Capítulo 7 – Cabos de Fibras Naturais

Cabos: Classificação Geral

Os cabos são classificados quanto à matéria-prima em:

Cabos de fibra
Cabos de aço

Os cabos de fibra são subdivididos em:

Cabos de fibras naturais
Cabos de fibras sintéticas

Os cabos de aço são feitos principalmente com fios de arame de aço, mas cabos inferiores podem usar ferro.

Cabos de Fibras Naturais: Matéria-Prima

Os cabos de fibras naturais mais usados a bordo são a manilha e o sisal.

Manilha: Fibra lisa e sedosa resistente à água salgada devido aos óleos naturais. Quando molhada, não perde resistência, mas deve ser enxugada após o uso. É 10% menos resistente que o linho cânhamo branco, 22% mais leve e menos sensível à umidade, com alguma flutuabilidade. Mais forte e flexível que o linho alcatroado, mas deteriora-se mais rápido. Estava sendo substituída pelo sisal na época em que o livro foi escrito.
Sisal: Mais barato que a manilha e aceita melhor o alcatrão, mas sofre mais com o tempo e enfraquece com a à umidade. A resistência à tração é 20% menor do que a da manilha. A fibra não é tão lisa e macia.
Linho Cânhamo: Cabos esbranquiçados como algodão, de grande resistência e flexibilidade quando molhados. Pode ou não receber tratamento com alcatrão.
- Linho Branco (não alcatroado): Mais forte dos cabos de fibra, mas absorve muita umidade e se deteriora. Usado em aparelhos de elaborar de grandes pesos.
- Linho Alcatroado: Tratado com alcatrão para evitar deterioração rápida com a umidade, mas o alcatrão reduz a resistência e a flexibilidade.
Cânhamo: Usado em cabos finos, fios e linhas. Quando usado em cabos de grande bitola, é alcatroado. Comparado ao linho cultivado, é 30% menos resistente e 40% mais leve. Usado nas adriças de bandeiras.
Coco: Não apodrece com a água (estratégia de colonização do coqueiro), mas a resistência é baixa. Usado para defensas, coxim e redes, onde o cabo fica muito tempo na água e não precisa ser muito forte.
Juta: Não é usada a bordo, pois as fibras se separam em contato com a água. Usada para fazer sacos na indústria.
Algodão: Pouco resistente, usado para adornos, cabos finos, linhas de barca, prumos, fios de cosé, etc.
Pita: Forte, apenas 10% mais fraca que o linho branco, mas não recebe alcatrão e apodrece com facilidade.
Piaçava: Flutua e não apodrece na água, mas não é muito usada porque as fibras são muito rígidas.

Construção dos Cabos de Fibra Natural

Manufatura

Processamento da Fibra
- Curtimento: Remove a substância gomosa das fibras.
- Trituração: Fragmenta as partes lenhosas ou talos.
- Tasquinha: Separa os talos, deixando livre a parte têxtil.
Cardação: Isola as fibras, torna-as paralelas e distribui as extremidades ao longo do comprimento. Separa os filamentos mais longos e descarta os curtos (estopa).
- As fibras podem passar por banho de alcatrão (para cabos alcatroados) ou óleos lubrificantes (para cabos brancos). O óleo lubrificante facilita o trabalho e aumenta a resistência à umidade.
Fiação: As fibras são separadas por qualidade e seguem para o processo de fiação.

Detalhes da Construção

Fios primários (fibras) são torcidos para formar fios de carreta.
Fios de carreta são torcidos no lado oposto para formar cordões (ou pernas).
3 ou 4 pernas formam o cabo.
Essa construção é semelhante ao processo para cabos de fibra sintética discutido no capítulo 7 do Tug Us Import, mas este se refere aos cabos de fibra natural.

Cabos de Massa

Cabos com 3 ou 4 pernas.
Os cabos mais usados são os de 3 pernas.

Cabos Calabroteados

Formados pela torção de 3 cabos de massa.
A torção é sempre no sentido contrário à torção anterior para não desconchar.

Coxa

Intervalo entre as pernas.
Ângulo que as pernas fazem em relação ao eixo do cabo.
Comprimento dos trançados individuais dos cabos trançados de 8 pernas (comprimento de costura).

Madre

Cabos de maior bitola podem ter 4 pernas, cochadas em torno da madre.
Madre é um cabinho mais fino no meio do cabo. Nos cabos de aço, a madre é chamada de alma.
Cabos de 3 pernas não têm madre.
A madre dá mais flexibilidade, mas não aumenta a resistência, pois arrebenta antes das pernas.
A construção dos cabos se baseia na oposição das coxas.
As pernas são neutras (torção para um lado e para o outro).
Os cabos têm uma torção extra para neutralizar a tendência a descoxar.
Normalmente, os cabos são cochados para a direita.
Em alguns cabos finos, as pernas são trançadas em vez de torcidas, diminuindo a tendência a formar cocas (nós) mas reduzindo a elasticidade.
Em cabos trançados de 8 pernas, 4 pernas são cochadas para a direita e 4 para a esquerda.

