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Máquinas de Elevação e Transportes Material Teórico Responsável pelo Conteúdo: Prof. Me. Marcelo Leonildo Teruel Revisão Textual: Prof.ª Dr.ª Selma Aparecida Cesarin Cabos de Aço • Cabos de Aço – Definição; • Aplicação; • Configuração, Construção, Composição, Alma e Torção; • Especificação do Cabo de Aço; • Manuseio, Inspeção, Deformação e Lubrificação; • Dimensionamento. • Compreender o conhecimento e o dimensionamento de um dos principais componentes de uma máquina de elevação e transporte de cargas: os cabos de aço ; • Apresentadar uma defi nição e uma classifi cação geral dos cabos de aço, suas característi- cas e utilizações. OBJETIVOS DE APRENDIZADO Cabos de Aço Orientações de estudo Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua formação acadêmica e atuação profissional, siga algumas recomendações básicas: Assim: Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e horário fixos como seu “momento do estudo”; Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo; No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você tam- bém encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados; Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus- são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e de aprendizagem. Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte Mantenha o foco! Evite se distrair com as redes sociais. Mantenha o foco! Evite se distrair com as redes sociais. Determine um horário fixo para estudar. Aproveite as indicações de Material Complementar. Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma Não se esqueça de se alimentar e de se manter hidratado. Aproveite as Conserve seu material e local de estudos sempre organizados. Procure manter contato com seus colegas e tutores para trocar ideias! Isso amplia a aprendizagem. Seja original! Nunca plagie trabalhos. UNIDADE Cabos de Aço Cabos de Aço – Definição Cabos de aço são elementos de transmissão que suportam cargas de tração (forças de tração), delocando tais cargas nas posições horizontais, verticais ou inclinadas. Figura 1 Fonte: Getty Images Figura 2 Fonte: Getty Images 8 9 Aplicação As aplicações para cabos de aço são muito variadas. Podem ser destacadas: • Construção civil; • Automobilística; • Madeiras; • Mineração; • Naval; • Pesca; • Petróleo; • Siderúrgica; • Usinas de açucar e álcool; • Equipamentos diversos. Figura 3 Fonte: Getty Images 9 UNIDADE Cabos de Aço Configuração, Construção, Composição, Alma e Torção Configuração Figura 4 Fonte: Adaptado do Catálogo CIMAF 10 11 Construção Construção é o termo empregado para indicar o número de pernas, o número de arames de cada perna e a sua composição como, por exemplo, o cabo 6 X 19 possui 6 pernas com 19 arames cada. Figura 5 – Cabo 1+6/12 Fonte: Adaptado de Catálogo CIMAF A Norma brasileira que contém especificações sobre cabos de aço é a NBR-6327. Composição Composição Normal: todos os arames possuem o mesmo diâmetro. Figura 6 Fonte: Adaptado de Catálogo CIMAF Composição Seale: existem pelo menos duas camadas adjacentes com o mes- mo número de arames. Nesta composição, todos os arames da camada externa possuem diâmetro maior para aumentar a resistência ao desgaste provocado pelo atrito. 