Mobil Oil do Brasil LUBRIFICAÇÃO CORRETA DOS CABOS DE AÇO

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1 LUBRIFICAÇÃO CORRETA DOS CABOS DE AÇO Os cabos de aço são usados para inúmeros fins, seja em serviço estacionário, como tirantes ou espias, cabos aéreos para transporte, suspensão de pontes pênseis ou então para puxar ou elevar pesadas cargas como acontece nos elevadores, guindastes de minas, guinchos, equipamentos para movimento de terra, etc. Nestes vários serviços ficam expostos às mais variadas condições, desde os ambientes relativamente limpos e secos encontrados nos elevadores domésticos, até a plena exposição à intempérie onde podem estar sujeitos ao calor, ao frio, à chuva, ao pó. Muitas vezes são arrastados pelo chão, na água, na lama. Todos estes fatores e mais outros ainda, encontrados em serviço, influem na escolha e no método de aplicação do lubrificante, para que fiquem asseguradas a longa vida útil do cabo, e o que muitas vezes é mais importante, a máxima segurança contra acidentes, principalmente quando se trata da vida de seres humanos. 1. CONSTRUÇÃO DOS CABOS DE AÇO Os cabos de aço são formados de várias pernas dispostas helicoidalmente ao redor de um núcleo central ou alma. A alma é constituída por uma corda de cânhamo, ou de outra fibra vegetal, podendo às vezes ser também de aço. Os cabos de aço normalmente são formados por 6 a 8 pernas, mas há cabos especiais com um número maior ou menor do que este. Cada perna, por sua vez, consiste de vários fios dispostos ao redor de um núcleo ou alma, que geralmente é formada por um ou mais fios, mas também pode ser corda fina de cânhamo ou material similar. O número de fios por perna varia de 7 a 37 ou mais. Página 1

2 Figura 1 - Construções Típicas dos Cabos de Aço É mostrado acima apenas 8 seções transversais das muitas existentes. O primeiro número em cada ilustração correspondente ao número de pernas, ao passo que o segundo se refere ao número de fios por perna. Em alguns casos o último número é apenas indicativo, visto que os fios mais finos, de enchimento, podem não estar incluídos. Os cabos de aço podem ser fabricados em dois modos distintos: ou as pernas são colocadas ao redor da alma, em sentido contrário ao dos fios nas pernas, ou podem ser enroladas no mesmo sentido. Visto externamente o primeiro apresenta os fios, individualmente, como paralelos ao eixo do próprio cabo, ao passo que o segundo tipo mostra os fios formando um ângulo considerável com o eixo do cabo. Página 2

3 Outra diferença estrutural importante resulta da maneira de formar o cabo durante a fabricação. No processo normal, as pernas são forçadas ao redor da alma, ao passo que, no processo de pré-formação, as pernas são torcidas helicoidalmente antes de serem dispostas ao redor da alma. Se um cabo comum for cortado, as extremidades dos fios tendem a se endireitar e a se afastar do cabo e as pernas deste tendem a se abrir. Por a outro lado, nos cabos pré-formados, os fios e as pernas do cabo tendem a manter sua posição quando este é cortado. As diferenças estruturais dos cabos de aço influem na sua adequação aos diversos trabalhos. Os cabos podem ser destinados a resistir ao máximo esforço de tração, flexibilidade, resistência à abrasão, ao esmagamento ou à distorção. Geralmente, entretanto, prefere-se um certo equilíbrio entre duas ou mais destas características. 2. PORQUE É NECESSÁRIO LUBRIFICAR OS CABOS DE AÇO DESGASTE Cada fio do cabo de aço pode estar em contato com três ou mais fios ao longo do seu comprimento. Os contatos se dão teoricamente ao longo de uma linha, mas, na realidade, esta linha se transforma numa estreita faixa pela deformação causada pela carga. A área total de carga ou de suporte, no fio de um cabo de aço, é relativamente grande, provavelmente maior do que numa máquina de peso similar. Quando a carga é aplicada ao cabo de aço e quando este é dobrado ou fletido nas roldanas ou tambores, as tensões se desenvolvem no sentido de causarem o movimento das pernas e dos fios uns sobre os outros. A menos que se consiga manter uma película lubrificante nas áreas de contato, poderão resultar considerável atrito e desgaste devidos a este movimento. Página 3

