Inspeção de Cabo de Aço de Talha Elétrica: Padrões de Substituição

Em ambiente industrial, a condição de segurança do cabo de aço está diretamente ligada à segurança de pessoas e equipamentos. Estatísticas indicam que cerca de 30% dos acidentes com guindastes estão relacionados com a falha do cabo de aço. No entanto, muitos profissionais de manutenção não têm critérios claros para determinar quando um cabo deve ser substituído, resultando em substituições prematuras que geram desperdício ou em operação com cabos danificados que representam riscos. Este artigo sistematiza os 6 indicadores de rejeição e os métodos de inspeção diária do cabo de aço, com base na norma ISO 4309:2017 — Cabos de aço — Inspeção e critérios de rejeição, ajudando os leitores a estabelecer um sistema de gestão de segurança prático e eficaz.

Quantos fios rompidos num cabo de aço de guindaste exigem substituição?

A rotura de fios é a forma de falha mais comum em cabos de aço. Quando o número de fios rompidos num passo de torção (para cabo de torção cruzada, geralmente 6 vezes o diâmetro nominal, ou seja, 6d) atinge 10% do total de fios, o cabo deve ser imediatamente substituído.

Tomando como exemplo a estrutura mais comum 6×37+FC, com um total de 222 fios, o limite de 10% corresponde a 19 a 22 fios rompidos num passo de 6d. Os limiares variam conforme a estrutura do cabo:

Estrutura 6×19+FC (total de 114 fios): rejeição com ≥12 fios rompidos

Estrutura 6×37+FC (total de 222 fios): rejeição com ≥19 fios rompidos

Estrutura 8×19+FC (total de 152 fios): rejeição com ≥16 fios rompidos

Estrutura 35W×7 anti-rotação: rejeição com ≥14 fios rompidos (critério mais rigoroso devido à invisibilidade dos fios internos)

É importante notar que os fios rompidos tendem a concentrar-se nas zonas de curvatura do cabo, onde este passa pelas polias e pelo tambor. Isso ocorre porque, durante a flexão, os fios externos suportam a tensão máxima, levando à rotura por fadiga após ciclos repetidos. Na inspeção, deve-se marcar um segmento de 6d na zona de curvatura máxima sobre a polia e contar todos os fios rompidos visíveis nesse segmento. Para cabos anti-rotação, a rotura interna é mais difícil de detetar; se houver aumento localizado do diâmetro ou expulsão de fragmentos entre os cordões externos, deve-se abrir o cabo para inspecionar o interior.

Referência normativa: a ISO 4309, secção 6.2, estabelece os valores de rejeição por número de fios rompidos, com tabelas detalhadas por tipo de construção e classe de funcionamento. Para cabos utilizados em mecanismos de elevação e variação de alcance, o número de fios rompidos para rejeição é reduzido para metade do valor padrão, ou seja, para estrutura 6×37, ≥10 fios rompidos já exigem substituição.

Desgaste do diâmetro do cabo de aço: qual o limite para substituição?

A redução do diâmetro é outro indicador comum de rejeição. A ISO 4309 estabelece que o cabo deve ser rejeitado quando a redução do diâmetro nominal excede 7%, ou quando o desgaste dos fios externos atinge 40% ou mais do diâmetro original.

Para medir o diâmetro, deve-se utilizar um paquímetro (precisão de 0,02 mm), em secções retas do cabo, em pelo menos 3 posições diferentes. Em cada posição, medir em duas direções perpendiculares e calcular a média das 6 leituras como diâmetro real. As medições devem ser feitas fora das zonas de juntas e grampos, priorizando os segmentos que passam com maior frequência por polias e tambor.

A equipa técnica da Kelude Indústrias Pesadas, com base na experiência de campo, recomenda um sistema de alerta em 3 níveis para a redução de diâmetro:

① Redução <3%: operação normal, monitorizar a tendência na inspeção diária

② Redução entre 3% e 5%: reforçar a monitorização (inspeção semanal), analisar a causa do desgaste e preparar cabo sobressalente

③ Redução entre 5% e 7%: valor crítico, planear a substituição e operar com carga limitada até à troca

O desgaste dos fios externos manifesta-se frequentemente como uma "superfície plana" no fio, resultado do atrito contínuo entre o cabo e a garganta do cabo da polia ou o sulco do tambor. Se a garganta da polia estiver muito desgastada ou com raio insuficiente, o desgaste externo do cabo é acelerado. Assim, ao detetar o problema, deve-se inspecionar simultaneamente o estado das gargantas das polias e dos sulcos do tambor.