11 UNIDADE Cabos de Aço Figura 7 Fonte: Adaptado de Catálogo CIMAF Composição Filler: possui arames muito finos entre duas camadas. Vantagens: aumenta a área de contato, a flexibilidade, a resistência ao amassa- mento e reduz o desgaste entre os arames. Figura 8 Fonte: Adaptado de Catálogo CIMAF Composição Warrington: composição na qual existe pelo menos uma camada constituída de arames de dois diâmetros diferentes e alternados. Vantagens: boa resistência ao desgaste e à fadiga. 12 13 Figura 9 Fonte: Adaptado de Catálogo CIMAF Composição Warrington-Seale: reúne as principais características de cada composição, proporcionando ao cabo alta resistência à abrasão conjugado com alta resistência à fadiga de flexão. Figura 10 Fonte: Adaptado de Catálogo CIMAF Alma A alma de um cabo de aço é um núcleo em torno do qual as pernas são torcidas e ficam dispostas em forma de hélice: Principal função: fazer com que as pernas sejam posicionadas de tal forma que o esforço aplicado no cabo de aço seja distribuído uniformemente entre elas; Materiais: Pode ser fabricada em Fibra Natural (AF) ou Artificial (AFA) ou, ain- da, ser formada por uma perna ou cabo de aço independente; 13 UNIDADE Cabos de Aço Almas de fibra: as almas de fibra em geral dão maior flexibilidade ao cabo de aço. Os cabos de aço podem ter almas de Fibras Naturais (AF) ou de Fibras Artifi- ciais (AFA). Figura 11 Fonte: Adaptado de Catálogo CIMAF Alma de Fibra • Materiais: os materiais mais utilizados nas almas de fibras naturais (AF) são o sisal ou rami. Podem ser utilizados também algodão (pequenas dimensões) ou asbesto (altas temperaturas). Quanto a Fibras Artificiais (AFA), o mais utilizado é o polipropileno; • Aplicação: utilizada para cargas leves (AF ou AFA). Geralmente, dão mais flexibilidade ao cabo; • Vantagens das fibras artificiais: » Não se deterioram em contato com agentes agressivos; » São obtidas em maior quantidade; » Não absorvem umidade; • Desvantagens das fibras artificiais: » São mais caras; » São utilizadas somente em cabos especiais. Alma de Aço • Materiais: aço de alta resistência; • Composição: pode ser formada por uma perna de cabo (AA) ou por um cabo de aço independente (AACI), sendo que este último oferece maior flexibilidade e alta resistência; • Aplicação: utilizado para cargas pesadas; 14 15 • Vantagens: em geral, oferecem maior resistência ao amassamento e resistên- cia à tração. Torção do Cabo de Aço Sentido de Torção Figura 12 Fonte: Adaptado de Catálogo CIMAF Tipo de Torção Figura 13 Fonte: Adaptado de Catálogo CIMAF Torção Regular × Torção Lang • Torção Regular: Os arames das pernas são torcidos em sentido oposto à tor- ção das próprias pernas; • Torção Lang: Os arames das pernas são torcidos no mesmo sentido que os das próprias pernas. 