Cabos de Aço

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Disciplina: Mecânica Aplicada
Engenharia Mecânica
CLEBER GRANATO DE FARIA
Assunto: Cabos de Aço
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Os cabos de aço são amplamente usados em maquinaria de 
elevação. Comparado às correntes eles possuem as seguintes 
vantagens:
• Maior leveza;
• Menor suscetibilidade a danos devido a solavancos;
• Operação silenciosa, mesmo em altas velocidades;
• Maior confiança em operação.
Órgãos flexíveis de elevação
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Nas correntes o rompimento ocorre repentinamente, enquanto que 
nos cabos de aço os fios externos, sujeitos a desgastes mais 
intensos e rompem-se antes que os fios internos. Como resultado, 
os cabos de aço tornam-se esfiapados muito antes da ruptura e 
devem ser imediatamente substituídos. Os cabos de aço custam 
menos que as correntes mas necessitam de maiores tambores, o 
que torna todo o mecanismo de elevação mais pesado e 
inconveniente.
Órgãos flexíveis de elevação
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Os cabos de aço são elementos flexíveis, constituintes básicos dos 
aparelhos de suspensão de carga e compostos essencialmente de 
fios de aço de alta resistência, formando cordões ou pernas que 
envolvem um núcleo central chamado alma. Este núcleo central 
geralmente é de cânhamo, que suporta e lubrifica os cordões. 
Quando o cabo é submetido ao calor, um núcleo de aço ou de 
cordão de fios de aço deve ser utilizado.
Cabos de Aço
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Constituição
É constituído de alma e perna. A perna se compõe de 
vários arames em torno de um arame central.
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Construção
O cabo pode ser construído de uma ou mais operações, 
dependendo do número de fios da perna. Exemplo: 
um cabo de aço 6 por 19 significa que uma perna de 6 
fios é enrolada com 12 fios em duas operações, 
conforme segue:
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Construção
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Construção
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Os cabos de aço são fabricados utilizando dois tipos de 
enrolamento.
O entrelaçado regular, que tem o fio torcido em uma direção para 
formar os cordões, e os cordões torcidos na direção oposta pra 
formar o cabo. Desta forma, os fios visíveis são aproximadamente 
paralelos ao eixo do cabo. Estes tipos de cabo não enroscam nem 
distorcem e são fáceis de manusear.
Cabos de Aço
Entrelaçado Regular
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O entrelaçado concordante (Lang) têm os fios e os cordões 
torcidos na mesma direção, portando, os fios externos correm 
diagonalmente paro eixo do cabo. Estes cabos são mais resistentes 
ao desgaste por abrasão e falha decorrente de fadiga que os 
regulares, porém são propensos a enroscar e distorcer.
Cabos de Aço
Entrelaçado Lang
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A designação dos cabos é dada pelo diâmetro, número de cordões 
e fios por cordão.
Exemplo: corda de reboque de 28 mm x 6 x 7. Ou seja, o cabo tem 
28 mm de diâmetro, seis pernas e 7 fios por perna.
Cabos de Aço
Seção do Cabo 
28 mm x 6 x 7
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Cabos de Aço
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Cabos de Aço
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Diâmetro do Cabo de Aço
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O passo de um cabo é a distância na qual uma perna dá 
uma volta completa em torno da alma do cabo.
Cabos de Aço
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Distribuição
É a maneira como estão dispostos os 
arames nas pernas. É um dos fatores 
que define o tipo de cabo mais adequado 
a um determinado uso.
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Tipos de Distribuição
Seale: As camadas são alternadas com fios grossos 
e finos, em coroas alternadas com fios externos 
mais grossos, aumentando a resistência ao 
desgaste, mas é menos flexível. 
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Tipos de Distribuição
Filler : as pernas contêm fios de diâmetro pequeno 
que são utilizados como enchimento dos vãos, dos 
fios grossos. Apresenta boa flexibilidade e boa 
resistência ao desgaste e amassamento.
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Tipos de Distribuição
Warrington : as pernas são construídas com duas 
bitolas intercaladas de arames na mesma coroa. É 
mais flexível e menos resistente ao desagaste.
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Tipos de Almas
As almas de cabos de aço podem ser 
feitas de vários materiais, de acordo com 
a aplicação desejada.
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Tipos de Almas
Alma de fibra : é o tipo mais utilizado para cargas 
não muito pesadas. As fibras podem ser 
naturais (AF) ou artificiais (AFA).