Efeitos Mecânicos da Torção

A torção visa impedir que as fibras escorreguem umas sobre as outras, devido ao atrito mútuo.

Vantagens da Torção

Aumenta o atrito.
Une as fibras, tornando o cabo menos apto a receber umidade.
Dá ao cabo uma ligeira elasticidade (efeito de mola).

Desvantagens da Torção

O cabo perde de 30% a 60% da resistência. Fibras dispostas de forma paralela são mais resistentes.
Aumenta a tendência do cabo a formar cocas.

Por que a Torção Diminui a Resistência

A força aplicada no cabo está na direção do eixo do cabo, mas as fibras estão dispostas em outra direção, seguindo o ângulo da coxa. Quanto maior o ângulo de coxa, menor a resistência do cabo.

Elasticidade dos Cabos de Fibra

As fibras naturais não possuem limite de elasticidade permanente dentro do qual podem trabalhar indefinidamente sem deformação. A elasticidade é conferida pela espiral da coxa. Ao esticar um cabo novo, parte do alongamento se torna definitivo.

Quando o limite é atingido por esforço grande, as fibras escorregam, diminuindo a resistência do cabo. Por essa razão, os cabos de fibra natural nunca devem ser submetidos a esforços próximos de sua carga nominal. Trabalha-se com um fator de segurança de pelo menos 5 entre as cargas de trabalho e a carga de ruptura.

O alongamento máximo dos cabos brancos é de 7% a 8%, e dos alcatroados é de 4%. Se alongados mais do que isso, os fios de carreta começam a se romper.

Efeitos da Umidade

A umidade aumenta a resistência dos cabos de fibra natural em aproximadamente 10% se o cabo for novo, mas torna o cabo pesado, diminui a flexibilidade, aumenta a tendência a tomar cocas e apodrece as fibras. A umidade também contrai os cabos.

A manilha é o cabo de fibra natural que menos sofre com a umidade, devido aos óleos que contém. Recebe óleo lubrificante na fabricação para diminuir o atrito interno, facilitar o manuseio e aumentar a vida útil.

O cânhamo e o sisal absorvem muita umidade e incham. Por essa razão, suas fibras recebem banho de alcatrão vegetal antes da manufatura do cabo. O alcatrão enfraquece o cabo.

Cabos não alcatroados não devem ser percentados ou forrados, pois a cobertura retém a umidade dentro do cabo.

Percentar e forrar são trabalhos de cobrir o cabo, como engaiar, trincafiar, encapar ou en mangueirasrar.

Diferenças entre Cabos de 3 e 4 Pernas

Vantagens dos Cabos de 4 Pernas

Mais flexíveis por causa da madre (não confundir flexibilidade com elasticidade).
Maior superfície de apoio.
Indicados para aparelhos de elaborar.

Desvantagens dos Cabos de 4 Pernas

20% menos resistentes à tração, pois o ângulo de coxa é maior.
As fibras sofrem maior esforço para a mesma carga.
A madre desequilibra o atrito mútuo dos filamentos, contribuindo para partir as fibras interiores.
Mais pesados (5% a mais), pois têm mais fibras por metro de comprimento.
A madre tende a partir primeiro, pois não tem a mesma elasticidade das pernas.

Comparação entre Cabos Calabroteados e de Massa

Vantagens dos Cabos Calabroteados

Mais elásticos, pois a torção é maior.
Maior uniformidade de resistência, pois as pernas são mais finas, diminuindo a diferença de tensão entre os fios centrais e periféricos.
Duram mais, pois a água penetra com mais dificuldade, devido à maior torção.
6% mais leves.
Usados onde devem suportar choques e lupadas, devido à maior elasticidade (cabos de reboque e espia).

Desvantagens dos Cabos Calabroteados

40% menos resistentes.
Menos flexíveis, pois a torção das fibras é maior.
Não são indicados para aparelho de laborar nem para aparelho fixo.

Medidas dos Cabos de Fibra Natural

Medidos pelo diâmetro nominal ou pela circunferência.
Normalmente, as medidas são dadas pela circunferência em polegadas.

Cabos Finos

Circunferência menor que 1 polegada e meia.
A maioria dos carrocinois é construída em linha cânhamo, podendo ser branco ou alcatroado.
Designados pelo número de fios de carreta que contêm (máximo de 20).
Vendidos pela duzia, medida em peso.

