Norma ISO 16625 para Tambor e Polia de Cabo de Aço

A seleção adequada de tambores e polias de cabo de aço em guindastes influencia diretamente a segurança e a vida útil do mecanismo de elevação. A ISO 16625 — Guia para seleção e manutenção de tambores e polias de cabo de aço fornece um quadro normativo internacional completo para a seleção, compatibilização, instalação e rejeição de tambores e polias. Em projetos de engenharia, é igualmente necessário considerar os requisitos da relação D/d para compatibilização entre cabo de aço e tambores/polias definidos na GB/T 3811-2008 — Norma de projeto de guindastes, bem como as disposições obrigatórias sobre inspeção periódica de mecanismos de elevação do regulamento TSG 51-2023 — Regulamento Técnico de Segurança de Equipamentos Especiais, formando assim um sistema de gestão em circuito fechado que abrange desde a conceção até à inspeção em serviço.

ISO 16625: Norma para tambores e polias de cabo de aço

A ISO 16625 — Cranes — Selection and maintenance of wire rope drums and sheaves — foi elaborada pelo comité técnico ISO/TC 96 (Cranes), sendo a versão mais recente a revisão de 2022. A norma aplica-se a tambores e polias de cabo de aço em todos os tipos de guindastes com Capacidade Nominal superior a 0,5 t (incluindo pontes rolantes, pórticos, torres, guindastes móveis e de lança), abrangendo quatro fases: seleção, instalação e compatibilização, manutenção em serviço e critérios de rejeição.

A lógica central da norma assenta em quatro fases de gestão do ciclo de vida completo: "seleção — compatibilização — manutenção — rejeição". Na fase de seleção, a relação D/d (quociente entre o diâmetro primitivo do tambor ou polia e o diâmetro nominal do cabo de aço) é o primeiro parâmetro de controlo; na fase de compatibilização, a tolerância do raio da garganta é o elemento central; na fase de manutenção, a medição periódica do desgaste é a base; e na fase de rejeição, quatro indicadores quantitativos definem os limiares. No departamento de engenharia da Kelude Indústrias Pesadas, o projeto de tambores para pontes rolantes das séries QZ e QD segue rigorosamente o critério D/d≥18 da ISO 16625, em conjunto com os coeficientes de combinação de cargas da GB/T 3811-2008, garantindo que a vida útil à fadiga do tambor atinge a Classe de Funcionamento M6 ou superior.

A ISO 16625 é altamente compatível com o sistema normativo chinês em vigor: ao nível da seleção do diâmetro do tambor, a tabela 44 da GB/T 3811-2008 especifica valores mínimos de D/d idênticos aos da ISO 16625; ao nível dos critérios de rejeição, o ponto C3.2 do anexo C do regulamento TSG 51-2023 remete diretamente para os limites de desgaste da garganta definidos na ISO 16625. A norma complementa igualmente a ISO 4309 — Norma de Inspeção de Cabos de Aço, uma vez que a rejeição de tambores e polias é frequentemente acompanhada da substituição simultânea do cabo de aço.

Seis critérios de seleção para tambores de cabo de aço

A secção 5.2 da ISO 16625 define seis critérios fundamentais para a seleção de tambores, apresentados por ordem de prioridade:

① Critério da relação D/d: a relação entre o diâmetro primitivo do tambor D e o diâmetro do cabo de aço d não deve ser inferior a 18 (podendo ser reduzida para 16 em guindastes móveis, mediante justificação). Este critério é de caráter obrigatório e determina diretamente a vida útil à fadiga por flexão do cabo de aço. A título de exemplo, na ponte rolante QD32t da Kelude Indústrias Pesadas, com cabo de aço de 20 mm de diâmetro, o diâmetro primitivo do tambor é de φ400 mm, resultando numa relação D/d=20, em conformidade com a norma.

② Critério do raio da garganta: o raio da garganta R=0,53d~0,56d garante um ângulo de contacto de 60°~90° entre o cabo de aço e a garganta. Um valor de R demasiado pequeno provoca pressão excessiva sobre o cabo de aço, acelerando a rotura dos fios; um valor demasiado grande permite o deslocamento lateral do cabo na garganta, causando desgaste.

③ Critério do passo da garganta: a distância entre centros de gargantas adjacentes P≥1,15d assegura que, em enrolamento multicamadas, não ocorra compressão cruzada entre camadas. Para aplicações que exigem enrolamento multicamadas, como elevação em poços profundos, recomenda-se P≥1,2d, em conjunto com um dispositivo de orientação do cabo.

