Por: Fernando Fuertes (*)

Há uma grande variedade de equipamentos de movimentação de cargas que utilizam cabos de aço. A demanda das indústrias ao longo dos últimos anos exigiu máquinas mais velozes, maiores, mais leves, com maior carga de trabalho e ruptura, além de maior performance e tecnologia. Para tal, foram necessários investimentos em pesquisa e desenvolvimento por parte dos fabricantes de cabos de aço, buscando o aumento de performance e da carga de ruptura, através da otimização das construções de cabo, ligas de aço e processos de fabricação, dentre outros. A norma técnica internacional de fabricação dos cabos de aço é a ABNT NBR ISO 2408.

Todos esses equipamentos possuem ou deveriam possuir, em sua documentação ou manual de operação, os certificados de fabricação dos cabos de aço originais. Esses certificados contêm as especificações técnicas completas para a futura reposição. Muitas empresas não acessam ou não possuem esses documentos e, no momento da falha do componente, recorrem ao mercado munidas apenas do diâmetro ou de uma foto do cabo instalado no equipamento – colocando em risco a operação pela possível substituição errônea do produto original.

Muitos profissionais usuários também não estão atualizados tecnicamente para realizar a inspeção e a devida manutenção destes produtos, elevando desta forma o risco de falhas e a substituição prematura dos mesmos.  A inspeção dos cabos de aço instalados em equipamentos deverá ser realizada em conformidade com a norma ABNT NBR ISO 4309.

A especificação técnica dos cabos de aço de equipamentos é composta pelos seguintes tópicos:

Comprimento (em metros)

O comprimento do cabo de aço fornecido, sem nenhuma carga, deve ser equivalente ao comprimento especificado, sujeito às seguintes tolerâncias:

≤ 400m = 0 a +5%;

> 400 m e ≤ 1000 m:  0 a +20m

> 1 000 m:  0 a +2%

Diâmetro nominal (em mm)

O diâmetro prático do cabo de aço deverá ser medido com o paquímetro corretamente posicionado nas pernas do cabo de aço, de acordo com as ilustrações abaixo:

Devemos distinguir o diâmetro nominal e o diâmetro prático dos cabos. O diâmetro nominal do cabo de aço é um valor teórico acordado para o diâmetro do menor círculo circunscrevendo as pernas externas.O diâmetro prático do cabo é o diâmetro do menor círculo que envolve todas as pernas externas, conforme medido no próprio cabo. A faixa de tolerância para o diâmetro prático do cabo é especificada em normas nacionais e internacionais. De acordo com a norma ABNT NBR ISO2408, está entre 0% e + 5% (para diâmetros nominais de cabo ≥ 8mm)

Isso significa que o diâmetro prático do cabo na entrega não deve ser superior a 5% do diâmetro nominal do cabo. O diâmetro prático do cabo muda dependendo da carga aplicada. Portanto, o diâmetro efetivo do cabo deve, em casos críticos, ser medido em um cabo carregado com 5% da resistência à ruptura calculada.

Classes de cabos de aço

Os cabos de aço são divididos em dois grupos básicos:

Não resistentes à rotação (rotativos)

Resistentes à rotação (não rotativos)

Dentro de cada classe temos as construções onde basicamente teremos a variação do número de arames por perna.

O uso de cabos rotativos ou não rotativos dependerá da concepção do projeto da máquina. Pelo fato de termos arames torcidos entre si formando pernas e, na sequência, as pernas torcidas sobre uma alma formando o cabo, naturalmente, ao aplicarmos tensão no cabo acabado, haverá uma tendência de distorção no sentido contrário ao da torção inicial.

Esse fenômeno poderá ser cancelado com o equilíbrio de torque – o que é conseguido através do emprego de cabos de aço que possuam sentido de torção opostos. Fato esse que ocorre muito em pontes rolantes industriais e em guindastes móveis portuários sob pneus, onde são empregados cabos com torção esquerda e direita simultaneamente, porém sem sobreposição de camadas no tambor.

Nos guindastes de lança telescópica, utiliza-se apenas um cabo de aço no tambor principal, porém do tipo não rotativo (resistente à rotação). Neste caso, o equilíbrio de torque é obtido no próprio projeto e construção do cabo, onde temos a alma com torção em um sentido e as pernas externas no sentido oposto, conforme a ilustração abaixo.

Tipos de alma

As almas têm a função de dar apoio e sustentação para as pernas externas. Evoluíram em sua construção com o passar dos anos e atualmente são um importante componente do produto final agregador de performance e carga de ruptura. Nos cabos de alta performance, são comumente compactadas e plastificadas para se evitar o contato metálico direto com as pernas dos cabos, a penetração de agentes externos tal como água, poeira, terra, preservando o lubrificante original em seu interior e melhorando a estabilidade estrutural do cabo.

