Estime as cargas de puxamento de cabos segmento por segmento do trajeto: some a resistência dos trechos retos, inclua o peso das elevações sem suporte e, depois, calcule a tensão na curva e a carga lateral. Começo no carretel e sigo o sentido do puxamento. A tensão que sai de um segmento torna-se a tensão inicial do seguinte; por isso, a ordem dos trechos retos e das curvas importa.
Comparo a força calculada com a capacidade do cabo, do acessório de puxamento e dos suportes. Os exemplos usam premissas explícitas; em uma instalação real, compare os limites atuais do cabo e do equipamento com as cargas calculadas.
Principais conclusões
- O cálculo de deslizamento horizontal fornece o atrito adicional; inclua separadamente a tensão de entrada.
- Converta a massa em kg para força em N uma vez, usando a aceleração da gravidade.
- Verifique a carga lateral em cada curva usando a tensão local de saída e o raio aplicável.
- Use um modelo de deslizamento, roletes ou eletroduto que represente o contato real.
- Atribua o peso suspenso e as demais cargas do trajeto aos suportes projetados para isso antes de terminar a montagem do prensa-cabos.
Um segmento do trajeto é um comprimento de cabo com direção, condição de suporte e modelo de cálculo definidos. Marque o carretel, a extremidade de puxamento, as curvas, as mudanças de elevação e os pontos de suporte. Dou a cada trecho reto um identificador próprio e registro se o cabo desliza sobre uma superfície, rola sobre o equipamento ou fica suspenso livremente.
| Condição do trajeto | Cálculo principal | Entrada que altera o resultado |
|---|---|---|
| Trecho horizontal deslizante | Atrito adicional devido ao peso suportado | Massa do cabo, comprimento e coeficiente de contato |
| Comprimento vertical sem suporte | Peso transmitido pelo caminho de carga de tração | Comprimento sem suporte e massa fixada |
| Curva com contato deslizante | Aumento da tensão e carga lateral local | Tensão de entrada, ângulo, atrito, raio e disposição dos cabos |
| Configuração de roletes ou polia | Resistência ao rolamento e à curvatura específica do equipamento | Condição dos roletes, espaçamento, geometria da polia e rigidez do cabo |
Acompanhe a força do cabo até a estrutura que o suporta. Uma guia pode receber uma reação lateral, enquanto o acessório de puxamento recebe a tensão axial. Atribua a cada componente a carga que ele realmente suporta.
Em um trecho horizontal deslizante, multiplique o peso do cabo suportado pelo coeficiente de atrito aplicável. Some essa resistência à tensão de entrada. O modelo a seguir pressupõe um único cabo reto, movimento uniforme e condições de contato constantes:
Aqui, é o coeficiente de atrito adimensional, é a massa do cabo por comprimento em kg/m, é o comprimento de deslizamento em m e é a aceleração da gravidade em m/s². A superfície suporta o peso do cabo. Curvas, inclinações, obstruções e outras cargas devem ser incluídas em partes separadas do modelo do trajeto.
A tensão de entrada é a carga axial já presente na entrada de um segmento. Para este equilíbrio horizontal em regime uniforme, a tensão de saída é a tensão de entrada mais o atrito do segmento. Esta é a mesma abordagem segmento por segmento desenvolvida no guia da Southwire para instalação de cabos de energia, usando aqui unidades SI consistentes.
Por exemplo, considere um cabo hipotético com massa de 0.8 kg/m, um trecho horizontal deslizante de 20 m, um coeficiente presumido de 0.30 e m/s². Pressuponha movimento uniforme e nenhuma outra resistência nesse segmento:
| Grandeza | Cálculo | Resultado |
|---|---|---|
| Massa do cabo em movimento | 0.8 × 20 | 16 kg |
| Força normal neste modelo | 16 × 9.80665 | 156.91 N |
| Resistência adicional ao deslizamento | 0.30 × 156.9064 | 47.07 N |
| Tensão de saída com 25 N de entrada | 25 + 47.07192 | 72.07 N |
Levo a tensão de saída de 72.07 N para o segmento seguinte. O atrito de 47.07 N é apenas o acréscimo deste segmento aos 25 N de entrada.
