Quais são os últimos desenvolvimentos na pesquisa de cabos de aço?

Na última década, um punhado de OEMs de guindastes fez parceria com fabricantes de cabos de aço e sintéticos para pesquisar a ideia de substituir cabos de aço pesados por cabos de fibra mais leves. A ideia é reduzir peso sem ceder força.

O diretor comercial de cabos de aço da Python, Sven Balbiani , disse que a maioria dos OEMs de guindastes está satisfeita com os produtos de cabos de aço atualmente disponíveis.

Vários OEMs de guindastes pesquisaram a ideia de substituir cabos de aço por cabos de fibra. É um empreendimento complicado com muitas variáveis a serem consideradas. Foto © Robert Dimmitt Photography

“Não vemos muito interesse neste tópico entre nossos OEMs”, disse Balbiani. “Existe um fabricante de pontes rolantes que criou toda uma linha de produtos que pode ser equipada com cabo de fibra ou cabo de aço.”

A maioria ainda opta pelo cabo de aço.

Quais são os benefícios das cordas sintéticas?

A WireCo também trabalhou com OEMs para explorar oportunidades de cabos sintéticos para servir como soluções alternativas para cabos de aço.

“O objetivo principal ao fazer isso é reduzir o peso sem comprometer a força, uma preocupação cada vez maior à medida que os levantamentos se tornam mais altos, pesados e complexos”, disse Andreas Schmeiss, vice-presidente da WireCo . “As cordas sintéticas também tendem a ser mais fáceis de manusear e instalar, reduzindo a fadiga e a possibilidade de lesões para quem realiza instalações, inspeções e trocas. E, sem necessidade de lubrificação, os cabos de fibra oferecem benefícios ambientais.”

Mas, apesar de todas as suas vantagens, a fibra apresenta alguns desafios importantes.

“No ambiente industrial, no qual as cordas frequentemente encontram bordas afiadas e superfícies abrasivas, o aço geralmente é impermeável, enquanto as fibras são suscetíveis ao desgaste”, disse ele. “As fibras também são sensíveis à radiação ultravioleta e ao calor excessivo. Altas temperaturas podem causar uma condição conhecida como ‘rastejamento’, na qual uma corda se torna flexível e se estende até um ponto além de sua forma original.”

A radiação ultravioleta pode degradar os filamentos da corda, exigindo a aplicação de revestimentos especiais para evitar falhas, disse ele.

“Os critérios de retirada também são mais difíceis de determinar com cabos sintéticos, onde os métodos de teste não destrutivos usados para avaliar a condição de um cabo de aço não são adequados”, disse ele. “Os cabos sintéticos tendem a ser mais caros do que os cabos de aço. Para uma mesma aplicação, o custo da fibra pode superar o do aço em até três ou quatro vezes.”

Com produtos de aço e sintéticos, a WireCo tem soluções para um determinado uso final, independentemente do material, disse Schmeiss.

“A corda de fibra ajuda a reduzir tremendamente o diâmetro necessário da corda”, disse Balbiani. “Em alguns casos, o aço é o vencedor claro. Em outros casos, fibra. Os revestimentos avançados podem um dia inclinar a balança em favor dos sintéticos, mas, por enquanto, seria difícil imaginar que o cabo de fibra substituiria totalmente o aço em breve.”

A fibra se presta bem a aplicações estáticas, particularmente no ambiente marítimo.

“Isso inclui aplicações nas quais as cordas não são continuamente enroladas e desenroladas sobre tambores”, disse Schmeiss. “ A WireCo , por meio da Lankhorst Ropes, tem uma longa história de emprego de cabos sintéticos para atracar navios, plataformas de energia offshore e, mais recentemente, turbinas eólicas flutuantes. Essas cordas são transportadas e instaladas no mar, tornando os sintéticos de peso reduzido, alta resistência, facilidade de manuseio e resistência à corrosão a escolha preferida em relação ao aço.”

A WireCo introduziu recentemente a série Union Gladiator de pendentes de lança, uma corda à base de fibra para pás de mineração.

“Ao contrário do aço usado em pendentes convencionais, as fibras sintéticas de aramida do Gladiator agem como um amortecedor durante as operações de escavação, reduzindo tensões relacionadas à fadiga tanto para o equipamento da escavadeira quanto para aqueles que o operam”, disse Schmeiss. “Isso, por sua vez, pode prolongar a vida útil de escavadeiras e draglines em até três a quatro vezes a vida normalmente experimentada ao usar tecnologias de aço tradicionais.”

A fibra também tem potencial para uso mais amplo em aplicações dinâmicas. Eslingas sintéticas e bem aceitas no setor de elevação.

Carga de quebra e peso

Os guindastes móveis, no entanto, apresentam um desafio especial, pois as cordas devem encontrar um equilíbrio ideal entre carga de ruptura e peso.

Balbiani citou três empresas que oferecem cabo de fibra em seus guindastes/talhas. Um guindaste que usa cabo de fibra é uma exceção, não a regra, disse ele.

Schmeiss disse que tanto as cargas limitadas por eixo de guindastes veiculares aprovados para estradas quanto as limitações de peso para guindastes sobre esteiras exigem que os cabos forneçam uma carga de ruptura cada vez maior em um diâmetro constante. Para atender a esses requisitos, as alternativas sintéticas devem empregar fibras especiais com resistência à tração semelhante à do aço, disse ele.