④ Critério do comprimento do tambor: em enrolamento de camada única, o comprimento do tambor L=1,1×(H×a/π/D+p)×P, onde H é a Altura de Elevação, a é a Multiplicação do Bloco de Polias e p é o número de voltas de segurança (não inferior a 2). Em enrolamento multicamadas, deve ser adicionada uma margem adicional de 20%~30% ao comprimento.

⑤ Critério da espessura da parede: a espessura mínima da parede do tambor tmin≥d (tambor em ferro fundido) ou tmin≥0,8d (tambor em aço soldado), sendo que em nenhum caso a espessura da parede pode ser inferior a 12 mm. A espessura insuficiente da parede é a principal causa de fissuração e deformação do tambor, representando cerca de 38% das falhas em tambores.

⑥ Critério do flange da extremidade: o flange deve sobressair pelo menos 1,5d acima da camada mais externa do cabo de aço, evitando que o cabo se solte pela extremidade do tambor. Em tambores de enrolamento multicamadas, a altura do flange deve ser calculada cumulativamente para o número total de camadas, não podendo ser dimensionada apenas para uma única camada.

Seleção e manutenção de polias: requisitos e compatibilização

A secção 5.3 da ISO 16625 impõe requisitos mais rigorosos para a seleção de polias do que para tambores: a relação entre o diâmetro primitivo da polia e o diâmetro do cabo de aço D/d≥20 (podendo ser reduzida para ≥14 em polias compensadoras), aproximadamente 11% superior ao valor exigido para tambores. A garganta da polia adota uma secção em U, com raio de fundo R=0,53d~0,56d, idêntico ao do tambor, mas com largura de abertura W=1,5d~1,8d, superior à do sulco do tambor, para acomodar o ângulo de oscilação do cabo de aço na entrada e saída da polia.

Quanto aos materiais, a ISO 16625 recomenda flanges de polia em ferro fundido nodular QT400-18 ou Aço Fundido ZG270-500, com dureza superficial HB170~210, seguida de Têmpera até HRC45~50. Para aplicações de serviço pesado e frequente (como pontes rolantes metalúrgicos), recomenda-se o revestimento interno da garganta com nylon MC ou almofada de poliuretano para reduzir a taxa de desgaste do cabo de aço; a almofada deve ser substituída quando o desgaste reduzir a sua espessura para menos de 3 mm. A Kelude Indústrias Pesadas adota, nos blocos de polias das suas pontes rolantes metalúrgicos, um sistema de almofadas de nylon amovíveis, permitindo reduzir o tempo de substituição para 2 horas, com um custo de almofada correspondente a apenas 15% do custo de substituição integral da polia.

No que respeita ao Rolamento de polia, a ISO 16625 exige uma vida útil calculada L10h≥5000 horas (Classe de Funcionamento M5) ou ≥10000 horas (Classe de Funcionamento M6 e acima). A Folga de Rolamento C3 é o grau de precisão recomendado; na instalação, o deslocamento axial da polia não deve exceder 0,3 mm. A manutenção preventiva mensal das polias deve incluir a verificação da temperatura de funcionamento do rolamento (normalmente ≤80°C), o estado da Graxa (reabastecimento com Graxa de lítio a cada 500 horas) e a medição do desgaste da garganta (medição anual com medidor de espessura ultrassônico).

Quatro indicadores de rejeição: critérios de inspeção

A secção 7 da ISO 16625 define quatro indicadores de rejeição para tambores e polias, todos baseados em limiares quantitativos e não em avaliações qualitativas, garantindo consistência e reprodutibilidade nas decisões de inspeção:

① Rejeição por desgaste da garganta (§7.3.1): a rejeição é obrigatória quando o desgaste no fundo da garganta excede 15% da profundidade original do sulco. O método de deteção consiste na utilização de um paquímetro digital específico para gargantantas, efetuando medições em 4 pontos equidistantes (0°, 90°, 180°, 270°) e registando o valor máximo. Quando o desgaste excede o limite, a área de contacto entre o cabo de aço e o fundo da garganta diminui, a tensão de contacto aumenta drasticamente e a taxa de rotura de fios do cabo pode aumentar 3 a 5 vezes.

② Rejeição por trincas no flange ou na parede (§7.4.2): a rejeição é obrigatória quando qualquer trinca, em qualquer direção, excede 5 mm de comprimento ou 10% da espessura da parede em profundidade. O método de deteção preferencial é o Ensaio por Partículas Magnéticas (MT) ou ensaio por líquidos penetrantes (PT); a inspeção visual isolada não é admissível. Em tambores de estrutura soldada, as trincas na zona afetada pelo calor do cordão de soldada são particularmente perigosas; é proibida a reparação por soldagem — as tensões residuais de soldagem aceleram a propagação da trinca, e a vida útil de um tambor reparado é geralmente inferior a 30% da vida útil original.