Com o mesmo cabo e comprimento, coeficientes presumidos de 0.20 e 0.40 resultam em 31.38 N e 62.76 N. Neste modelo, dobrar o coeficiente dobra o atrito. Essas entradas de sensibilidade mostram por que determinar a condição de contato importa mais do que acrescentar outra casa decimal.
Distingo o contato no início do movimento do contato durante o movimento e, em seguida, identifico a capa, o eletroduto ou a superfície de apoio e o lubrificante compatível. Para os roletes, use o modelo aplicável e a condição do equipamento; um trajeto horizontal não significa que sejam superfícies deslizantes.
Para um comprimento de cabo livremente suspenso, sem suporte e em equilíbrio estático:
O peso suspenso é a força gravitacional correspondente à massa sem suporte abaixo do ponto verificado. Aqui, é esse comprimento em metros. Identifico os suportes intermediários antes de decidir qual comprimento transfere carga a cada ponto.
Considere um trecho suspenso separado de 6 m do mesmo cabo hipotético de 0.8 kg/m. Seu peso é 47.07 N. Se o suporte superior também sustentar um acessório de 1.5 kg, esse acessório acrescentará 14.71 N, totalizando 61.78 N neste exemplo estático. Conte o acessório uma única vez. Conte separadamente os comprimentos horizontal e vertical se o trajeto real contiver ambos.
Massa e peso exigem unidades distintas. As tabelas SI do NIST definem massa em quilogramas e força em newtons. Se os dados do cabo já indicarem o peso por comprimento em N/m, multiplique diretamente pelo comprimento. Aplicar a gravidade novamente superestimaria a força.
Para içamento, inclua aceleração, atrito nos suportes, acessórios e sentido do deslocamento no modelo dinâmico aplicável. Em um trajeto parado, identifique os suportes permanentes que sustentam o peso após a remoção do equipamento de puxamento.
Uma curva altera tanto a tensão de puxamento quanto a carga que pressiona o cabo contra a guia. Primeiro calculo a tensão local de saída e, depois, uso esse valor na expressão aplicável de carga lateral. A disposição dos cabos importa: um cabo único e vários cabos individuais compartilhando um eletroduto têm configurações de contato diferentes.
Para um único cabo com contato deslizante, uma aproximação preliminar de curva comumente usada é:
Aqui, é o coeficiente de atrito dinâmico da curva, é o ângulo de contato em radianos e é a constante exponencial. Este é o caso de cabo único da aproximação E-15 da Southwire, com o fator de correção pelo peso igual a um. Uma curva de 90° corresponde a radianos. Inserir 90 como valor em radianos produziria um resultado completamente diferente.
A aproximação representa o contato deslizante, não todas as polias giratórias nem as curvas de cabos rígidos. A Southwire trata separadamente as polias de rotação livre e a resistência à curvatura do cabo. Para o trajeto real, use a disposição dos cabos, a geometria da curva e o modelo do equipamento aplicáveis; inclua qualquer resistência adicional à curvatura ou ao início do movimento exigida por esse modelo.
Para um cabo unipolar ou vários condutores dentro de uma mesma capa comum, o índice simples de carga lateral é:
Use a tensão local que sai da curva, em N, e o raio de curvatura aplicável, em m, para obter N/m. A Southwire apresenta essa forma como E-20 e fornece expressões diferentes para outras disposições dos cabos. Mantenha a convenção de raio do modelo coerente com o desenho; o diâmetro externo de uma polia não é automaticamente o raio necessário.
A carga lateral é uma força por unidade de comprimento que atua ao longo do contato na curva. Embora seja frequentemente chamada de pressão lateral, esse índice não é uma pressão em pascals. O NIST define o pascal como N/m². O cálculo da tensão de contato local também exigiria a área de contato e a distribuição da carga.
Em um exemplo independente, 400 N de tensão na saída da curva e um raio de 0.50 m resultam em 800 N/m. Com a mesma tensão, um raio de 0.80 m resulta em 500 N/m. Um raio maior reduz esse índice, mas a geometria escolhida também precisa atender ao raio mínimo de curvatura do cabo e caber no trajeto.
