Cabos de Aço – Revisão Geral

Cabos de Aço: Definições

  • Arames ou Fios: Fabricados em aço carbono ou aço liga, via laminação ou trefilação.
  • Trefilação: Processo de fabricação de arames finos a partir de barras de metal, reduzindo a seção transversal e aumentando o comprimento. Usado para produzir barras, vergalhões e arames, dependendo do diâmetro final.
  • Perna: Conjunto de fios torcidos, podendo conter ou não um núcleo (alma) metálico ou de fibra. Núcleo e alma são sinônimos, e em cabos de fibra natural, a alma é chamada de madre.

Tipos de Cabos de Aço

  • Cabo de Aço Polido: Sem revestimento, podendo ou não ter alma.
  • Cabo de Aço Galvanizado: Fios galvanizados (revestidos com zinco) e com bitola final sem trefilação posterior. A galvanização protege o aço contra oxidação.
  • Cabo de Aço Galvanizado Retrefilado: Fios galvanizados em bitola intermediária e, posteriormente, trefilados. O tratamento é mais nobre, com o zinco não apenas na superfície. Galvanizar é aplicar zinco para retardar a oxidação; o cabo polido não possui zinco e tende a oxidar.

Almas dos Cabos

  • Alma de Fibra Natural
  • Alma de Fibra Artificial
  • Alma de Aço (AA): Constituída do mesmo grau, construção e número de fios das pernas do cabo.
  • Alma de Aço Independente (AAIC): Alma de aço independente.

Construção e Composição dos Cabos

  • Construção: Número de pernas, fios por perna, disposição, tipo de alma e método de torção.
  • Composição dos Cabos:
    • Cabos com fios de mesmo diâmetro.
    • Cabos com fios de diâmetros diferentes (fabricantes: Philler, Seal, Warren). Essencial para a engenharia do cabo.

Torção dos Cabos

  • Torção Regular: O cabo é cochado para o lado oposto à costa das pernas, conferindo maior estabilidade.

  • Torção Lang: O cabo é cochado para o mesmo lado da coxa das pernas, resultando em menor estabilidade, mas maior resistência à abrasão e flexibilidade.

    • Cabos de torção regular têm arames se cruzando, levando a mais abrasão e menos flexibilidade.
    • Cabos de torção Lang têm pernas cochadas no mesmo sentido do cabo, reduzindo a abrasão e aumentando a flexibilidade.

Cabos Pré-Formados

  • A forma helicoidal das pernas é dada antes do fechamento do cabo.
  • O cabo não se abre quando cortado.

Passo no Cabo

  • Comprimento correspondente a uma volta completa de uma perna ao redor da alma.

Cabos Não Rotativos

  • Evitam torção, especialmente quando a carga é elevada por apenas um ramo de cabo ou quando a altura é grande.
  • Recomenda-se o uso de ganchos giratórios com tornel para evitar torções.

Carga de Ruptura Mínima Efetiva

  • Força que deve ser atingida no ensaio de resistência à tração até a ruptura.
  • Também referida como MBS (Minimum Breaking Strength).

Considerações Gerais sobre Pernas e Almas

  • Pernas: Número variável de fios cochados em torno de uma alma, com inclinação menor que nos cabos de fibra.

  • Alma: Aço ou fibra, dependendo da flexibilidade e resistência desejadas.

    • Maior número de fios por perna aumenta a flexibilidade.
    • Almas de fibra tornam o cabo mais flexível.

  • Matéria-prima, número e disposição dos fios, e tipo de alma afetam a flexibilidade e resistência.

  • Há um tradeoff entre flexibilidade e resistência, dependendo da aplicação.

Almas de Fibra

  • Fibras naturais ou sintéticas conferem mais flexibilidade e atuam como coxim para as pernas sob tensão.
  • Reduzem o efeito de lupadas devido à elasticidade e espiral das torcidas.
  • Fibras sintéticas são mais caras, mas não se deterioram com água ou substâncias agressivas.
  • A alma absorve lubrificante, reduzindo o atrito interno.

Almas de Aço

  • Conferem maior resistência a amassamentos e tração, mas aumentam o peso do cabo.

Cabos de Aço Comuns

  • 6 pernas e alma de fibra, com variações no número de fios por perna.
  • Tipos comuns: 6x7, 6x19, 6x37, 6x12 e 6x24.
  • O tipo mais usado a bordo é o 6x37, que oferece o melhor equilíbrio entre resistência e flexibilidade.

Cabos para Serviços Especiais

  • Cabos de pernas percintadas exteriormente por percinta de aço, usados em salvamento (reboque de navios em dificuldades).