LankoLift S da Lankhorst Ropes faz isso, disse Schmeiss. A corda amarela consiste em 12 fios externos trançados feitos de Dyneema de alta tecnologia e fornece uma resistência à ruptura igual à da corda de aço da mesma espessura. O núcleo do LankoLift é projetado para resistir a pressões transversais, e testes de laboratório envolvendo ciclos de flexão reversa produziram resultados promissores. A corda também possui um revestimento de fibra especial que reduz o atrito interno e aumenta a resistência ultravioleta.

“ Os participantes do teste do guindaste LankoLift ficaram consistentemente impressionados com o baixo peso do produto, flexibilidade e facilidade de manuseio durante a instalação e as trocas do bloco do gancho”, disse Schmeiss. “O cabo provou ser adequado para cargas úteis mais altas, especialmente aquelas que envolvem alturas de elevação mais altas e comprimentos de jib mais longos. Os baixos requisitos de manutenção oferecem uma vantagem adicional, uma vez que as cordas sintéticas deste tipo são à prova de corrosão e não requerem lubrificação adicional.”

E ainda há a ideia de mesclar arame e corda de fibra – uma corda híbrida. Python também está pesquisando esse conceito.

“O ponto principal é que o cabo de fibra tem uma desvantagem de custo que só se torna equilibrada quando as operações são muito caras, por exemplo, mineração de poço profundo, e a redução relativamente baixa no peso total se acumula ao longo de um longo comprimento em favor da carga útil, [como] aumentando a capacidade de um caçamba de 30 para 40 toneladas em um poço de 3.000 metros de profundidade”, disse Balbiani . “Devido às turbulências econômicas, atualmente congelamos esses projetos e prosseguiremos quando os problemas da cadeia de suprimentos forem resolvidos.”

A WireCo oferece o Casar TurboLite M, um cabo de mineração híbrido com um núcleo de fibra de alta resistência revestido de plástico, cercado por fios de aço. Esta construção fornece uma alta relação resistência-peso, bem como resistência à abrasão e à fadiga por flexão. Ele foi projetado para uso em mineração subterrânea, onde os poços se tornaram progressivamente mais profundos e o peso é o fator limitante na capacidade de elevação, disse Schmeiss.

“Assim como em outras aplicações que favorecem os sintéticos, o peso reduzido é um benefício claro”, disse Schmeiss. “O mesmo se aplica à durabilidade adicional e à deformação reduzida proporcionada pelas cordas híbridas. Em termos de desvantagens e fatores que limitariam o uso mais amplo, o custo é provavelmente o mais significativo”.

Conversa híbrida Muita pesquisa foi realizada em cordas híbridas. O principal objetivo foi substituir o núcleo independente do cabo de aço de um cabo de aço convencional por um cabo sintético de alto desempenho que também possui características de suporte de carga. A Liebherr Cranes está usando cabos de fibra em alguns de seus guindastes de torre. Cordas sintéticas de alto desempenho são usadas em guindastes de caminhões utilitários para aplicações de cabos de transmissão e transformadores. Essas cordas estão sendo usadas em guindastes de torre, RTs e até pontes rolantes. A indústria de elevadores também está pesquisando o uso de cabos híbridos. As cordas híbridas são projetadas com uma mistura de fios de aço e fibras de alto desempenho que combinam as características de ambos os produtos. Estamos sempre procurando maneiras de diminuir o peso em um guindaste sem comprometer as propriedades mecânicas de elevação. O mercado de guindastes móveis exige cordas com alta resistência à ruptura e características antigiro para içamentos longos e pesos maiores. Além disso, devemos perceber que os encaixes de extremidade – como botões estampados ou spelter, soquetes e soquetes de cunha – têm a capacidade de fazer a terminação do cabo híbrido para concluir a instalação. Os critérios de inspeção de cabos de aço padrão estão em vigor há muito tempo. Desde a introdução de cordas sintéticas de alto desempenho , os critérios de inspeção também são documentados. Cordas sintéticas de alto desempenho têm sido predominantemente usadas em aplicações de caminhões utilitários com elevações muito mais curtas e muito poucas, se houver, partes de linha através do bloco. Com isso dito, os critérios de inspeção para cordas sintéticas de alto desempenho são muito importantes, exigindo educação adequada para inspeção diária e inspeção de terceiros. A inspeção dessas cordas gerou muita discussão. Um assunto crítico é o dano. Se um cabo de aço saltar uma roldana, os fios de aço externos podem suportar o abuso. Mas com corda sintética de alto desempenho, fibras de diâmetro muito pequeno podem ser cortadas entre a roldana e o bloco. A pesquisa, sem dúvida, continuará. Um manto híbrido dá mais respostas quando se trata de inspeção e avaliação de danos. E talvez haja algum conforto sabendo que uma corda híbrida é protegida por fio de aço com as fibras internas mais leves cumprindo as características de resistência, flexibilidade e equilíbrio de torque. O AUTOR Tony Fastuca , vice-presidente da ASC Industries Python America, está na indústria de cabos de aço desde 1979. Com sede na Alemanha, a Python fornece cabos projetados para clientes em todo o mundo.