Tipos de Cabos Finos (segundo o texto)

Linha Alpadoada (mais forte).
Sondaresa (calabroteada).
Merlin (melhor acabamento).
Fio de vela (para falcaçar).
Palombra/Palomba (para coser as tralhas nas velas).
Arremén (meia polegada de circunferência).

Desbolinar Cabos

Desbolinar é desfazer a tendência a tomar cocas. Nos cabos de maior bitola, não é possível restabelecer as pernas retorcidas. Desboline sempre que cortar cabo novo da peça ou quando for recolher cabo que já está em serviço.

Formas De Colher Cabos

Em Pandeiro: No mesmo sentido da coxa, a partir do seio. Aplica-se aos tiradores das talhas.
À Inglesa: No mesmo sentido da coxa, a partir do seio. Aplica-se ao atirador de uma talha e é usado para fazer enfeite.
Em Cobrros: Pelo seio ou pelo chicote. Usado para correntes, amarras e espias de grande bitola.

Uso e Conservação dos Cabos

Nunca use um cabo que já tenha sofrido uma tensão próxima da carga de ruptura, nem um cabo que tenha sido continuamente usado sob esforços moderados.
Cabos novos com as coxas bem apertadas e cabos úmidos têm maior tendência a tomar cocas.
Se o cabo tem cocas, não o tese.
Cabos que colaboram em guinchos e roldanas, sempre no mesmo sentido, tendem a tomar cocas. Inverta o sentido depois de certo tempo, fazendo o cabo burnir pelo outro chicote. Não faça isso em aparelhos de laborar; troque o cabo. No caso de espias, troque a posição dos chicotes após cada viagem.
Tire as cocas de um cabo molhado antes de secar.
Cabos que forem pesados secos, principalmente os do aparelho de elaborar, devem ser imediatamente solecados quando chover.
Ácidos atacam os cabos. Cabos úmidos absorvem facilmente os gases ácidos.
Para emendar cabos de forma permanente, a costura é a emenda preferível, pois é mais forte do que o nó.

Carga de Ruptura

A carga de ruptura dos cabos de fibra natural é variável, pois depende de fatores incertos como a colheita da fibra, a manufatura e o grau de torção. É dada por tabelas do fabricante ou por fórmulas empíricas:

$r = k \cdot c^2$

Onde:

$r$ é a resistência em quilogramas.
$c$ é a circunferência em centímetros.
$k$ é um coeficiente que depende do tipo de cabo.

Valores de $k$ :

Cabos de massa de linho branco com 3 pernas: $k = 67.5$
Cabos de massa de linho cânhamo alcatroado com 3 pernas: $k = 58.5$
Cabos de manilha com 3 pernas: $k = 63$

Para uso imediato em cabos de manilha, quando não se conhece o valor de $k$ :

$r = (\frac{c}{4})^2$

Onde $r$ é a resistência em toneladas.

Carga de Trabalho

A resistência dos cabos diminui rapidamente com o uso e varia muito com a velocidade de movimento. A margem de segurança serve para que não seja ultrapassado o limite de elasticidade permanente.

A margem de segurança é dada como uma razão: $\frac{\text{Carga de Trabalho}}{\text{Carga de Ruptura}}$

Condições:

Melhores condições (cabo novo): 4
Condições normais: 5
Condições desfavoráveis (betas de talhas, aparelhos de elaborar após 6 meses de uso contínuo): 8
Condições mais desfavoráveis (cabo trabalha com grande velocidade de movimento): 10
Cabo sujeito a lupadas: 12

Rigidez dos Cabos

A rigidez é o inverso da flexibilidade. Quanto mais novo o cabo, maior a rigidez. A força para vencer a rigidez é função do diâmetro do cabo (quanto maior, maior a força), do diâmetro da roldana (quanto maior, menor a força) e do peso a içar. Ao valor dessa força devido à rigidez do cabo, deve-se somar o peso da carga a içar.

Comparação Entre Cabos

Cabos Diferentes Apenas nas Bitolas

Cabos de bitolas diferentes, mas da mesma matéria-prima e mesmo tipo de manufatura, as cargas de ruptura estão entre si como os quadrados das respectivas circunferências:

$\frac{R1}{R2} = \frac{c1^2}{c2^2} = (\frac{c1}{c2})^2$

Cabos Diferentes Apenas no Tipo de Confecção

$\frac{\text{Carga de Ruptura do Cabo de Massa}}{\text{Carga de Ruptura do Cabo Calabroteado}} = 0.4$
$\frac{\text{Carga de Ruptura do Cabo de 3 Cordões}}{\text{Carga de Ruptura do Cabo de 4 Cordões}} = 0.2$