Processos de Cabos

  • Engaiar: Seguir cada coxa de cabo com linha alcatroada.
  • Percintar: Aplicar tiras de lona ou brim alcatroadas nas coxas do cabo.
  • Trincafiar: Amarrar as percintas com fios finos.
  • Forrar: Cobrir com voltas redondas de merlim.
  • Encapar: Cobrir com lona e costurar.
  • Cabos de perna forrada por merlim de linho ou cânhamo são usados em navios mercantes.

Fios Externos e Internos

  • Cabos com fios externos mais grossos são mais resistentes ao desgaste.
  • Cabos com fios internos mais finos são mais flexíveis.
  • Para o mesmo diâmetro, a flexibilidade varia inversamente à grossura dos fios.
  • Cabos de laborar devem ser flexíveis, enquanto os do aparelho fixo devem primar pela resistência e serem galvanizados.

Matéria-Prima dos Cabos

  • MPS (mais usado pela Marinha do Brasil): 2.5 vezes mais resistente que o ferro.
  • PS: 3 vezes mais resistente que o ferro.

Construção dos Cabos de Aço

  • Lingotes de aço são transformados em fios via processos como a trefilação e tratamento com lubrificantes.

  • Fios de aço são torcidos para formar as pernas.

  • Exemplos:

    • Cabo 6x37 com alma de aço: 6 pernas, 37 fios por perna.
    • Cabo 6x24 com 7 almas de fibra: 6 pernas, 24 fios por perna, alma de fibra em cada perna e no centro.
    • Cabo 6x36 com alma de aço independente (IWRC): 6 pernas, 36 fios por perna, alma de aço independente.

  • A resistência do cabo não é a soma das resistências dos fios (80 a 95%).

  • Cabos são submetidos a testes de flexão e tração.

  • Cabos de fibra não permitem testes individuais sob grandes esforços e são inspecionados visualmente.

Espessura dos Fios Externos

  • Fios mais grossos conferem maior resistência à abrasão, mas menor flexibilidade.
  • Fios finos são usados quando prevalece o esforço à fadiga de dobramento.

Fechamento do Cabo

  • Pernas feitas em várias operações (método antigo):
    • Fios têm o mesmo diâmetro, camadas têm passos diferentes, resultando em desgaste interno.
  • Pernas feitas em uma só operação (método moderno):
    • Fios têm diâmetros diferentes, camadas têm o mesmo passo, eliminando o desgaste interno (fabricantes: Seal, Filler, Warren).

Torção Regular e Lang (Revisão)

  • Torção regular é mais estável.
  • Torção Lang é usada em cabos submetidos a atrito, pois possuem maior superfície metálica externa e suportam melhor o desgaste e também é mais flexível.

Galvanização (Aprofundamento)

  • Protege contra a corrosão (galvanização a fogo ou eletrolítica).
  • Cabos galvanizados retrefilados e polidos são classificados.
  • Galvanização a fogo causa redução de 10% na carga de ruptura mínima.
  • Cabos galvanizados são usados no aparelho fixo, em espias, cabos de reboque e estopos.
  • Não devem ser usados em aparelhos de laborar, exceto em condições específicas.
  • Cabos galvanizados retrefilados têm a mesma resistência à tração que os polidos e são mais resistentes à fadiga.
  • Cabos de aço polido são usados em aparelhos de laborar sem umidade; cabos de materiais resistentes à corrosão (ex: aço inoxidável) são usados em ambientes úmidos.

Medição dos Cabos de Aço

  • Medida tirada pelo diâmetro (polegadas ou milímetros).
  • O diâmetro do cabo é o diâmetro da circunferência que o circunscreve.

Lubrificação

  • Protege contra a corrosão e conserva a flexibilidade.
  • A viscosidade deve permitir que o óleo cubra e penetre no cabo, resistindo à pressão interna.
  • Quanto maior a velocidade de movimento, menor a viscosidade do lubrificante.
  • Recomendações de manutenção periódica: lubrificar as espias de aço a cada 30-60 dias com óleo do fabricante ou óleo de linhaça cru.
  • Nunca use graxa em cabo de aço, pois ela não faz a lubrificação interna e dificulta o manuseio.

Pré-Formação de Cabos (Revisão)

  • Utiliza processo que curva as pernas e os fios na forma helicoidal, minimizando tensões internas. Cabos pré-formados são superiores aos não pré-formados.
  • As tensões internas são mínimas, minimizando fricção interna e fadiga.
  • São mais fáceis e seguros de manusear: as tensões não tendem a escapar da mão.
  • O equilíbrio do cabo é garantido, com a carga dividida igualmente entre as pernas.
  • Não é necessário amarrar as pontas.
  • Se um fio se quebra por desgaste, ele fica deitado na sua posição normal.

Emendas em Cabos de Aço

  • O comprimento de uma emenda deve ser de 1000 a 1500 vezes o diâmetro do cabo.

