Cabos de aço ATUAL

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Cabos de aço
Instituto de Ensino Superior FUCAPI
Coordenação de Graduação
Engenharia Mecânica 
Cristopher Snaider Puse Nina
Gerson Kenji Rocha Nakajima
Tiago de Lucas Araújo de Jesus
Mecânica dos Sólidos
Manaus
2018
INTRODUÇÃO
Como praticamente toda tecnologia moderna que conhecemos, o cabo de aço dos dias de hoje foi inventado pelos alemães e teve seu "boom" na época das grandes guerras mundiais, pois houve a necessidade de prender as minas e bombas aquáticas ao fundo do mar.
Mais de 28 milhões de metros de cabo de aço foram usados para estes fins.
CONCEITO
É um tipo de corda feita de vários arames de aço enrolados em forma de hélice. Quando foi inventado, era comum a utilização de ferro forjado na fabricação destes arames, porém nos dias de hoje o aço é o material utilizado para a fabricação deste produto.
Historicamente, o cabo de aço evoluiu das correntes de aço, uma vez que as mesmas apresentaram falhas para diversas utilizações.
CONSTRUÇÕES
A especificação de um determinado tipo de cabo de aço - incluindo o número de arames por perna, o número de pernas, e a torção - possui um padrão normatizado.
Atualmente, existem 8 tipos de construção das pernas de um cabo de aço (além de cordoalhas): 6x7, 6x19, 6x25, 6x36, 6x37, 6x41, 8x19 e 19x7.
O primeiro número indica a quantidade de pernas, e o segundo a quantidade de arames que formam as pernas.
TORÇÕES
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, direita. Regular ou Lang.
TIPOS DE ALMA
A alma é a parte central do cabo.
Esta alma pode ser de fibra (natural ou sintética) chamada de AF quando de fibra natural e de AFA para alma de fibra sintética, ou de aço (formada também por arames) chamada de AA (alma de aço constituída por uma perna) ou AACI (alma constituída por um outro cabo independente).
A alma de fibra dá uma maior flexibilidade ao cabo de aço, porém menor resistência à tração, enquanto a alma de aço dá uma maior resistência à tração, porém menor flexibilidade.
Tipos de cabo de aço
Galvanizado;
Inoxidável;
Polido;
Revestido;
Cordoalha.
Cabo de aço polido
São fabricados a partir de arames de aço convencionais e geralmente cobertos com uma camada externa de graxa de proteção. São os tipos mais comuns de cabos de aço fabricados.
São cabos de aço que normalmente serão utilizados em operações onde está sujeito à atritos durante a operação como em gruas, pontes rolantes, guindastes e elevadores.
Não indicados para fins onde o cabo permanecerá permanentemente exposto ao tempo/ambiente. 
Cabo de aço inoxidável
São cabos de aço fabricados e destinados para aplicações que exigem uma alta resistência à corrosões.
É indicado para a utilização em ambientes onde exista o ataque de substâncias corrosivas ao aço, tais como ácidos sulfúricos.
Fabricados a partir de aço inoxidável, seu custo acaba sendo mais elevado que os demais tipos de cabos de aço. 
Cordoalha
São cabos também produzidos de arame de aço e muitas vezes confundidas com o cabo de aço propriamente dito, porém, possuem uma grande diferença: são produzidas com arames de aço mais densos e com menos "fios" do que os cabos de aço.
A formação da mesma é totalmente helicoidal. Por este motivo, as cordoalhas são mais rígidas e utilizadas geralmente para estais e tirantes.
 Na agropecuária as cordoalhas são bastante utilizadas nos currais. As cordoalhas podem também ser utilizadas para fins elétricos.
Fatores que influenciam na vida útil do cabo
 Oxidação;
Torção;
• Redução de Diâmetro;
• Arames Rompidos.
Manutenção de cabos de aço
Muitas vezes é entendido que a “inspeção” é limitada apenas ao cabo de aço, porém a mesma deve ser estendida à todas as partes do equipamento que tenham contato com o cabo ou seja, durante a inspeção do cabo, devemos inspecionar também as partes do equipamento como polias, tambores, etc.. onde o mesmo trabalha.
Manutenção de cabos de aço
Limpeza e lubrificação;
Tensão dos cabos de tração (equalização de tensão);
Critérios de condenação de cabos de tração; 
Os cabos de aço de tração para elevadores são cabos especiais, fabricados para este fim, e são construídos com a designação 6x19 ou 8x19 “Seale”, ou seja, são compostos por seis ou oito pernas/tranças de dezenove fios cada. Estes cabos possuem, ainda, uma alma de fibra natural identificada pela sigla AF, ou então, uma alma de aço formada por uma perna identificada como AA. O tipo mais usado é o com alma de fibra natural. Os diâmetros mais comuns em elevadores são os seguintes: 3/8” (9,5 mm), 1/2" (13 mm), 5/8” (16 mm). 
As últimas normas da ABNT que tratam sobre inspeção de elevadores são as NB 129/130:55, datadas de 1955. A ABNT está em processo de revisão e atualização destas normas, o que certamente definirá os procedimentos de inspeção e avaliação de cabos de aço de tração. 