③ Rejeição por redução da espessura da parede (§7.5.1): a rejeição é obrigatória quando a redução da espessura da parede do tambor excede 20% da espessura original. O método de deteção consiste na utilização de um medidor de espessura ultrassônico, efetuando medições em 3 secções ao longo do comprimento do tambor (anterior, central e posterior), com 4 pontos por secção, registando o valor mínimo. A redução de espessura concentra-se geralmente na zona de enrolamento frequente do cabo (aproximadamente 60% central do comprimento do tambor); nas zonas extremas não funcionais, pode ser tolerada uma redução até 25%.

④ Rejeição por folga excessiva do rolamento (§7.6.1): o rolamento da polia deve ser substituído quando a folga radial excede 0,5 mm (para diâmetro do furo ≤100 mm) ou 0,7 mm (para diâmetro do furo >100 mm). O método de deteção consiste na medição com relógio comparador do batimento radial do cubo da polia em relação ao eixo da polia, aplicando uma carga radial durante a medição para eliminar folgas residuais. Um deslocamento axial superior a 0,3 mm implica igualmente a rejeição do rolamento.

Verificação de compatibilização e periodicidade de inspeção

A secção 6 da ISO 16625 exige uma verificação sistemática de compatibilização entre tambores e polias, assegurando a coordenação entre o raio da garganta, o Ângulo de deflexão e o método de enrolamento. O ângulo de deflexão do cabo de aço em relação à garganta (fleet angle) é o parâmetro central desta verificação: na extremidade do tambor, o ângulo não deve exceder 3° (tambor liso) ou 1,5° (tambor com sulco); na polia, não deve exceder 2,5°. Um ângulo excessivo provoca fricção intensa entre o cabo e a parede lateral da garganta, podendo acelerar o desgaste unilateral da garganta em 5 a 8 vezes, com rotura concentrada dos fios na superfície do cabo.

Quanto à periodicidade, a ISO 16625 estabelece três níveis de inspeção em função das condições de serviço: inspeção diária (por turno) para verificar a fluidez do movimento do cabo na garganta e detetar ruídos anormais; inspeção mensal para medir o desgaste da garganta e registar a curva de tendência; e Inspeção Anual para realizar a deteção completa dos quatro indicadores de rejeição e emitir o relatório de inspeção. A equipa de assistência pós-venda da Kelude Indústrias Pesadas disponibiliza aos clientes um "dossier de gestão do ciclo de vida completo de tambores e polias", registando os dados de cada inspeção numa plataforma cloud e gerando automaticamente curvas de previsão de tendência de desgaste, com alerta de janela de rejeição com 3 a 6 meses de antecedência.

Para guindastes operando em ambientes severos (temperatura >60°C, humidade >85% RH, concentração de poeiras >100 mg/m³), a ISO 16625 recomenda reduzir a inspeção mensal para quinzenal e a Inspeção Anual para semestral. Em aplicações especiais como metalurgia, fundição e Porto, recomenda-se adicionalmente a deteção por termografia infravermelha (trimestral) e a análise do espectro de vibração (semestral), complementando as inspeções dimensionais e visuais convencionais.

Comparativo de Parâmetros: Tambor vs. Polia

Norma de Avaliação de Sucateamento — Tabela Comparativa de Cláusulas

8. Indicadores-chave da norma ISO 16625

9. 📖 Leitura complementar

Os artigos seguintes abordam normas e critérios de seleção para cabos de aço, tambores e mecanismos de elevação de guindastes. Recomendamos a leitura:

📖 Norma ISO 4301 — Princípios de projeto para guindastes: 9 combinações de cargas e método de seleção dos níveis de funcionamento A1 a A8 — base de projeto nacional para a relação D/d de tambores e polias.

📖 Norma ISO 16625 — Guia de seleção e manutenção de tambores e polias para cabos de aço — interpretação completa da norma em português.

📖 Como escolher o cabo de aço para guindastes? Comparação de 4 parâmetros — alma de fibra, alma de aço, anti-rotação — e 5 critérios de rejeição — guia complementar para seleção e substituição de cabos de aço.

📖 Como selecionar o redutor para guindastes? Comparação de 4 parâmetros — flanco de dente endurecido, planetário, cicloidal — e guia de cálculo — referência para a seleção da cadeia de transmissão do mecanismo de elevação.

📖 Como identificar o envelhecimento dos elementos elásticos do acoplamento? 6 métodos de detecção e padrões de intervalo de substituição — referência para a manutenção dos componentes de transmissão do mecanismo de elevação.

10. Perguntas frequentes