15 UNIDADE Cabos de Aço Figura 14 Fonte: Adaptado de Catálogo CIMAF Lang • Vantagens: Maior resistência à abrasão, mais flexíveis, maior resistência à fadiga; • Desvantagens: Mais sujeitos a desgaste interno, distorções e deformações. baixa resistência aos amassamentos; • Recomendações: Devem ter sempre suas extremidades permanentemente fi- xadas para prevenir sua distorção; • Obs.: A não ser em casos especiais Regular • Vantagens: Estáveis. Boa resistência ao desgaste interno e torção. Fáceis de manusear. Considerável resistência a amassamentos e deormações. Classe de resistência do arame Convencionalmente os cabos de aço podem ser fabricados em algumas catego- rias de resistência à tração, a saber: Tabela 1 Sigla Correspondência em N/mm2 PS 1370 – 1770 IPS 1570 – 1960 EIPS 1770 – 2160 EEIPS 1960 – 2160 SHT 2160 – 2350 Fonte: Catálogo CIMAF 16 17 As siglas PS, IPS, EIPS e EEIPS referem-se aos primeiros estágios do desenvol- vimento do cabo de aço e permanecem até hoje. A curva de resistência Plow Steel (Arame de aço) forma a base para o cálculo de todas as resistências dos arames. Especificação do Cabo de Aço Figura 15 – Exemplo de especifi cação de cabo de aço: Cabo de aço 19mm 6x19 – Seale + AACI, torçãoregular a direita, pré-formado Fonte: Adaptado de Catálogo CIMAF Uma especificação correta e completa para um cabo de aço deve conter as se- guintes informações: • Diâmetro; • Construção (número de pernas, arames e composição: Seale, Filler ou outra); • Tipo de Alma (fibra ou aço); • Torção (regular ou Lang/direita ou esquerda) ; • Pré-formação (pré-formado, não pré-formado ou semi pré-formado); • Lubrificação (com ou sem lubrificação); • Categoria de resistência dos arames à tração (PS, IPS, EIPS, EEIPS) ou a Car- ga de Ruptura Mínima (CRM); • Acabamento (polido ou galvanizado); • Indicação da aplicação; • Comprimento . Exemplo Cabo de aço 19mm, 6x41 Warrington-Seale+AACI, Torção Regular à direita, pré- -formado, lubrificado, resistência IPS e comprimento 500m. Uso em ponte rolante. 17 UNIDADE Cabos de Aço Manuseio, Inspeção, Deformação e Lubrificação Manuseio de um Cabo de Aço Figura 16 Fonte: Adaptado de Catálogo CIMAF Inspeção em Cabos de Aço • Número de arames rompidos; • Desgaste externo; • Corrosão; • Desequilíbrio dos cabos de aço; • Deformações: » Ondulação; » Amassamento; » Gaiola de passarinho; » Alma saltada; » Dobra ou nó (perna de cachorro). Deformações em Cabos de Aço • Ondulação: Ocorre quando o eixo longitudinal de um cabo de aço assume a forma de uma hélice; 18 19 • Dobra ou nó (perna de cachoro): É caracterizada por uma descontinuida- de no sentido longitudinal do cabo de aço que em casos extremos diminui a capacidade de carga do mesmo. Normalmente causada por manuseio ou instalação inadequada; Figura 17 Fonte: Adaptado de Catálogo CIMAF • Gaiola de passarinho: Típica de cabos com alma de aço onde há um repen- tino alívio de tensão; Figura 18 Fonte: Catálogo CIMAF • Amassamento: Normalmente ocasionado pelo enrolamento desordenado no tambor; Figura 19 Fonte: Catálogo CIMAF • Alma saltada: Causada também pelo alívio de tensão repentino do cabo. Pro- voca o desequilíbrio de tensão entre as pernas. Figura 20 Fonte: Catálogo CIMAF 19 UNIDADE Cabos de Aço Lubrificação dos Cabos de Aço Importância da Lubrificação • Proteção contra a corrosão; • 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 exem- plo, polias e tambores. Figura 21 – Os cabos já vêm lubrificados pelo fabricante, porém faz-se necessário um plano de manutenção de lubrificação Fonte: Catálogo CIMAF Problemas devido à ausência do plano de Lubrificação