Além disso, é necessário estar atento ao "aumento aparente" do diâmetro. Se a medição indicar um diâmetro superior ao nominal (mais de 3%), pode ser sinal de deterioração ou inchaço da alma, ou de rotura interna de fios que comprime a alma. Nesse caso, deve-se abrir o cabo para inspeção interna.

Tabela comparativa dos 6 critérios de rejeição para cabos de aço de guindaste

Como identificar e avaliar a corrosão e deformação plástica em cabos de aço de guindaste?

A corrosão é o "assassino silencioso" dos cabos de aço, especialmente em ambientes húmidos ou ácidos, como indústrias químicas, terminais portuários e oficinas de decapagem, onde a taxa de corrosão acelera exponencialmente. A norma ISO 4309 classifica a corrosão em dois tipos — externa e interna — cada uma com critérios de avaliação distintos.

Os critérios para corrosão externa são relativamente objetivos:

① Presença de corrosão por picadas visível na superfície dos fios, com profundidade ≥ 0,5 mm

② Superfície dos fios áspera e solta devido à corrosão, com remoção de pó de ferrugem por raspagem com a unha

③ Redução dos espaços entre cordoalhas devido ao acúmulo de produtos de corrosão, com aparente "aumento" do diâmetro do cabo

A identificação da corrosão interna é mais crítica e também mais subtil. Quando o cabo de aço é curvado, se pó de ferrugem castanho-avermelhado for expelido dos espaços entre cordoalhas, ou se o diâmetro do cabo aumentar significativamente em zonas localizadas, isso indica corrosão interna severa. Neste ponto, a força de ruptura do cabo pode já ter diminuído mais de 30%, exigindo substituição imediata.

A deformação plástica, por sua vez, constitui um critério de rejeição "decisivo" — a presença de qualquer uma das seguintes formas de deformação condena o cabo, independentemente de outros indicadores:

① Ondulação: o eixo do cabo apresenta curvatura ondulada regular, com diferença entre crista e vale superior a 1/3 do diâmetro do cabo

② Distorção em gaiola: as cordoalhas externas separam-se da alma, formando uma expansão em gaiola, com aumento localizado do diâmetro ≥ 5%

③ Extrusão da alma/cordoalhas: a alma torna-se visível entre as cordoalhas, ou cordoalhas externas projetam-se e separam-se do corpo do cabo

④ Achatamento localizado: a secção transversal do cabo assume forma elíptica, com relação eixo maior/eixo menor ≥ 1,2

⑤ Torção: dano estrutural permanente e irreversível resultante de torção excessiva do cabo

A equipa de Serviço Pós-Venda da Kelude observou em inspeções de campo que a distorção em gaiola ocorre frequentemente após o cabo ser submetido a cargas de impacto (como elevação súbita de cargas ou frenagem de emergência). Recomenda-se uma inspeção específica após cada ocorrência deste tipo de solicitação.

Inspeção da zona de fixação das extremidades do cabo de aço: tabela comparativa com os três passos da Inspeção Diária

Critérios de avaliação de queimaduras por arco elétrico e danos térmicos em cabos de aço de guindaste

Os danos térmicos nos cabos de aço são frequentemente ignorados pelo pessoal de campo, mas apresentam um risco extremamente elevado. Os fios de aço do cabo são submetidos a tratamento térmico de resfriamento controlado para obter alta resistência à tração (normalmente entre 1570 e 1960 MPa). Quando expostos a temperaturas externas elevadas, a microestrutura dos fios sofre alterações irreversíveis, resultando numa queda significativa da resistência. Tanto a norma GB/T 5972-2016 como a ISO 4309:2017 classificam os danos térmicos como um critério independente de rejeição.