Limpeza e lubrificação
Os cabos de aço de tração devem ser mantidos limpos e lubrificados. A alma de fibra natural dos cabos novos vem impregnada de óleo, o que preserva os mesmos durante o período de armazenagem, garante a lubrificação necessária durante certo tempo de funcionamento do elevador e protege contra a corrosão. A manutenção preventiva deverá verificar quando a lubrificação deverá ser renovada. 
Cabos de tração limpos e com a lubrificação adequada previnem o desgaste prematuro dos mesmos e dos gornes da polia, evitando gastos significativos com a sua substituição. 
Limpeza e lubrificação
Para que a inspeção dos cabos de aço de tração possa ser feita corretamente, é imprescindível que os mesmos estejam limpos, sem borra (mistura de poeira e óleo) e incrustações. 
Existem lubrificantes especialmente desenvolvidos para cabos de tração e sua aplicação deverá ser superficial, evitando o excesso que pode causar deslizamento. Os fabricantes dos cabos de tração poderão indicar os lubrificantes adequados e os métodos para a sua aplicação. 
Inspeções
1º Inspeção Frequente
Este tipo de inspeção visa detectar danos como: dobras, amassamento, gaiola de passarinho, perna fora de posição, alma saltada, grau de corrosão, pernas rompidas, entre outros, que possam comprometer a segurança do mesmo. Este tipo de inspeção é feita através de análise visual e deve ser realizado pelo operador do equipamento ou outra pessoa responsável no início de cada turno de trabalho. Caso seja detectado algum dano grave ou insegurança quanto às condições do cabo, o mesmo deve ser retirado e submetido à uma inspeção periódica.
Inspeções
2º Inspeção Periódica
Este tipo de inspeção visa uma análise detalhada das condições do cabo de aço.
A frequência desta inspeção deve ser determinada por uma pessoa qualificada devendo estar baseada em fatores tais como: a vida média do cabo determinada pela experiência anterior, agressividade do meio ambiente, relação entre a carga usual de trabalho e a capacidade máxima do equipamento, frequência de operação e exposição a trancos. As inspeções não precisam necessariamente ser realizadas em intervalos iguais, e devem ser mais frequentes quando se aproxima o final da vida útil do cabo.
É importante que esta inspeção abranja todo o comprimento do cabo, dando foco nos trechos onde o cabo trabalha nos pontos críticos do equipamento.
ABNT NBR 14712
Caso especial- elevadores
A linha de cabos de aço 8x19 caracteriza-se por sua alta flexibilidade e elevado fator segurança voltado para elevadores de passageiros.
Os cabos de aço da classe 8x19 normalmente são fabricados em alma de fibra e devido a esta família possuir um maior número de pernas do que os cabos de aço convencionais;
a alma deste cabo também possui uma área maior tornando o cabo de aço mais propenso a amassamentos.
Cabos de aço - elevadores
A) Cabo de tração
B) Cabos de compensação 
C) Cabo limitador de velocidade
ESTUDO DE CASO
Um elevador com carga máxima de 8 pessoas (560 Kg), acrescentado o peso da cabine (140 Kg), logo a CARGA DE TRABALHO será de 700 Kg.*todos os valores-base de tabela serão os definidos pela CIMAF Brasil.
Tipo de cabo
A) Cabo de tração: 8x19 Seale, alma de fibra (AF), torção regular, polido, pré-formado, lubrificação controlada e resistência dos arames especiais para elevador.
B) Cabos de compensação 
 C) Cabo limitador de velocidade
1º Passo
Escolha da aplicação
Fator de segurança
2º Passo: Escolha do fator de segurança(FS)
CÁLCULO
3º Passo: Transformando para Newtons, tem-se:
 CT = 700 * 9,81 
CT = 6867 N
Através da Carga de trabalho (CT) é possível achar a CARGA DE RUPTURA MÍNIMA (CRM):
CRM = FS * CT
CRM =12 * 6867 
CRM = 82404 N
CRM= 82, 404 kN
Como 1 kn = 0,101972 tF
Logo CRM equivale a 8,402 tF
Carga de ruptura mínima
4º Passo: Determinação de acordo com a tabela de CRM
Deformação elástica do cabo de aço
5º passo
Quando em funcionamento, o cabo de aço, ocorre uma deformação circunscrita na equação:
Em que P é a força (N) aplicada ao cabo e I o comprimento (mm), área metálica (Am) a área (mm²) metálica do cabo, E o módulo de elasticidade e o a deformação plástica (mm).
Determinação do fator F
6ª passo: 
Para calcular a área metálica deve-se encontrar o Fator “F” tabelado:
Am = F * d²
Am = 0,359 * 13²
Am = 60, 671 mm²
Módulo de Elasticidade
7º passo: Para a classe 8x19, temos que E = 6500 à 7500 kgf/mm², portanto:
= (6867 * 50000) / (60, 671*68646,55)
= 82, 439 mm 
P= 6867 N
L= 50 m de cabo
E=7000 Kgf/mm²
E= 68646, 55 N/mm²
Diâmetro do tambor
Dmin = 26 x 13
Dmin = 338 mm
8º passo