Carga de Ruptura e Carga de Trabalho

  • Para a escolha do cabo adequado, considere o tipo de cabo, independente da carga de trabalho exigida, pois o tipo depende do aparelho (fixo ou de laborar).
  • Para aparelhos fixos, considere o material e galvanização; para aparelhos de laborar, considere material, limite de elasticidade, diâmetro das roldanas e velocidade de movimento.
  • Resistência =k⋅C2= k \cdot C^2 (k é o coeficiente, C é a circunferência).
  • Fator de segurança: varia de 5 a 8.

Deformação Longitudinal

  • O limite elástico do cabo é de 55 a 60% da carga de ruptura mínima efetiva.

  • Deformação elástica: Deformac¸a˜o elaˊstica=Carga Aplicada⋅Comprimento do CaboMoˊdulo de Elasticidade⋅Aˊrea Metaˊlica\text{Deformação elástica} = \frac{\text{Carga Aplicada} \cdot \text{Comprimento do Cabo}}{\text{Módulo de Elasticidade} \cdot \text{Área Metálica}}

    • O módulo de elasticidade está no denominador, significando que os cabos novos deformam mais.

  • Deformação estrutural: decorre do ajustamento dos fios e pernas, é permanente e ocorre nos primeiros dias de uso (0.5 a 0.75% do comprimento do cabo).

Cuidados com Cabos Fixos

  • Além de galvanizados, podem ser engelhados e presentados, cobertos com alcatrão (renovar a cada 6 meses).
  • Se não forem galvanizados, cobrir com uma mistura de zarcão e óleo de linhaça fervido.
  • Cobrir as partes roscadas dos macacos com graxa espessa, mas não os cubra com lona.

Uso dos Cabos de Lavorar e Espias

  • Ao amarrar o navio, ajuste o comprimento das espias para que recebam esforços iguais.
  • Cabos de aço não têm a mesma elasticidade e flexibilidade dos cabos de fibra.

Inspeção e Substituição dos Cabos de Aço

  • A inspeção visual se sobrepõe a qualquer norma ou método de substituição.

Vantagens e Desvantagens dos Cabos de Aço

  • Vantagens: Cabos de aço são feitos por fios que tem o mesmo comprimento do cabo, cada fio é manufaturado, a característica mais importante é a confiança que eles inspiram.
  • Desvantagens: Não é possível dar nós, são difíceis de manobrar a mão e utilizamse costuras ou acessórios especiais para amarrações e emendas.

Diâmetro das Roldanas e Velocidade

  • Quanto menos flexível for o cabo, maior deve ser a roldana.
  • Roldanas pequenas causam fadiga e perdem resistência.
  • O uso de diâmetros maiores que os recomendados aumenta a vida do cabo.
  • Rodetes para retorno devem ser ao menos 8 vezes maiores que o diâmetro do cabo.

Velocidade de Movimento

  • O esforço sobre os cabos cresce com o aumento da velocidade, não há uma proporcionalidade.
  • O atrito interior ocorre em cabo que seja alternadamente pesado e solecado.
  • A fadiga aumenta mais com a velocidade do que com a carga.

Diâmetro do Goivado das Roldanas

  • Cerca de 135 graus da circunferência do cabo deve ser suportado pelo goivado.

Desgaste dos Cabos de Laborar

  • O atrito dos fios externos tende a torcê-lo.
  • Materiais duros (aço fundido ou aço manganês) são mais indicados para as roldanas.
  • Causas de inutilização: desgaste por atrito, defeito do material, dobras acentuadas, corrosão interna e externa, fadiga do material.

Ângulo dos Cabos de Laborar

  • O ângulo entre as linhas que unem o centro da roldana ao meio e à extremidade do tambor não deve ser maior que 1 grau e 30 minutos em tambor liso ou 2 graus em tambor com canais.

Principais Tipos de Cabos de Bordo

  • 6x7: Fios grossos, resistente à corrosão e desgaste, pouco flexível, usado no aparelho fixo.
  • 6x19: Mais resistente que o 6x12, mais flexível que o 6x7, usado nos aparelhos fixos.
  • 6x37: Muito flexível, mais forte que os cabos com alma de fibra (6x12, 6x24), mais usado a bordo, usado para laborar, reboque e serviços gerais.
  • 6x12: 6 pernas, 12 fios por perna, alma de fibra em cada perna e no centro, muito flexível, menos resistente que os demais cabos flexíveis.
  • 6x24: Mais resistente que o 6x12, mesma flexibilidade, utilizado em espias.
  • 6x19/6x37 percintado: Percinta de aço, protege contra o desgaste, utilizado em reboques pesados e em navios de salvamento.
  • 6x6x7 calabroteado: Formado por cabos, para o mesmo diâmetro, os fios são muito fininhos além disso cada desses cabos tem 1 alma de fibra. Este é o cabo mais flexível para, usado na indústria civil.
  • 5x19 forrado com Merlin: Cabo fininho usado em serviços gerais de navios mercantes e tem boa flexibilidade.