dos Cabos de Aço • 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 lubri- ficação 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. Figura 22 Fonte: Catálogo CIMAF 20 21 Lubrificantes Características de um bom lubrificante para cabos: • 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. Procedimento para lubrificação de cabos de aço: 1. Limpar o cabo com escova de aço ; 2. Relubrifi car logo após a limpeza . Obs: Sugere-se aplicar o lubrifi cante continuamente (imersão/gotejamen- to/pulverização) durante a operação do cabo. Obs: Devido ao pequeno espaço entre os arames das pernas sugere-se lubrifi cá-lo perferencialmente onde passe por polias ou tambores, já que nesse momento ocorre pequena abertura nas pernas do cabo, favorecendo a penetração do lubrifi cante. Tabela 2 Aplicação Especifi cação Propriedades Fornecedor Ponte Rolante Guincho ROCOL RD-105 GCA-2 Sabão de Cálcio com bissulfeto de molibdênio ITW Lubrax Guindaste Elevador de Obra COSMOLUBE HT 00 M3 Sabão de Bentone com bissulfeto de molibdênio Houghton Balancim Grua Laço Teleférico Pesca CHASSIS 1234 CHASSI Ca-2 CHASSI 2 2C BIOFLUKE Sabão de Cálcio Sabão de Cálcio Sabão de Cálcio Sabão de Cálcio Biodegradável ESSO Texaco Ipiranga Manguinhos Fluke Tecnologia Elevador de Passageiros QUIMATIC 20 Óleo mineral parafínico TAPMATIC Fonte: Catálogo CIMAF 21 UNIDADE Cabos de Aço Dimensionamento Cargas de trabalho e fatores de segurança CRM CT =FS Onde: • FS ou n: Fator de segurança; • CT ou C: Carga de trabalho é a massa máxima que o cabo de aço está auto- rizado a sustentar; • CRM ou Cr: Carga de ruptura mínima. Tabela 3 Aplicações Fatores de Segurança Tipo de Serviço Fator de Segurança Cabos e cordoalhas estáticas 3 a 4 Cabos guia estático 3-4 Cabo para tração no sentido horizontal 4 a 5 Esteios 4-5 Guinchos, guindastes, escavadeiras 5 Guinchos 5 Pontes rolantes 6 a 8 Máquinas de terraplanagem 5 Talhas elétricas 7 Serviços gerais de levantamento de carga 5-6 Guindaste estacionário 6 a 8 Laços (Lingas) 5-6 Laços 5 a 6 Pontes rolantes 6 Elevadores de obra 8 a 10 Guindastes: Torres de perfuração (tipo Petróleo) 6-8 Elevadores de passageiros 12 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 Fonte: Catálogo CIMAF 22 23 Cargas de ruptura e massa linear Tabela 4 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 0,96 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 Fonte: Catálogo CIMAF Exemplo de cálculo Dimensionar um cabo de aço, que será usado em um guincho, para transpor- tar 1000kg: • Carga: 1000kg; • Tipo de serviço: guincho; • Fator de segurança: das tabelas → 5; Cr = C · n → Cr = 1000 · 5 → Cr = 5000 Kgf • Indo novamente à 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 diâme- tro (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). 