 Não se deterioram em 
contato com agentes 
agressivos;
 São obtidas em maior 
quantidade;
 Não absorvem umidade;
 São mais caras;
 São utilizadas somente 
em cabos especiais.
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Cabos de Aço
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Cabos de Aço
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Cabos de Aço
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O ângulo não deve exceder 1º30’ quando o 
enrolamento é feito em um tambor liso (sem 
canais) e 2º quando tiver canais (figura ao lado)
Diâmetro do Cabo de Aço
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As principais vantagens deste tipo de cabo são:
1. Nos cabos não pré-formados os fios e as pernas tendem a endireitar-se, e a 
força necessária para mantê-los em posição provoca tensões internas.
2. O manuseio é muito facilitado pela ausência de tensões internas.
3. O equilíbrio do cabo é garantido, dividindo-se a carga em partes iguais 
entre as pernas.
4. O manuseio é mais seguro, não tendendo a escapar das mãos.
5. Quando o fio se quebra, ele fica na sua posição, não se dobrando para fora, 
o que tornaria perigoso seu manuseio.
Cabos Pré-formados
Nos cabos pré-formação cada fio e cada perna são submetidos a 
um processo adicional que faz com que estes fiquem torcidos 
na forma helicoidal, sendo colocados dentro do cabo na sua 
posição natural, com um mínimo de tensões internas.
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Seleção de cabos de aço
A operação dos cabos envolvem fenômenos extremamente 
complexos, os quais, em grande parte, são indeterminados.
Fios individuais em cabos curvos carregados suportam uma 
pressão complexa constituída por tensões de tração, flexão e 
torção, combinadas com compressão mútua, deslizamento dos fios 
e pernas resultando em somente um certo grau de aproximação na 
determinação das tensões desenvolvidas. Por outro lado quando 
passam por polias e tambores, os fios externos são submetidos à 
abrasão.
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Seleção de cabos de aço
Experimentos tem mostrado que a vida do cabo é altamente 
afetada pela fadiga, sendo esta inversamente proporcional ao 
número de flexões. Uma flexão é a transição do cabo de uma 
posição reta para uma posição curva e/ou pela transição de uma 
posição curva para uma reta. Sendo que para flexões em sentido 
contrário o efeito considerado é duplo.
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O número de flexões é determinado pela quantidade 
de pontos em que o cabo entra e sai da polia e/ou 
tambor, sendo as flexões em um mesmo sentido 
equivalentes a flexão simples e a flexão em sentidos 
variáveis a uma flexão dupla.
Número de flexões
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A vida do Cabo também pode ser 
determinada a partir da relação entre 
o diâmetro da polia ou tambor pelo 
diâmetro do cabo ou do fio. Assim 
para uma certa quantidade de 
flexões sofridas, uma relação entre o 
diâmetro da polia ou tambor pelo 
diâmetro do cabo deve ser 
respeitada. Estes valores são 
apresentados na tabela ao lado. 
Número de flexões 
x 
relação D/d. 
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P
er
d
a
d
e 
re
si
st
ên
ci
a 
p
er
ce
n
tu
al
Razão D/d
Perda de resistência percentual devido a diferentes razões D/d 
obtidas por teste padronizado em cabos das classes 6 x 19 e 6 x 17.
Perda de carga em função da 
relação entre D/d
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Quando um cabo passa ao redor de uma roldana ocorre 
flexão. A tensão em um fio neste cabo pode ser 
calculada como se segue.
Eliminando M e resolvendo para a tensão, temos:
onde e é o diâmetro do fio.
onde é o módulo de elasticidade do cabo.
Tensão no cabo
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Onde 
Uma tração no cabo com a mesma tensão de tração que a flexão 
daroldana é chamada de carga equivalente de flexão Fb dada por
Seleção dos cabos
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A primeira consideração ao selecionar um cabo é determinar a 
carga estática que é composta por:
• O peso conhecido
• Cargas adicionais causadas por paradas súbitas ou arrancadas
• Cargas de choque
• Atrigo de mancal em roldanas
Um cabo pode falhar devido à carga estática, porém, falhas dessa 
natureza geralmente são culpa do operador que permitiu que o 
cabo fosse submetido a cargas para as quais ele não foi projetado.
Carga equivalente
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A soma destas cargas pode ser comparada à resistência máxima do 
cabo e com a utilização de um fator de segurança adequado, 
determinar o cabo a ser usado em uma certa aplicação.
Na tabela abaixo são listados fatores de segurança mínimos para 
algumas situações de projeto. Aqui o fator de segurança é definido 
como 
n =
Fu
Ft
onde Fu a carga máxima do fio e Ft a máxima carga de tração.