Este exemplo conectado usa o mesmo cabo hipotético e a mesma gravidade: um cabo deslizando de modo uniforme por um trecho horizontal de 20 m, uma curva de 90° e outro trecho reto de 10 m. Não há trecho vertical.
Considere 25 N na entrada do primeiro trecho reto, atrito de 0.30 nos dois trechos retos e 0.20 na curva. O raio para o modelo de carga lateral é 0.50 m. Aplique a aproximação simples de curva apresentada acima; o exemplo desconsidera transitórios de partida, rigidez do cabo e qualquer correção separada pelo peso da curva além daquela aproximação.
| Posição ou contribuição | Cálculo | Resultado |
|---|---|---|
| Atrito adicional do primeiro trecho reto | 0.30 × 0.8 × 20 × 9.80665 | 47.07 N |
| Tensão na entrada da curva | 25 + 47.07192 | 72.07 N |
| Multiplicador de tensão na curva | exp(0.20 × π/2) | 1.3691 |
| Tensão na saída da curva | 72.07192 × 1.36910777 | 98.67 N |
| Índice local de carga lateral na curva | 98.67422572 / 0.50 | 197.35 N/m |
| Atrito adicional do segundo trecho reto | 0.30 × 0.8 × 10 × 9.80665 | 23.54 N |
| Tensão na saída final | 98.67422572 + 23.53596 | 122.21 N |
Use 122.21 N na saída final e 98.67 N na saída da curva. Substituir o valor final nessa verificação anterior da curva mistura posições do trajeto. Mantenho a precisão total entre as etapas e arredondo os resultados exibidos.
Com base na minha análise deste exemplo, aumentar o raio da curva de 0.50 m para 0.80 m reduz seu índice de carga lateral de 197.35 para 123.34 N/m, uma redução de 37.5% com a mesma tensão. A aproximação exponencial fornece a mesma tensão, pois o raio não aparece nessa expressão. O projeto real do trajeto também exige verificar o raio mínimo de curvatura e a rigidez do cabo.
Mudar o sentido de puxamento exige um novo cálculo. Os trechos retos e as curvas passam a ocorrer em outra ordem, e a tensão que chega a cada curva pode mudar. Em trajetos com mudanças de elevação, o sentido da contribuição do peso também muda. Compare as cargas locais recalculadas e o acesso ao equipamento, em vez de simplesmente inverter as setas na planilha concluída.
Compare cada carga calculada com o limite aplicável ao cabo, ao acessório, ao local e à aplicação. Uma tensão baixa na saída final não determina a carga lateral em uma curva fechada. Da mesma forma, um limite de tensão generoso para o cabo não aumenta a capacidade nominal do olhal ou da garra de puxamento.
| Verificação | Comparar com | Se a comparação não for atendida |
|---|---|---|
| Tensão do cabo | Limite do cabo para a construção e o método de puxamento especificados | Reduza a solicitação do trajeto ou revise a configuração de puxamento aprovada |
| Acessório de puxamento | Sua capacidade nominal e suas condições de instalação | Selecione um acessório adequado e repita a verificação do sistema |
| Cada curva | Limite de carga lateral aplicável e raio mínimo de curvatura | Aumente o raio, altere o trajeto ou reduza a tensão que chega à curva |
| Guias e suportes | Capacidade para cargas axiais/laterais e montagem estrutural | Revise os componentes, o espaçamento ou o projeto de montagem |
| Entrada final | Alinhamento do cabo, suporte e função de retenção do prensa-cabos | Corrija a aproximação e o suporte antes de fixar o prensa-cabos |
O guia da Southwire separa os limites do dispositivo de puxamento, a tensão do cabo, a carga lateral e a geometria do trajeto. Use os valores permitidos nas instruções atuais do cabo e do acessório e compare-os com a solicitação calculada em cada local.