23 UNIDADE Cabos de Aço Deformação dos cabos de aço Deformação Elástica de Trabalho (ΔL) A deformação elástica é diretamente proporcional à carga aplicada e ao compri- mento do cabo de aço e inversamente proporcional ao seu módulo de elasticidade e área metálica: m P L E A × D = ×L Onde: • DL: deformação elástica; • P: carga aplicada; • L: comprimento do cabo; • E: módulo de elasticidade; • Am: área metálica. A Área metálica (Am) de um cabo de aço é constituída pela somatória das áreas das seções transversais dos arames individuais que o compõem, exceto dos arames de preenchimento. O cálculo da área metálica de um cabo de aço ou cordoalha pode serfeito por meio da equação abaixo. Embora esse cálculo não seja exato, seu resultado é bastante aproximado: Am = F · d 2 Onde: • Am: Área metálica em mm 2; • F: fator de multiplicação dado na Tabela a seguir; • d: Diâmetro nominal do cabo de aço ou cordoalha em milímetro. Tabela 5 Construção do cabo de aço ou cordoalha Fator “F“ 8x19 Seale, 8x25 Filler 0,359 DELTA FILLER / MinePac 0,374 6x7 0,395 6x19 M 0,396 6x31 / 6x36 / 6x41 Warrington Seale, 6x41 Filler 0,410 6x19 Seale 0,416 6x25 Filler 0,418 18x7 Resistente à Rotação 0,426 24 25 Construção do cabo de aço ou cordoalha Fator “F“ Cordoalha 7 Fios 0,589 Cordoalha 37 Fios 0,595 Cordoalha 19 Fios 0,600 Fonte: Catálogo CIMAF Tabela 6 Classe E (Kgf/mm2) Cabos de aço alma de fibra 6 x 7 6 x 19 6 x 36 9.000 a 10.000 8.500 a 9.5000 7.500 a 8.500 Cabos de aço alma de aço 8 x 19 6 x 7 6 x 19 6 x 36 6.500 a 7.500 10.500 a 11.500 10.00 a 11.000 9.500 a 10.500 Cordoalhas 7 fios 19 fios 37 fios 14.500 a 15.500 13.000 a 14.000 12.000 a 13.000 Fonte: Catálogo CIMAF Deformação Estrutural Permanente (ΔP) A deformação estrutural é permanente e começa logo que é aplicada uma carga ao cabo de aço. É motivada pelo ajustamento dos arames nas pernas do cabo e pelo acomodamento das pernas em relação à alma dele. A deformação estrutural ocorre nos primeiros dias ou semanas de serviço do cabo de aço, dependendo da carga aplicada. Nos cabos de aço convencionais, o seu valor varia aproximadamente de 0,50% a 0,75% do comprimento do cabo de aço sob carga: DP = (0,005 a 0,0075) · L Polias e Tambores A Tabela a seguir indica a proporção recomendada e a mínima entre o diâmetro da polia ou do tambor e o diâmetro do cabo de aço, para as diversas construções. Tabela 7 Construção do cabo Diâmetro da polia ou do tambor Recomendado Mínimo 6x7 72 42 x Ø do cabo 6x19 S 51 34 x Ø do cabo 19x7 51 34 x Ø do cabo 6x21 F 45 30 x Ø do cabo 6x25 F 39 26 x Ø do cabo 25 UNIDADE Cabos de Aço Construção do cabo Diâmetro da polia ou do tambor Recomendado Mínimo 8x19 S 39 26 x Ø do cabo 6x36 WS 34 23 x Ø do cabo 6x41 WS 31 20 x Ø do cabo PowerPac, PowerPac Extra, Delta Filler / MinePac 31 20 x Ø do cabo 6x37 M 37 24 x Ø do cabo Ergoflex, Ergoflex Plus 31 18 x Ø do cabo 6x71 WS 21 14 x Ø do cabo Fonte: Catálogo CIMAF Tabela 8 Tipos de equipamento Norma Aplicação D/d mínimo Tambor Polia Guindaste ASME B30.5 Elevação 18 18 Elevação da lança 15 15 Moitão – 16 Grua ASME B30.3 Elevação 18 18 Ecavadeira ANSI M11.1 Elevação 24 24 Arraste 22 22 Perfuradora rotativa API SPEC 9B Perfuração 20 30 Guindaste offshore API SPEC 9B Elevação 18 18 Elevador de Passageiro ASME A17.1 Tração 40 40 Compensação – 32 D = Diâmetro da polia ou tambor d = Diâmetro do cabo de aço Fonte: Catálogo CIMAF A tabela a seguir indica a recomendação das tolerâncias que devem ser adiciona- das aos valores dos diâmetros nominais dos cabos de aço, para se obter as medidas corretas dos diâmetros dos canais das polias e tambores. Tabela 9 Diâmetro nominal do cabo em