Dimensionamento-de-cabo-de-aco-

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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 deseus 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
da
E=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
F
p
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.