AF – Alma de fibra (sisal)
AA – Alma de aço (perna de cabo de aço)
AACI – Alma de aço formada por cabo independente
AACI Plast – Alma de aço formada por cabo independente plastificada
AACI CompPlast – Alma de aço formada por cabo independente compactada plastificada

Tipo e sentido de torção

Há dois tipos de torção:   Regular ou Lang.

Nos cabos de torção regular, o sentido de torção dos arames das pernas é oposto ao sentido de torção das pernas do cabo e nos cabos de torção Lang, o sentido de torção dos arames das pernas é equivalente ao sentido de torção das pernas do cabo.

Cabos de torção regular ou lang à esquerda possuem as pernas perfazendo o sentido anti-horário (Z) e cabos de torção regular ou lang à direita possuem as pernas perfazendo o sentido horário (S).

Vantagens dos cabos de torção regular:

– Melhor estabilidade estrutural;
– Um maior número de fios partidos é permitido;
– Fácil identificação de fios partidos.

Vantagens dos cabos de torção lang:

– Melhor contato nas ranhuras das polias;
– Melhor resistência à abrasão;
– Melhor comportamento em tambores com enrolamento multicamada.

Tipo de acabamento (polido ou galvanizado)

Cabos de aço com acabamento polido não possuem tratamento anticorrosivo. Cabos de aço com acabamento galvanizado passam pelo processo de galvanização eletrolítica e possuem uma camada de zinco que garante proteção adicional contra a corrosão.

Faixa de resistência dos arames (1770-IPS, 1960-EIPS, 2160-EEIPS)

A resistência à tração de um arame é definida como a força máxima de tração que um arame pode suportar na direção longitudinal sem quebrar, dividido pela seção transversal do arame. A força de tensão nominal de um arame é um valor teórico, e a força de tensão real do arame não deve cair abaixo da resistência à tração nominal e só deve excedê-lo em limites definidos. Cabos de aço com resistência à tração nominal dos arames 1770 N / mm2, 1960 N / mm2 e 2160 N / mm2 são comumente usados.

Carga de ruptura mínima efetiva (tf)

A resistência à ruptura calculada de um cabo de aço é definida como a seção transversal metálica de um cabo de aço (a soma das seções individuais de todos os arames que compõem o cabo) multiplicada pela resistência à tração nominal do cabo de aço. A carga mínima de ruptura do cabo de aço é a força de ruptura calculada do cabo multiplicada pelo fator de rotação.

A carga real de ruptura de um cabo de aço é a resistência à ruptura do cabo, conforme determinado em um teste de tração. Um novo cabo de aço deve atingir uma força de ruptura real igual ou superior à resistência mínima à ruptura. A resistência à ruptura de um cabo de aço pode ser maior, aumentando a área metálica do cabo (por exemplo, usando pernas com fatores de enchimento maiores ou compactando as pernas), aumentando a resistência à tração dos fios individuais ou aumentando o fator de rotação do cabo. Isso também pode ser alcançado melhorando as condições de contato entre os elementos de cabo usando um preenchimento de plástico.

A norma ABNT NBR ISO 2408 traz as principais construções de cabo e suas tabelas de carga de ruptura mínima efetiva por faixa de resistência dos arames. Trata-se de valores mínimos aceitáveis, porém a carga de ruptura poderá variar entre diversos fabricantes, á depender da tecnologia empregada e diferentes tipos de matéria-prima.

Tipo de acabamento das extremidades

Existem diversos tipos de acabamento para as extremidades dos cabos de aço.  Em guindastes de lança telescópica, em geral as extremidades são fixadas na lateral do tambor com um soquete tipo cunha e a outra extremidade possui um “end stop” que é encaixada em um soquete de engate rápido ou também aplica-se o soquete cunha no moitão. Há outros tipos de terminações disponíveis e é de extrema importância mencionar a correta especificação técnica e seus detalhes dimensionais.

(*) Fernando Fuertes é Engenheiro, especialista em projeto, dimensionamento, cálculo e especificação de equipamentos de amarração e elevação de cargas com a utilização de cabos de aço, cintas sintéticas, correntes, olhais e seus acessórios com mais de 20 anos de experiência em operações de movimentação e transporte de cargas com vários cursos de especialização e inspeção feitos no Brasil e no exterior. Atualmente é gestor técnico na Amarração Serviços de Inspeção, Treinamento e Consultoria Técnica.  Sugestões e comentários enviar para fernando@amarracaodecargas.com.br

Leia também:

INSTALAÇÃO DE CABOS NA MOVIMENTAÇÃO DE CARGAS

A LUBRIFICAÇÃO DOS CABOS DE AÇO (PARTE 1)