Cabos de Aço e Alavancas

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alavancas

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Wilhelm August Julius Albert foi o alemão que em 1834 desenvolveu o Cabo de

aço, com o intuito de substituir as correntes utilizadas nas minas de carvão.

No Brasil o cabo de aço foi fabricado pela primeira vez em 1953, pela Companhia

Industrial e Mercantil de Artefatos de Ferro – CIMAF.

A evolução dos cabos de aço no Brasil através dos anos é apresentada na figura abaixo.

Evolução da fabricação do cabo de aço no Brasil.

Os cabos de aço são elementos mecânicos que transmitem movimento e suportam grandes cargas (força de tração), é composto por um conjunto de arrames de aço, unidos em um feixe helicoidal, constituindo assim uma corda de metal resistente a esforços de tração e possuindo uma flexibilidade bastante acentuada.

Características e aplicações

Possui como sua principal característica a alta resistência combinada com uma grande flexibilidade.

Suas aplicações mais comuns são:

Elevadores de carga e de passageiros, guinchos, guindastes, talhas elétricas, ponte rolante e pênsil, etc.

São utilizados também na indústria automobilística (Acionamento de freios de mão e algumas caixas de velocidades), na indústria aeronáutica (Acionamento de flap de aviões) e mesmo com linha de pesca esportiva.

Exemplo de utilização de cabos de aço.

(www.cabosdeacocablemax.com.br)

Tabela 1 - Tipos de cabos de aço.

(www.cabosdeacocablemax.com.br)

Construção e tipos de cabos

Os arames são as unidades básicas para a construção do cabo de aço, seus principais componentes são: arames, pernas e a alma.

Elementos componentes dos cabos

Arames

São fios de aço estirados de alta resistência mecânica, obtidos por um processo de esticamento ou trefilação, fabricados para obter as seguintes propriedades:

• resistência à tração

• ductibilidade

• resistência ao desgaste

• pequena variação dimensional devido à variação de temperatura

• resistência à corrosão

Os teores de carbono variam e cada fabricante

Possuem a seguinte composição básica:

% C % Si % Mn P+S

0,3 a 0,8 máx 0,3 0,4 a 0,8 máx 0.04

Os cabos de aço podem ser lubrificados, zincados ou galvanizados.

Galvanizados: são fabricados com uma alta camada de zinco, possui maior resistência à corrosão e consequentemente maior durabilidade.

Lubrificados: recomendado para a maioria das aplicações, tem proteção contra corrosão e diminuição do atrito entre os arames.

PERNAS ou TOROS

Torceduras

As pernas são os arames torcidos em volta do núcleo (alma).

TORCEDURA REGULAR, DIAGONAL ou CRUZADA

Os fios de cada perna são torcidos no sentido oposto ao das pernas ao redor da alma. As torções podem ser à esquerda ou à direita. São mais flexíveis e de fácil manuseio.

TORCEDURA PLANA, LANG ou PARALELA

Os fios de cada perna são torcidos no mesmo sentido. As torções podem ser à esquerda ou à direita. Porém menos flexíveis e mais difíceis de manusear.

TORCEDURA ALTERNADA (Regular e Lang).

Aparência dos diversos tipos de torcedura de Cabos de Aço.

Regular direita Regular esquerda Lang direita Lang esquerda

Tipos de distribuição dos fios nas pernas

Distribuição NORMAL: Na distribuição simples, todos os arames possuem o mesmo diâmetro.

Distribuição SEALE: Na composição Seale existem pelo menos duas camadas adjacentes com o mesmo número de arames. Todos os arames da camada externa nesta composição possuem diâmetro maior, para aumentar a resistência ao desgaste provocado pelo atrito.

Distribuição FILLER: A composição Filler possui arames muito finos entre duas camadas. Esta condição aumenta a área de contato, a flexibilidade, a resistência ao amassamento e reduz o desgaste entre os arames.

Distribuição WARRINGTON: 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.

Distribuição WARRINGTON SEALE: 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.

Tipos mais comuns de pernas de cabos de aço:

Perna NORMAL Perna SEALE Perna FILLER

Perna WARRINGTON perna WARRINGTON-SEALE

Tipos de alma

Alma: núcleo em orno do qual as pernas são dispostas em forma de hélice. A alma pode ser constituída de fibra natural ou artificial, podendo ainda ser formada por uma perna ou um cabo de aço independente.

ALMA DE FIBRA – AF: alma de fibra natural, fabricada com fibras orgânicas, como: sisal, rami, cânhamo ou juta, embebidos em óleo para proteção contra corrosão e desgaste.

ALMA DE FIBRAS ARTIFICIAIS – AFA: alma de fibra artificial, fabricada com polímeros, geralmente polietileno ou polipropileno. Não se deterioram em contato com a água ou substâncias corrosivas e agressivas. Mais utilizadas apenas em cabos especiais, pois seu preço é elevado.