A queimadura por arco elétrico é a forma mais comum de dano térmico em campo. Durante operações de soldagem, se o cabo de retorno (fio de terra) do porta-eletrodo for fixado inadequadamente, a corrente de soldagem pode formar um circuito através do cabo de aço, gerando pontos de arco na sua superfície. A temperatura local nesses pontos pode ultrapassar os 3000°C, provocando a austenitização instantânea do fio seguida de rápido resfriamento, formando uma microestrutura martensítica frágil e dura, com possível redução da resistência à tração em mais de 50%.

A identificação de queimaduras por arco elétrico no cabo de aço baseia-se em 3 características principais:

① Presença de crateras de queimadura circulares ou ovais com 1 a 3 mm de diâmetro na superfície do fio, com bordas de aspeto fundido e solidificado

② Anel de revenido azul-púrpura ao redor da cratera (temperaturas de aproximadamente 300 a 400°C já são suficientes para deteriorar as propriedades do fio)

③ Observação com lupa: superfície rugosa na zona queimada, com uma rede de microfissuras

O critério de avaliação para danos por revenido baseia-se na alteração da cor da superfície do fio: cor palha (cerca de 230°C), castanho (cerca de 270°C), azul (cerca de 300°C), cinzento-escuro (acima de 400°C). Sempre que o fio apresente uma descoloração visível por revenido, deve ser imediatamente rejeitado, independentemente do número de fios rompidos.

A Kelude Indústrias Pesadas exige explicitamente nos seus procedimentos de fabrico e manutenção de guindastes: antes de qualquer trabalho de soldagem na estrutura de aço do guindaste, o cabo de aço deve ser isolado de forma fiável da estrutura (utilizando proteção de borracha isolante ou remoção temporária), e a linha entre o ponto de fixação do fio de terra e o local de soldagem não pode passar sobre o cabo de aço.

Periodicidade da inspeção diária e requisitos de gestão de registos para cabos de aço de guindaste

Além de dominar os critérios de rejeição, é igualmente crucial estabelecer um sistema de inspeção diária estruturado. De acordo com o Anexo A da norma GB/T 5972-2016 e os requisitos de utilização e manutenção da norma de projeto de guindastes ISO 4301 / FEM 1.001, a inspeção do cabo de aço é dividida em três níveis:

Nível 1: Inspeção visual diária por turno

Antes de cada turno, o operador deve acionar o mecanismo de elevação a uma velocidade reduzida, não superior a 0,3 m/s, e inspecionar visualmente todo o comprimento do cabo de aço. Atenção especial para: presença de fios rompidos visíveis, desalinhamento do cabo em relação à garganta do cabo da polia e afrouxamento da fixação das extremidades do cabo. Qualquer anomalia deve ser registada e comunicada imediatamente; o equipamento não deve operar com defeitos conhecidos.

Nível 2: Inspeção periódica com medições quinzenais

Executada por pessoal de manutenção especializado. Inclui:

① Medição do diâmetro do cabo de aço com paquímetro (média de ≥3 pontos × 2 direções)

② Marcação de um comprimento de 6d (passo) nas zonas suspeitas de desgaste severo e contagem individual dos fios rompidos

③ Verificação do desgaste da garganta do cabo da polia e do sulco do tambor

④ Verificação do aperto dos dispositivos de fixação das extremidades do cabo

Os resultados devem ser registados na "Ficha de Registo de Inspeção do Cabo de Aço".

Nível 3: Ensaio não destrutivo anual

Utilizando detecção de falhas por partículas magnéticas (MRT) ou um detector eletromagnético, é realizado um ensaio não destrutivo em todo o comprimento do cabo de aço para obter a curva LMA (perda de área metálica da secção transversal). Quando a LMA é ≥6%, mesmo sem fios rompidos ou desgaste visível na superfície, o cabo deve ser rejeitado, pois os fios internos podem já estar fraturados.

A Kelude Indústrias Pesadas recomenda que, para guindastes com Classe de Funcionamento A6~A8 (serviço pesado/extra pesado), o intervalo do ensaio não destrutivo do cabo de aço seja reduzido para uma vez por semestre. Para cabos de aço utilizados em Ambientes de Alta Temperatura, como em Pontes Rolantes Metalúrgicos, deve ser realizada uma inspeção completa trimestralmente.

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Perguntas frequentes na inspeção de cabos de aço de guindaste