polegadas Folga mínima em polegadas Folga máxima em polegadas 1/4” – 5/16” 1/64” 1/32” 3/8” – 3/4” 1/32” 1/16” 13/16” – 1.1/8” 3/64” 3/32” 1.3/16” – 1.1/2” 1/16” 1/8” 1.9/16” – 2.1/4” 3/32” 3/16” 2.5/16” e acima 1/8” 1/4” Fonte: Catálogo CIMAF 26 27 Figura 23 Fonte: Catálogo CIMAF Figura 24 Fonte: Catálogo CIMAF 27 UNIDADE Cabos de Aço De acordo com recomendações de normas, o ângulo de desvio de cabos de aço no trecho entre a polia e o tambor não deve exceder: • α = 1°30’ para cabos de aço convencionais (Classes: 6x7, 6x19, 6x36, 8x19, 8x36), com enrolamento em tambor sem canais; • β = 2° para cabos de aço não rotativos, com enrolamento em tambor com canais; • β = 4° para cabos de aço convencionais (Classes: 6x7, 6x19, 6x36, 8x19, 8x36), com enrolamento em tambor com canais. Essas recomendações visam a evitar o dano do cabo de aço, pois se o ângulo de desvio estiver maior que os máximos indicados, teremos dois inconvenientes: • O cabo de aço manterá acentuado atrito com o flange da polia aumentando o desgaste de ambos; • Durante o enrolamento, o cabo de aço manterá acentuado atrito com a volta adjacente já enrolada no tambor, aumentando seu desgaste e promovendo da- nos que influenciarão na vida útil dele, assim como em sua segurança. Tabelas Tabela 10 Diâmetro em Polegadas Peso Aprox. em N/m Carga de Ruptura Mínima Efetiva em N Plow Stell (PS) 1600 – 1800 N/mm2 Improved Plow Stell (IPS) 1800 – 2000 N/mm2 * 1/8” 0,43 6600 7700 * 3/16” 0,96 15.000 17.300 1/4” 1,71 26.600 30.800 5/16” 2,67 41.500 47.800 3/8” 3,82 59.400 68.450 7/16” 5,28 80.600 92.500 1/2” 6,84 104.100 120.650 9/16” 8,78 131.100 152.400 5/8” 10,71 162.300 186.850 3/4” 15,48 232.200 266.700 7/8” 21,13 313.900 361.050 1” 27,53 407.400 469.000 1.1/8” 34,82 512.800 589.650 1.1/4” 43,00 629.900 724.850 1.3/8” 52,08 757.900 870.900 1.1/2” 61,90 897.600 1.034.200 1.5/8” 72,51 1.044.000 – 1.3/4” 84,28 1.204.000 – 1.7/8” 96,53 1.376.000 – 2” 110,05 1.558.700 – 28 29 Diâmetro em Polegadas Peso Aprox. em N/m Carga de Ruptura Mínima Efetiva em N Plow Stell (PS) 1600 – 1800 N/mm2 Improved Plow Stell (IPS) 1800 – 2000 N/mm2 2.1/8” 124,25 1.741.500 – 2.1/4” 139,28 1.945.700 – 2.3/8” 155,15 2.100.00 – Fonte: Catálogo CIMAF Figura 25 Fonte: Catálogo CIMAF 29 UNIDADE Cabos de Aço Tabela 11 Diâmetro em Polegadas Peso Aprox. em N/m Carga de Ruptura Mínima Efetiva em N Mild Pilow Stell 1400 – 1600 N/mm2 Improved Pilow Stell (IPS) 1800 – 2000 N/mm2 CIMAX 1900 – 2100 N/mm2 1/8” 0,39 – 6200 6600 3/16” 0,88 – 14.000 14.800 1/4” 1,56 – 24.800 26.300 5/16” 2,44 – 38.600 40.900 3/8” 3,51 – 55.300 58.600 7/16” 4,76 – 75.000 79.500 1/2” 6,25 – 97.100 102.900 9/16” 7,88 – 122.000 129.900 5/8” 9,82 114.000 151.000 160.000 3/4” 14,13 163.000 216.000 229.000 7/8” 19,19 220.000 292.000 309.500 1” 25,00 – 379.000 401.700 1.1/8” 31,69 – 477.000 506.000 1.1/4” 39,13 – 586.000 621.100 1.3/8” 47,32 – 705.000 749.000 1.1/2” 56,25 – 835.000 885.000 1.5/8” 66,07 – 971.000 – 1.3/4” 76,64 – 1.120.000 – 1.7/8” 87,95 – 1.280.000 – 2” 100,00 – 1.450.000 – 2.1/8” 112,95 – 1.620.000 – 2.1/4” 126,64 – 1.810.000 – 2.3/8” 141,07 – 1.950.000 – Fonte: Catálogo CIMAF 30 31 Figura 26 Fonte: Catálogo CIMAF 31 UNIDADE Cabos de Aço Tabela 12 