso, ficam sujeitos a um desgaste por atrito. A falta de
lubrificação intensifica o desgaste, causando a perda de capacidade do cabo
de aço provocada pela perda de área metálica;
A porosidade também provoca desgaste interno dos arames, resultando em
perda de capacidade de carga.
A lubrificação de um cabo de aço é tão importante quanto a lubrificação de uma
máquina.
Não é indicado utilizar óleo queimado para lubrificar um cabo de aço, pois o mesmo
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.
14
Um lubrificante adequado para cabo de aço deve possuir as seguintes
características:
Ser quimicamente neutro;
Possuir boa aderência;
Possuir uma viscosidade capaz de penetrar entre as pernas e outros arames;
Ser estável sob condições operacionais;
Proteger contra a corrosão;
Ser compatível com o lubrificante original.
Antes de ser realizada uma nova lubrificação, o cabo deve ser limpo com escova de
aço para remover o lubrificante velho e crostas contendo partículas abrasivas. Não é
indicado utilizar solventes, pois os mesmos removem a lubrificação interna, além de
deteriorar a alma de fibra.
Devido ao pequeno espaço entre os arames das pernas e das pernas no cabo de
aço, durante a nova lubrificação, o lubrificante aplicado terá dificuldade em penetrar
completamente no cabo de aço.
Como regra geral, a maneira mais eficiente e econômica de realizar uma nova
lubrificação, é através de um método que aplique o lubrificante continuamente
durante a operação do cabo como: imersão, gotejamento e pulverização.
Recomenda-se que o ponto de aplicação do lubrificante seja preferencialmente onde
o cabo de aço passe por polias ou tambores, pois nesse momento ocorre uma
abertura entre as pernas na parte superior do cabo de aço, favorecendo a
penetração do lubrificante.
15
SEGURANÇA NO USO
O cabo de aço deve ser manuseado com cuidado a fim de evitar estrangulamento
(nó), provocando uma torção prejudicial.
Nunca se deve permitir que o cabo de aço forme um laço, conforme demonstrado na
figura 1. Porém, se o laço for desfeito (aberto) imediatamente um nó poderá ser
evitado.
Com o laço fechado (figura 2), o dano está feito e a capacidade de carga do cabo de
aço comprometida, estando o mesmo fora das condições de uso.
16
O resultado do nó pode ser visto abaixo (figura 3). Mesmo que os arames individuais
não tenham sido prejudicados, o cabo de aço perde sua forma adequada. Com os
arames e as pernas fora da posição, o cabo de aço está sujeito à tensão desigual,
expondo o mesmo à ruptura por sobrecarga além de causar desgaste excessivo às
pernas deslocadas. Mesmo que um nó esteja aparentemente endireitado, o cabo de
aço nunca poderá render o desempenho máximo. O uso de um cabo de aço com
este defeito é perigoso, podendo causar acidentes.
Para se evitar o nó durante o desenrolamento do cabo de aço, a bobina deverá ser
colocada em um eixo horizontal sobre dois cavaletes, na qual a mesma gire em
torno de seu eixo, conforme mostrado na figura 4.
17
Pode-se também desenrolá-lo por meio de uma mesa giratória, como mostrado na
figura 5.
O importante é que no desenrolamento, a bobina sempre gire em torno de seu eixo
e nunca o cabo de aço gire em torno do eixo da bobina conforme mostra a figura 6.
18
CONCLUSÃO
Concluímos que o cabo de aço é um elemento usado em diversas áreas, utilizado em diversos equipamentos, com maior atividade na indústria.
Um cabo de aço é formado por arame, perna e alma, podendo esta última, ser de fibra ou aço.
Dimensionado corretamente, o cabo de aço pode trabalhar com pequenas cargas ou cargas muito elevadas.
A manutenção e certos cuidados são essenciais para seu bom funcionamento.
19
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
MELCONIAN, Sarkis. Elementos de Máquinas. 9 ed. São Paulo: Erica 2009
Cabos de Aço. Disponível em:
http://www.siva.com.br/cabos-de-aco/
Acesso: em 21 Set. 2015
Propriedades dos Cabos de Aço. Disponível em:
http://inspecaoeensaios.blogspot.com.br/
Acesso: em 23 Set. 2015
Cabo de Aço. Disponível em:
http://www.pt.wikipedia.org/wiki/Cabo_de_aço
Acesso: em 25 Set. 2015
Manual Técnico de Cabos. Disponível em:
http://www.internacionalcabos.com.br/CatalogoCimaf.pdf
Acesso: em 25 Set. 2015
20