4 É também necessário o emprego de um lubrificante para impedir o atrito e o desgaste entre os cabos de aço e roldanas, tambores ou demais superfícies sobre as quais eles passam. FADIGA Uma das principais causas do rompimento dos cabos de aço é a fadiga do material. Os esforços de flexão e tração, inúmeras vezes repetidos, causam esta fadiga. Eventualmente, alguns fios se rompem primeiro e o cabo vai progressivamente enfraquecendo até que seja necessário retirá-lo de serviço. Se a lubrificação for inadequada, os esforços no cabo aumentam devido à maior resistência ao movimento dos fios uns sobre os outros; a fadiga aparece mais depressa e a vida útil do cabo de aço fica reduzida. CORROSÃO Outra causa importante de ruptura dos cabos de aço é a corrosão, termo que abrange não só o ataque direto aos fios por fluidos corrosivos como sejam, águas ácidas nas minas, como também o ataque pela ferrugem. A superfície total dos fios expostos ao ataque corrosivo é muito grande. Por exemplo, já foi calculado que por 30 m de cabo de 1 de diâmetro e de 6 x 7, a superfície exposta atinge a 10 m² ; de 6 x 19 será 18 m² e de 6 x 37 atingirá aproximadamente 25 m². Para que se possa proteger o cabo contra a corrosão, é preciso que o lubrificante resista ao desalojamento pela umidade em qualquer ponto da superfície dos fios. PROTEÇÃO DA ALMA DO CABO DE AÇO Finalmente, o lubrificante também é imprescindível para reduzir ao mínimo o atrito e o desgaste na superfície da alma do cânhamo, para evitar sua deterioração, protegendo-a contra a penetração da água e impedindo o seu ressecamento. O desgaste, a deterioração ou o ressecamento da alma redundam na diminuição do seu diâmetro, não lhe permitindo suportar eficientemente os fios ao seu redor. As pernas tendem a se sobrepor, podendo acarretar sérios danos aos fios. Página 4

5 Podemos dizer, em resumo, que as várias ações destrutivas a que estão sujeitos os cabos de aço, principalmente o atrito, abrasão, desgaste, fadiga, corrosão e rompimento dos fios devido à deterioração da alma só podem ser atenuadas pela eficiente aplicação de um lubrificante adequado. Entretanto, outras causas mecânicas provocam o rompimento dos cabos de aço e não podem ser evitadas mesmo com o uso das melhores práticas de lubrificação. Supondo que o cabo de aço foi corretamente escolhido para determinada espécie de serviço (isto é, tenha suficiente resistência, flexibilidade, etc.), estas causas mecânicas poderão incluir: roldanas de diâmetro muito pequeno, provocando esforços de flexão desproporcionados; desnecessários esforços de flexão ou dobramento reverso do cabo; ranhuras das roldanas inadequadas ao diâmetro do cabo, pois se a ranhura for muito larga não poderá suportar convenientemente o cabo, e, se muito estreita, poderá esmagá-la ou deformá-lo; velocidade excessiva e, finalmente, poderão ficar retorcidos pelo manejo descuidado. 3. LUBRIFICAÇÃO DURANTE A FABRICAÇÃO Um lubrificante existente no interior do cabo protege-o durante o embarque, armazenagem e instalação. Sob condições favoráveis, continua protegendo o cabo durante longos intervalos de tempo. Deve-se, entretanto, reconhecer que a maioria do lubrificante que impregna a alma é expulso durante a formação das pernas; o restante vai-se perdendo durante a armazenagem e quando o cabo é submetido à carga. Com raríssimas exceções, é preciso providenciar um programa de lubrificação dos cabos de aço logo após sua instalação. Página 5

6 4. LUBRIFICAÇÃO EM SERVIÇO Dada, porém, a ampla escala de serviços em que são utilizados os cabos de aço, não é possível que um só lubrificante seja adequado a todos serviços. Os principais fatores a serem considerados na escolha do lubrificante correto são: temperatura, presença de umidade, influências corrosivas, limpezas, métodos e frequência com que o lubrificante é aplicado. A lubrificação dos cabos de aço em serviço é relativamente difícil, resultando que geralmente é descuidada ou inteiramente dispensada. Algumas vezes, isto se deve em parte a crença de que o lubrificante incorporado ao cabo, durante sua fabricação, servirá para protegê-los durante toda a vida útil em serviço; outras, porque se esquece que o cabo de aço faz parte da máquina e, portanto, também necessita de lubrificação. Os melhores resultados são obtidos, todavia, quando se aplica regularmente um lubrificante adequado de modo a obter uma penetração completa MÉTODOS DE APLICAÇÃO DO LUBRIFICANTE Vários métodos podem ser usados para a aplicação do lubrificante. Como nos casos da escolha dos lubrificantes, também a escolha do método de aplicação será determinada pelas condições locais. Quando mais de um método puder ser aplicado deve-se sempre escolher aquele que garanta a melhor penetração do lubrificante. Os métodos usados para aplicar lubrificantes aos cabos de aço incluem: pincel, caneca, banho, pulverização, conta-gotas, lubrificadores mecânicos, etc., sendo Página 6