Diâmetro em Polegadas Peso Aprox. em N/m Carga de Ruptura Mínima Efetiva em N Plow Stell (PS) 1800 – 2000 N/mm2 Extra Improved Plow Stell CIMAX – Faixa Amarela (EIPS) 2000 – 2300 N/mm2 * 3/16” 0,96 15.000 17.300 1/4” 1,71 26.600 30.800 5/16” 2,67 41.500 47.800 3/8” 3,82 59.400 68.450 7/16” 5,28 80.600 92.500 1/2” 6,84 104.100 120.650 9/16” 8,78 131.100 152.400 5/8” 10,71 162.300 186.850 3/4” 15,48 232.200 266.700 7/8” 21,13 313.900 361.050 1” 27,53 407.400 469.000 1.1/8” 34,82 512.800 589.650 1.1/4” 43,00 629.900 724.850 1.3/8” 52,08 757.900 870.900 1.1/2” 61,90 897.600 1.034.200 1.5/8” 72,51 1.044.000 1.197.500 1.3/4” 84,28 1.204.000 1.388.000 1.7/8” 96,53 1.376.000 1.578.500 2” 110,05 1.558.700 1.796.250 2.1/8” 124,25 1.741.500 2.004.850 2.1/4” 139,28 1.945.700 2.240.700 2.3/8” 155,15 2.100.000 2.400.000 ** 2.1/2” 171,93 2.350.000 2.650.000 Notas: * Esse cabo é fabricado com alma de aço formada por uma perna (AA). ** Esse cabo é fabricado na construção 6 x 67. Fonte: Catálogo CIMAF 32 33 Figura 27 Fonte: Catálogo CIMAF 33 UNIDADE Cabos de Aço Tabela 13 Diâmetro em Polegadas Peso Aprox. em N/m Carga de Ruptura Mínima Efetiva em kN Improved Plow Stell (PS) 1800 – 2000 N/mm2 3/16” 0,88 14 1/4” 1,56 24,8 5/16” 2,44 38,6 3/8” 3,51 55,3 7/16” 4,76 7,5 1/2” 6,25 97,1 9/16” 7,88 122 5/8” 9,82 151 3/4” 14,13 216 7/8” 19,19 292 1” 25,00 379 1.1/8” 31,69 477 1.1/4” 39,19 586 1.3/8” 47,32 705 1.1/2” 56,25 835 1.5/8” 66,07 971 1.3/4” 76,54 1120 1.7/8” 87,95 1280 2” 100,00 1450 2.1/8” 112,95 1620 2.1/4” 126,64 1810 2.3/8” 141,07 1960 2.1/2” 156,332160 Notas: * Esse cabo é fabricado na construção 6 x 67. Fonte: Catálogo CIMAF 34 35 Figura 28 Fonte: Catálogo CIMAF 35 UNIDADE Cabos de Aço Tabela 14 Diâmetro em Polegadas Peso Aprox. em N/m Carga de Ruptura Mínima Efetiva em N Improved Plow Stell (IPS) 1800 – 2000 N/mm2 1/4” 1,46 21.300 5/16” 2,23 33.100 3/8” 3,27 47.500 7/16” 4,46 64.300 1/2” 5,80 83.700 9/16” 7,44 105.000 5/8” 9,08 130.000 3/4” 13,10 186.000 7/8” 17,85 251.000 1” 23,40 326.000 1.1/8” 29,60 411.000 1.1/4” 36,46 505.000 1.3/8” 44,20 609.000 Notas: Esses cabos podem ser fabricados com alma de aço (AACI). Nesse caso, a carga de ruptura aumenta 10% e o seu peso 20 % aproximadamente. Fonte: Catálogo CIMAF 36 37 Figura 29 Fonte: Catálogo CIMAF Aplicações Tabela 15 Aplicação Cabo de Aço Ideal Pontes rolantes 6 x 41 Warrington Seale + AF (cargas frias) ou AACI (cargas quentes), torção regular, preformado, IPS, polido Monta-carga (guincho de obra) 6 x 25 Filler + AACI, torção regular, EIPS, polido Perfuração por percussão 6 x 19 Seale + AFA (alma de fibra artificial), torção regular à esquerda, IPS, polido Cabo trator teleférico 6 x 19 Seale + AFA, torção lang, IPS, polido Elevadores de passageiros 8 x 19 Seale + AF, torção regular, traction steel, polido Pesca 6 x 19 Seale + AFA e 6 x 7 + AFA, torção regular, galvanizado, IPS 37 UNIDADE Cabos de Aço Aplicação Cabo de Aço Ideal Guindastes e gruas 6 x 25 Filler + AACI ou 19 x 7, torção regular, EIPS, polido Laços para uso geral 6 x 25 Filler + AF ou AACI, ou 6 x 41 Warrington Seale + AF ou AACI, polido Bate-estacas 6 x 25 Filler + AACI, torção regular EIPS, polido Fonte: Catálogo CIMAF Figura 30 Fonte: Catálogo