O engenheiro responsável pela instalação também resolve o arrasto do carretel, os efeitos de partida, as mudanças durante o puxamento e os riscos de obstrução ou travamento. Inclua o monitoramento da carga e os critérios de parada no plano de instalação.
Atribuo a carga do trajeto aos componentes projetados para suportá-la. A IEC 61914:2021 abrange abraçadeiras de cabos e dispositivos de retenção intermediários, incluindo as funções declaradas e a superfície de montagem especificada. A IEC 62444:2010 abrange prensa-cabos completos. São funções distintas de componentes, cada uma com suas próprias condições de instalação.
O resultado de retenção do cabo por um prensa-cabos não o transforma em acessório de puxamento nem em suporte vertical irrestrito. Determine o comprimento sem suporte, as cargas fixadas e as reações nos suportes; depois, associe os componentes a essa aplicação. O guia sobre abraçadeiras de cabos e prensa-cabos explica a relação entre eles na entrada do invólucro.
Na última curva, verifico o trecho reto de aproximação necessário, a projeção no invólucro e a localização do suporte. Evite que o cabo pressione lateralmente a boca do prensa-cabos. O guia de seleção do raio de curvatura aborda essa geometria, enquanto o guia de alívio de tração trata das cargas de serviço após a instalação.
| Registro | O que incluir na planilha de cálculo |
|---|---|
| Cabo | Identificação, massa por comprimento, diâmetro e método de puxamento |
| Segmento | Sentido, comprimento, ângulo, raio e condição de suporte |
| Equilíbrio de forças | Tensão de entrada, carga adicionada e tensão de saída |
| Entradas e limites | Base de atrito, limites do cabo e do acessório |
| Condições não resolvidas | Arrasto do carretel, efeitos de partida ou condição do equipamento |
Quando uma entrada muda, recalculo os segmentos afetados a jusante. Mantenha visível qualquer carga desconhecida, em vez de ocultá-la em um fator geral.
Calculo as cargas de puxamento do cabo acompanhando a força ao longo do trajeto. Um segmento horizontal acrescenta atrito, uma elevação sem suporte acrescenta peso e uma curva altera a tensão e gera uma carga lateral local. Levar a tensão de saída adiante mantém essas contribuições relacionadas sem confundir suas unidades ou posições.
Antes de selecionar a configuração de puxamento, compare os resultados locais com os limites do cabo, do acessório, da curva e do suporte. Na entrada do invólucro, forneça o suporte previsto para o cabo e a geometria de aproximação para que o prensa-cabos desempenhe as funções especificadas de entrada e retenção.
Ela fornece o atrito adicional de um trecho horizontal deslizante. Some a tensão de entrada e, em seguida, calcule quaisquer outros trechos retos, curvas ou segmentos verticais com os modelos aplicáveis. Uso o resultado do segmento como uma linha na planilha do trajeto, e não como valor final de todos os trajetos.
Quilogramas descrevem massa. Multiplique a massa pela aceleração da gravidade para obter a força em newtons. Se uma ficha técnica já indicar o peso por comprimento em N/m, multiplique pelo comprimento sem aplicar a gravidade novamente. Identifique kg/m e N/m de forma distinta em todo o cálculo.
O índice simples de carga lateral na curva para um único cabo é a tensão local de saída dividida pelo raio de curvatura aplicável. Sua unidade é força por comprimento, embora seja chamado com frequência de pressão lateral. Um cálculo da tensão de contato em N/m² também exigiria informações sobre a área de contato e a distribuição da carga.
Use-o para essa aplicação somente quando o prensa-cabos exato, o cabo e a configuração de montagem estiverem especificados para a carga resultante. Primeiro identifico o comprimento sem suporte e os demais suportes; em seguida, seleciono os componentes adequados para esse caminho de carga. A retenção do cabo, por si só, não transforma o prensa-cabos em um acessório de puxamento.
Um raio maior reduz o índice simples de carga lateral para a mesma tensão. Na aproximação exponencial de curva, a tensão depende da tensão de entrada, do atrito e do ângulo; portanto, alterar apenas o raio não muda essa estimativa. Verifique também a rigidez real do cabo, a geometria da curva e o modelo do equipamento.