7 que os dois últimos são empregados quando se deseja uma aplicação regular. Muitas vezes, dois ou mais destes métodos são usados em conjunto, por exemplo: com pincel no tambor do guindaste, pulverização nas seções de cabo que não podem ser pinceladas, e conta-gotas ou lubrificador mecânico nas roldanas. Qualquer que seja o método de aplicação, esta deverá ser feita de preferência quando o cabo estiver seco. Os lubrificantes empregados para várias condições de funcionamento devem ter viscosidades diferentes em cada caso. Os produtos demasiadamente viscosos devem ser previamente aquecidos para que se tornem suficientemente fluidos para poderem ser aplicados e penetrarem até a alma do cabo de aço. Mesmo que estejam suficientemente fluidos para a aplicação, estes produtos podem esfriar-se rapidamente em contato com as superfícies frias do cabo, não havendo, portanto, penetração suficiente. Por esta razão, o emprego de tais lubrificantes foi sendo gradualmente substituído por produtos similares, tornados fluidos mediante a adição de um solvente adequado, que se evapora depois de feita a aplicação APLICAÇÃO MANUAL A aplicação manual de lubrificantes, por pincel ou despejando-se de uma caneca, é muito usada, mas é menos eficiente e acarreta mais desperdícios do que os demais métodos. Ao pincelar ou despejar o lubrificante, obtém-se melhor penetração se o lubrificante for aplicado enquanto a cabo se move lentamente e no ponto em que este entra em contato com a roldana (figura 2). O contato com a roldana e o movimento dos fios e das pernas enquanto o cabo passa pela roldana auxiliam a distribuição e a penetração do lubrificante no interior do cabo. Um trapo ou camurça, preferivelmente esta última, deve ser usada para remoção do excesso e melhor distribuição do lubrificante. Em nenhum caso deve-se segurar o trapo no Página 7

8 lado em que o cabo entra na roldana, pois qualquer fio partido, enroscando-se no trapo, poderia arrastar a mão do lubrificador, machucando-o seriamente. Figura 2 - Aplicação Manual APLICAÇÃO POR IMERSÃO Banho Quando for praticável retirar o cabo de serviço, enrolá-lo e mergulhá-lo num recipiente contendo o lubrificante se possível aquecido, este método deverá ser preferido em relação a outros. Deverá ser provida uma armação sobre o tanque para que o excesso de óleo possa escorrer do cabo para o recipiente. Quando não for possível enrolar o cabo, este poderá ser lentamente passado pelo recipiente. As figuras 5 e 6 mostram algumas sugestões para os tanques empregados para cabos Página 8

9 na posição vertical, horizontal ou inclinada. Em cada caso será necessário usar um trapo ou qualquer dispositivo adequado para retirar o excesso de lubrificante. Página 9

10 Figura 3 - Aplicação de Lubrificante aos Cabos de Aço por Imersão A figura 3 mostra várias adaptações em bandejas ou caixas que são usadas para aplicar o lubrificante aos cabos em posição vertical, horizontal ou inclinada. Os cabos passam levemente pelo banho de lubrificante e o excesso é removido com um trapo ou outro dispositivo adequado. Figura 4 - Aplicação do Lubrificante aos Cabos de Aço, por Imersão O dispositivo mostrado na figura acima é muito adequado para cabos horizontais ou levemente inclinados. O cabo mais ou menos esticado passa lentamente pelo banho lubrificante; o excesso é removido por um trapo ou camurça. No caso de haver necessidade de aplicar um lubrificante muito viscoso, será preciso um aquecedor. Página 10

11 CONTA-GOTAS Para lubrificar um cabo por meio de um dispositivo conta-gotas, qualquer recipiente de tamanho apropriado, dotado de um tubo com torneira, poderá servir. Se for necessário aquecer o lubrificante, o recipiente deverá ser isolado e dotado de uma resistência elétrica, como pode ser visto na figura 5. Figura 5 - Lubrificador Conta-Gotas No lubrificador Conta-Gotas, o isolamento e o uso das resistências de aquecimento somente são empregados se o lubrificador for muito viscoso. Se houver vento forte é preciso dispor de anteparos adequados para evitar que o gotejo de lubrificante seja desviado do cabo. Página 11