ALMA DE AÇO: As almas de aço garantem maior resistência ao amassamento e aumentam a resistência à tração. Pode ser formada por dois tipos:

ALMA DE AÇO – AA: formada por uma perna do próprio cabo de aço.

ALMA DE AÇO DE CABO INDEPENDENTE – AACI, formada por um

cabo de aço independente, possui maior flexibilidade e alta resistência à tração.

Alma de fibra – AF Alma de aço formada por

cabo independente – AACI

Alma de aço formada por uma

perna do cabo – AA

Passo

Define-se como passo de um cabo de aço a distância, necessária para que uma perna faça uma volta completa em torno do eixo do cabo.

Lubrificação

A lubrificação dos cabos é muito importante para sua proteção, contra a corrosão e também para diminuir o desgaste por atrito pelo movimento relativo de suas pernas, dos arames e do cabo de aço contra as partes dos equipamentos. Os cabos de aço são lubrificados internamente durante a sua fabricação.

Esta lubrificação é adequada somente para um período de armazenagem e início das operações do cabo de aço.

Para uma boa conservação do cabo, recomenda-se relubrificár-lo periodicamente para proteger contra a umidade e oxidação. Deve se utilizar um lubrificante de alta penetração (baixa viscosidade), que chegue até o núcleo, realimentando-o e preenchendo os espaços.

Métodos de aplicação

O lubrificante pode ser aplicado de diversas formas: Pincel, pulverizador, vertendo ou gotejando óleo até dispositivos de aplicação forçada, ou ainda banho de lubrificante.

Limpeza com mecha absorvente (esfregão) e lubrificação por gotejamento.

Lubrificação por imersão

Lubrificador Conta-Gotas.

Lubrificador Mecânico.

Tabelas de Aplicação

(www.movimentacargas.com.br)

http://www.movimentacargas.com.br/

Alavancas

O homem primitivo descobriu que, quanto mais longa a alavanca, mais peso ele podia erguer, exigindo menos esforço.

As alavancas são uma invenção simples que usamos para deslocar objetos e fazer pequenos movimentos.

A teoria das alavancas simples foi formulada por Arquimedes que dizia: “Dai-me um ponto de apoio e levantarei a Terra”.

As alavancas são barras rígidas de vários formatos que apoiada a um ponto fixo, multiplica a força aplicada sobre vários objetos de pesos variados.

As alavancas apresentam três pontos: o ponto fixo (apoio), a resistência, que seria a carga que queremos levantar, e a potência, que é o local onde aplicamos a força.

Quanto maior for a alavanca, maior será a força aplicada na resistência.

Equilíbrio de uma alavanca

Temos que considerar numa alavanca:

• Potência (P) - é o valor da força que fazemos para vencer a resistência, ou seja, a carga.

• Braço da Potência (BP) – é a distância que vai do fulcro (F) ao ponto de aplicação da potência.

• Resistência (R) – é o valor da força resistente, ou seja, o peso da carga que queremos vencer (levantar ou transportar).

• Braço da Resistência (BR) – é a distância que vai do fulcro ao ponto de aplicação da força resistente (R).

Para vencer uma determinada carga depende da posição relativa da potência (P) e da resistência (R) em relação ao fulcro (F).

O valor da potência (P) para elevar uma carga de 50 Kg nas situações representadas abaixo:

Esquema da alavanca

Cálculo da potência (P)

Tipos de alavancas

Há três tipos de alavancas: interfixa, inter-resistente, interpotente.

Primeira classe ou interfixa: o ponto de apoio está entre o ponto de aplicação da força de ação e o da força de resistência, como a tesoura.

Segunda classe ou inter-resistente: quando a aplicação da força resistente está entre a aplicação da força potente e o ponto de apoio, como exemplo temos o abridor de lata.

Terceira classe ou interpotente: quando a aplicação da força potente está entre a aplicação da força resistente e o ponto de apoio, como exemplo temos o “cortador de unha”.

Vantagem mecânica de uma alavanca

Você pode determinar a vantagem mecânica de uma alavanca obtendo a relação entre a distância de ação e a distância de resistência. A força de ação deve-se deslocar verticalmente de 2cm para elevar a carga de 1cm.

V.M. = Distância de ação = 2cm = 2

Distância de resistência 1cm

Você também pode achar a vantagem mecânica da alavanca medindo os braços de alavanca de cada força. Braço de resistência é a distância entre o ponto de apoio e a força de resistência.

V.M. = Braço de ação

Braço de resistência

Braço de Ação: Distância do eixo até a força.

Braço de resistência: Distância do eixo até a resistência.

Exemplo:

Suponha que você use uma barra para deslocar uma pedra pesando 80kg*.

Se o braço de ação da barra é de 1,50m e o braço de resistência de 30cm que força você deve exercer?

80 kg* = força de resistência (fR)

30 cm = braço de resistência (BR)

150 cm = braço de ação (BA)

Determinar a força de ação (fA):

V.M. = Braço de ação Braço de resistência