CIMAF 38 39 Figura 31 – Cabos de aço – Classes 6x7 e 8x7 Fonte: Catálogo CIMAF 39 UNIDADE Cabos de Aço Figura 32 – Cabos de aço – Classe 6x19 Fonte: Catálogo CIMAF 40 41 Figura 33 – Cabos de aço – Classe 6x36 Fonte: Catálogo CIMAF 41 UNIDADE Cabos de Aço Figura 34 – Cabos de aço – Classe 6x61 Fonte: Catálogo CIMAF Figura 35 – Cabos de aço – Classe 8x19 Fonte: Catálogo CIMAF Exemplo A ponte rolante da figura será projetada para transportar carga máxima P = 200kN (20 tonf.), com velocidade de 2ft/s. 42 43 Determinar o diâ metro do cabo, do tambor e da polia que vai elevar a carga, a po- tência do motor elétrico e selecionar um redutor de velocidades para essa aplicação. O projeto prevê o levantamento de cargas frias. Figura 36 Fonte: MELCONIAN, 2012, pg. 279 Fator de segurança: Tabela 16 Aplicações Fatores de Segurança Cabos e cordoalhas estáticas 3 a 4 Cabo para tração no sentido horizontal 4 a 5 Guinchos, guindastes, escavadeiras 5 Pontes rolantes 6 a 8 Talhas elétricas 7 Guidaste estacionário 6 a 8 Laços 5 a 6 Elevadores de obra 8 a 10 Elevadores de passageiros 12 Fonte: catálogo CIMAF CRM CT =FS • FS = 6 (adotado – Tabela) • Carga de Trabalho = 10 tonf CRM = FS × CT = 6 × 10 tonf = 60 tonf = 600 kN Para pontes rolantes, cargas frias, o tipo de cabo indicado é o 6 x 41 Warrington Seale + AF, torção regular, pré -formado, IPS, polido (catá logo CIMAF). Selecionamos o cabo 1.3/8” 6x41 WS (Warrington Seale) + AF (Alma de Fibra Natural) onde CRM = 705 kN (73 tonf) . 43 UNIDADE Cabos de Aço Coeficiente de segurança real do cabo: ( )705 7,05 entre 6 a 8 100 kNFS kN = = Diâmetro do Tambor (Øt): Øt = 31 × Øc = 1085 mm Diâmetro da Polia (Øp): Øp = 20 × Øc = 700 mm 44 45 Material Complementar Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade: Livros Elementos de máquinas de Shigley: projeto de engenharia mecânica BUDYNAS, R. G.; NISBETT, J. K. Elementos de máquinas de Shigley: projeto de engenharia mecânica. 8.ed. Porto Alegre: McGraw-Hill, 2011. (e-book) Manual de Desenho Técnico para Engenharia – Desenho, Modelagem e Visualização LEAKE, J. M.; BORGERSON, J. L. Manual de Desenho Técnico para Engenharia – Desenho, Modelagem e Visualização. 2.ed. (e-book) Elementos de Máquinas MELCONIAN, S. Elementos de Máquinas. São Paulo: Saraiva, 2012. (e-book) Cinematica dos mecanismos NORTON, R. L. Cinematica dos mecanismos. Porto Alegre: Grupo A, 2010. (e-book) Elementos de máquina em projetos mecânicos MOTT, R. L. Elementos de máquina em projetos mecânicos. 5.ed. São Paulo: Pearson, 2015. (e-book) 45 UNIDADE Cabos de Aço Referências ERNEST, H. Aparatos de Elevación y Transporte. Barcelona: Blume, 1970. FERRARESI, D.; RUFFINO, R. T. Exercícios sobre Aparelhos de Elevação e Transporte. 2.ed. São Carlos: Universidade de São Paulo/Escola de Engenharia de São Carlos, 1972. NORTON, R. L. Projeto de Máquinas: Uma Abordagem Integrada. 2.ed. Porto Alegre: Bookman, 2007. PROVENZA, F. Projetista de Máquinas. São Paulo: ProTec, 1960. v. 1. RUDENKO, N. Máquinas de Elevação e Transporte. Rio de Janeiro: LTC, 1976. UICKER JUNIOR, J. J. Theory Of Machines And Mechanisms. 2.ed. Nova Iorque: Mcgraw-Hill do Brasil, 1995. 46
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