12 LUBRIFICADOR MECÂNICO Pode-se usar um lubrificador mecânico para gotejar o lubrificante no cabo. O ponto de aplicação deve ser numa roldana, como pode ser visto na figura 5. O contato com a roldana e a flexão causada ao cabo durante sua passagem por esta ajudam a distribuí-lo e forçam a penetração do lubrificante no interior do cabo. A bomba do lubrificador mecânico deve ser acionada pela própria roldana, pois assim o lubrificante só será suprimido quando a roldana estiver em movimento e em quantidades proporcionais à velocidade desta. Muitas vezes haverá necessidade de dispor de equipamento para aquecer o lubrificante ou de anteparos que evite que o óleo, durante a aplicação, seja desviado do cabo pelo vento. Este sistema de lubrificação forçada poderá ser usado em conjunto com outros métodos, como sejam, aplicações semanais por pincel ou pulverização ao tambor do cabo MÉTODOS PARA CABOS AÉREOS Os cabos aéreos horizontais ou levemente inclinados são geralmente lubrificados por conta-gotas ou lubrificadores mecânicos. Quando uma roda de diâmetro relativamente grande passa pelo cabo, o dispositivo conta-gotas pode ser instalado nesta roda, como pode ser visto na figura 6. Este dispositivo pode ser empregado quando o cabo está em funcionamento por tempo integral e quando um pequeno gotejamento, resultante da lubrificação em excesso, não apresente inconvenientes. Um dispositivo com lubrificação forçada para cabos aéreos, em que a bomba está contida num carro, pode ser visto na figura 6. Página 12

13 Figura 6 - Lubrificador Mecânico para Cados Aéreos Outro dispositivo de lubrificação para cabos horizontais, no qual o lubrificante é transportado do reservatório ao cabo por meio de uma roldana, é mostrado na figura 7. Um dispositivo semelhante é usado também para cabos estacionários, mas, neste caso, o reservatório é dotado de rodas para que possa ser deslocado ao longo do cabo. Página 13

14 Figura 7 - Lubrificador para Cabos Horizontais No lubrificador para Cabos Horizontais, o óleo é elvado até o cabo por meio de uma polia que mergulha no banho de óleo à medida que o cabo se move lentamente em relação ao dispositivo. Um raspador remove o excesso de óleo, devolvendo-o ao banho, e facilita a distribuição e a penetração no interior do cabo. A polia é ajustável quanto à altura, para que fique sempre o perfeito contato com o cabo. Um lubrificador deste tipo pode ser adaptado para o lubrificação de cabos aéreos, dotando-se de rodas o recepiente, para que possa ser deslocado ao longo do cabo. Pulverização - A aplicação do lubrificante por pulverização tem sido usada com ótimos resultados em cabos verticais de minas e outras instalações similares. Pode ser obtida boa penetração em tempo relativamente curto, com pouco trabalho e praticamente sem desperdício. Há ampla variedade de equipamento para a pulverização de lubrificantes de diversas viscosidades, e deve-se escolher sempre o dispositivo mais adequado para o lubrificante que se tem em vista. Entretanto, para pulverizar cabos verticais na boca de poços de minas, é preciso usar uma extensão, com 1,20 a 1,80 m, que pode ser comprada pronta ou fabricada no local. É importante que seja dotada de um defletor para que o cabo durante a pulverização não deve exceder de 180 a 240 metros por minuto, preferencialmente o primeiro valor. 5. LIMPEZA DOS CABOS DE AÇO Alguns lubrificantes para cabos de aço, do tipo adequado para protegê-los contra a corrosão, formam películas pesadas e aderentes, tendendo a preencher as irregularidades ou os altos e baixos entre os fios. Se o ambiente for impuro, o Página 14

