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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.

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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.

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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

DESGASTECada 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.

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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.

FADIGAUma 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.

CORROSÃOOutra 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 AÇOFinalmente, 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.

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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.

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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.

4.1. 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

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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.

4.1.1. 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

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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

4.1.2. APLICAÇÃO POR IMERSÃO

BanhoQuando 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

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na posição vertical, horizontal ou inclinada. Em cada caso será necessário usar um

trapo ou qualquer dispositivo adequado para retirar o excesso de lubrificante.

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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.

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4.1.3. 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.

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4.1.4. 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.

4.1.5. 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.

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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.

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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

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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.

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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.

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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.

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