Seleção dos cabos
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Fatores de segurança mínimos
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A próxima consideração é a vida ao desgaste do cabo e das 
roldanas. A quantidade de desgaste que ocorre depende da pressão 
do cabo exerce nas roldanas, que é chamada de pressão de suporte 
e é dada por: 
Onde
• F = força de tração no cabo
• d = diâmetro do cabo
• D = diâmetro da roldana
Na tabela abaixo são listadas pressões admissíveis para alguns 
materiais. Porém, estas devem ser utilizadas apenas como um 
indicador grosseiro.
Pressão de suporte
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Máximas pressões admissíveis 
de suporte de cabos em 
roldanas (em MPa)
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Número de flexões até a falha (milhões)
R
az
ão
 p
re
ss
ão
-r
es
is
tê
n
ci
a,
 1
0
0
0
p
/S
u
Relação entre a vida de fadiga em 
cabos de aço versus pressão na 
roldana
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Observa-se pelo comportamento do cabo submetido a fadiga que o 
cabo terá uma vida longa se a razão p/Su for menor que 0,001. 
substituindo-se essa razão na equação da pressão de suporte temos,
Onde Su é a resistência máxima do fio.
Fadiga em cabos de aço
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Dividindo-se ambos os lados da equação da pressão de suporte 
pela resistência máxima dos fios Su e resolvendo para F
Ff é interpretado como a tração de fadiga permissível à medida que 
o fio é flexionado um número de vezes correspondente a p/Su .
Alguns valores para Su são listados abaixo:
Aço Alta resistência
Aço média resistência
Aço fundido ultra resistente
Aço Fundido
1378 MPa
1206 MPa
1102 MPa
965 MPa 
Fadiga em cabos de aço
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O fator de segurança em fadiga pode ser definido como:
Sendo que Ff é a resistência de tração do cabo sob flexão e Ft é a 
tração no lugar onde o cabo está flexionado
O fator de segurança em carregamento estático pode ser definido 
como:
Sendo que Fb é a tração no cabo equivalente à produzida por 
flexão.
Fatores de segurança
𝑛𝑓 =
Ff
Ft
𝑛𝑠 =
𝐹𝑢
𝐹𝑡
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Onde
• W = peso na extremidade do cabo, N
• m = número de cabos de aço suportando a carga
• w = peso/metro do cabo de aço, N/m
• l = comprimento suspenso do cabo, m
• a = máxima aceleração/desaceleração experimentada, m/s2
• g = aceleração da gravidade, m/s2
Para cargas com aceleração/desaceleração, a tração Ft no cabo é 
dada por
Tração para cargas aceleradas
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Propriedades úteis
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Um içador de mina utiliza um cabo de aço monitor 
6 x 19 de 50 mm de diâmetro. O cabo é utilizado 
para puxar cargas de 36 kN a 145 m abaixo. O 
tambor possui um diâmetro de 1,8 m, as roldanas 
são de aço fundido de boa qualidade e a menor 
possui 1 m de diâmetro
(a)Utilizando uma velocidade de içamento máxima de 6 m/s e 
uma aceleração de 0,6 m/s2, calcule as tensões no cabo.
(b)Calcule os vários fatores de segurança
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Um pequeno guincho elétrico de uma tonelada deve ser 
projetado para operar como uma talha de baixa velocidade de 
levantamento de carga, por sobre a cabeça, para uma loja de 
máquinas pequenas. Dois cabos de aço são usados para
suportar a carga que esta conectada a uma polia que se move verticalmente 
com um gancho de rotula, como mostrado na figura. A vida de projeto 
desejada para o cabo de aço é de 2 anos e, aproximadamente, 15 elevações 
por hora, 8 horas por dia e 250 dias por ano. Selecione o diâmetro de um 
cabo 6 X 37. Ocasionalmente, pode ocorrer que cargas sejam aplicadas 
subitamente. Ainda, especifique o diâmetro da polia. Os padrões de 
segurança locais exigem um fator de segurança de 5 baseado na resistência 
última.
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RUDENKO, N. Máquinas de elevação e transporte. Livros Técnicos e 
Científicos editora, SA, 1976.
BRASIL, Haroldo Vinagre. Máquinas de levantamento. Rio de Janeiro: 
Guanabara Dois, 1985.
BUDYNAS, Richard G.; NISBETT, J. Keith. Elementos de máquinas de 
Shigley. AMGH Editora, 2009.
Bibliografia