15 lubrificante poderá reter impurezas, formando incrustações duras e abrasivas, praticamente ao longo de todo o cabo de aço. Este cascão deverá ser periodicamente removido para diminuir o desgaste abrasivo e permitir um inspeção quanto a fios quebrados, vestígios de corrosão e tornar possível a lubrificação eficaz. Portanto, a limpeza dos cabos de aço faz parte importante do programa de lubrificação. Os métodos mais eficientes para a limpeza dos cabos de aço exigem o emprego de um óleo fino ou querosene. Quando o cascão no cabo de aço tem espessura considerável, o óleo deve ser aplicado imediatamente antes de um período de parada, dando-se lhe tempo suficiente para que possa haver penetração completa. Depois de uma ou mais aplicações, o material aderido terá amolecido o bastante para se desprender do cabo por simples vibração ou pela força centrífuga, quando o cabo estiver em serviço. O cascão, depois de amolecido, pode ser também removido com jatos de ar comprimido. Esta limpeza com ar comprimido pode ser executada com maior eficiência usando bocais a 120 graus, no plano perpendicular ao eixo do cabo de aço. Jatos de vapor ou de água também são usados algumas vezes para a limpeza dos cabos de aço, antes ou depois do tratamento com óleo fino ou querosene. Como o vapor se condensa parcialmente nas superfícies mais frias dos cabos de aço, é preciso, ao empregar vapor ou água, secar completamente o cabo por meio de jatos de ar comprimido, pois, do contrário, a água causaria a ferrugem e impediria a aderência do lubrificante aos fios. Página 15

16 6. PROPRIEDADES DOS LUBRIFICANTES Algumas propriedades desejáveis dos lubrificantes são determinadas pelas condições de funcionamento e pela frequência e método de aplicação. Entretanto, de um modo geral, o lubrificante para cabos de aço deve ser capaz de formar e manter películas que aderem tenazmente aos fios, para que possam eficientemente reduzir o atrito e o desgaste. Deve ser suficientemente fluido para que possa ser facilmente aplicado e para que possa penetrar facilmente entre os fios até a alma do cabo. Deve, entretanto, ser bastante viscoso nas temperaturas de serviço e possuir suficiente adesividade para não gotejar do cabo nem ser desalojado pela vibração ou pela força centrífuga. Não deve endurecer demasiadamente, nem trincar-se, desprender-se ou esfarelar-se nas temperaturas mais baixas enroladas em serviço. Os lubrificantes mais viscosos geralmente permanecem em serviço durante mais tempo e dão melhor proteção durante intervalos mais longos do que os menos viscosos. Por conseguinte, em igualdade das demais condições, devem sempre ser usados os produtos mais viscosos quando as aplicações forem intermitentes e espaçadas, ao passo que os produtos menos viscosos são empregados quando a lubrificação for frequente ou contínua. No caso de haver presença de água, ou de substâncias corrosivas aquosas, o lubrificante deve possuir resistência ao desalojamento ou à lavagem pela água. É preciso que forme uma película forte e adesiva na superfície do cabo. Quando o ambiente for sujo ou empoeirado, um lubrificante adesivo reterá as partículas sólidas, que poderão ser de natureza abrasiva, formando um cascão difícil de ser removido. Nestes casos é preferível usar um lubrificante menos viscoso e fazer aplicações mais frequentes. Página 16

17 Vemos, pois, que é aconselhável empregar dois tipos de lubrificantes diferentes, para: 1) presença de água, e 2) presença de impurezas. Quando porém as duas condições se apresentarem simultaneamente é preciso verificar qual a que prevalece ou tem efetivos mais nocivos, ao adotar-se o lubrificante mais adequado. Ainda com referência à formação do cascão sobre a superfície dos cabos de aço, podemos dizer que no serviço de elevadores domésticos onde há necessidade de frequentes inspeções, por motivo de segurança, não se pode tolerar a presença deste cascão. Portanto, para evitar repetidas limpezas, convém usar lubrificantes relativamente pouco viscosos e, como as condições de umidade e limpeza são geralmente boas, não haverá necessidade de aplicações muito frequentes. Outro caso especial se apresenta quando os cabos de aço em serviço são arrastados na terra, na lama, na areia, etc. Neste caso, qualquer que seja o lubrificante empregado não se poderá evitar aderência de impurezas ao cabo. O desgaste será inevitável e é preferível não lubrificar estes cabos ou então usar um lubrificante fino, aplicado em intervalos muito grandes. Um terceiro caso especial é encontrado nos cabos dos elevadores de carga em minas com poços inclinados. Estes cabos se apoiam em inúmeras polias ou roldanas de madeira e, neste caso, é interessante que se forme um cascão sobre o cabo para protegê-lo do desgaste. Deve, pois, ser empregado um lubrificantes viscoso ao qual possam aderir partículas sólidas, mas o cascão formado não deve ser muito duro, para que possa ser facilmente removido por ocasião de inspeções ou para a lubrificação interna do cabo. Página 17