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Cabo de enrolamento para empilhadora-recuperadora de uma mina polaca: (N)SHTÖU-J 3×70 e 3×185, ensaiado antes do envio

Uma empresa mineira polaca precisava de cabo de enrolamento para empilhadora-recuperadora destinado ao tambor enrolador de cabo de uma máquina de roda de caçambas sobre carris num parque de armazenamento à superfície. A TEBAOFLEX forneceu dois tamanhos de (N)SHTÖU-J de 0.6/1 kV, 3×70+3×35/3 e 3×185+3×95/3, com condutores de cobre estanhado, isolamento de EPR, bainha interior e exterior de policloropreno (PCP) amarela e um trançado de aramida entre ambas. Antes da encomenda, a TEBAOFLEX enviou 160 m de cada tamanho, com o frete pago para este projeto, ao fabricante da máquina em Shandong, na China, onde ambos os cabos foram instalados no enrolador e postos em funcionamento durante o comissionamento. Depois, as bobinas de produção passaram num ensaio de aceitação em fábrica, incluindo um ensaio de tensão em CA a 3 657 V durante 5 minutos sem ruptura.

O projeto em resumo

De que cabo de enrolamento precisa uma empilhadora-recuperadora de roda de caçambas?

Uma empilhadora-recuperadora de roda de caçambas precisa de um cabo de enrolamento de borracha para serviço pesado. A máquina percorre o parque de armazenamento sobre carris, pelo que o seu cabo de potência é desenrolado e novamente enrolado num tambor enrolador de cabo motorizado. O cabo tem de ter um condutor de classe 5 de fios finos, isolamento e bainhas de borracha que tolerem o enrolamento constante, um trançado que suporte a tração e a torção, e uma bainha resistente às intempéries, à abrasão e ao óleo. Para uma mina polaca, a TEBAOFLEX forneceu (N)SHTÖU-J de 0.6/1 kV, uma construção com referência à DIN VDE 0250-814.

Uma empilhadora-recuperadora faz dois trabalhos com uma só máquina. Ao empilhar, o seu transportador de lança forma a pilha; ao recuperar, a roda de caçambas escava o material e devolve-o ao transportador do parque. Ambas as operações decorrem enquanto a máquina se desloca ao longo da sua via, pelo que o cabo de enrolamento trabalha sob tensão mecânica, flexão e torção durante toda a vida útil da máquina, ao ar livre, com poeira, chuva e geada.

A designação descreve essa construção. NSHTÖU é um cabo com bainha de borracha pesada com um elemento de tração entre a bainha interior e a exterior, e o J acrescenta um condutor de proteção verde-amarelo dentro do cabo. As letras são descodificadas uma a uma no nosso guia para ler designações de cabos VDE, e as variantes são comparadas na página da família de cabos NSHTOU.

NSHTOEU-J 3×70+3×35/3 e NSHTOEU-J 3×185+3×95/3: construção para esta encomenda

Os dois tamanhos de (N)SHTÖU-J de 0.6/1 kV desta encomenda polaca para empilhadora-recuperadora partilham uma mesma construção: condutores de cobre estanhado de classe 5 segundo a IEC 60228, isolamento de EPR, um condutor de proteção dividido em três condutores, uma bainha interior de PCP amarela, um trançado de aramida e uma bainha exterior de PCP amarela, ambas as bainhas em composto 5GM5. Só diferem as secções dos condutores e o diâmetro exterior: 44.45 mm para 3×70+3×35/3 e 63.23 mm para 3×185+3×95/3.

Estes são os valores da ficha técnica da encomenda. A construção padrão do (N)SHTÖU descrita na nossa página da família NSHTOU utiliza uma bainha interior GM1b, um trançado têxtil antitorção e uma bainha exterior 5GM3; esta encomenda utilizou, em vez disso, PCP 5GM5 para ambas as bainhas e um trançado de aramida, em amarelo.

Secção transversal do cabo de enrolamento: onde estão a bainha interior, o trançado e a bainha exterior?

No cabo de enrolamento (N)SHTÖU-J amarelo desta encomenda, a bainha interior e a exterior são do mesmo composto de PCP e estão vulcanizadas em conjunto, pelo que uma extremidade cortada parece um único anel amarelo espesso. A fronteira é o trançado de aramida, visível como um anel de pequenos pontos a um raio constante dentro do amarelo: tudo o que fica dentro desse anel é a bainha interior; tudo o que fica fora dele é a bainha exterior.

O comprador pediu fotografias da secção transversal de cada cabo que mostrassem claramente a bainha interior e a exterior. O grande plano abaixo é do cabo 3×70+3×35/3; o desenho ao lado numera as camadas do condutor para fora.

Porquê condutores de cobre estanhado num cabo de enrolamento de borracha?

Os cabos de enrolamento de borracha como o (N)SHTÖU-J utilizam condutores de cobre estanhado porque o isolamento em contacto direto com cada condutor é borracha vulcanizada. Quando um composto de borracha contém enxofre ou aceleradores com enxofre, estes reagem com o cobre nu e formam sulfureto de cobre, que enegrece os fios e aumenta a resistência de contacto; um revestimento de estanho em cada fio mantém o cobre e a borracha separados. Num parque de armazenamento húmido, o revestimento também abranda a oxidação dentro do feixe de fios e mantém em bom estado as terminações feitas no local, o que foi importante no local húmido da mina polaca desta encomenda.

• Vulcanização. O isolamento de EPR é curado com calor enquanto está em contacto direto com o condutor; as bainhas nunca tocam no cobre. Quando um composto de borracha contém enxofre ou aceleradores com enxofre, estes formam sulfureto de cobre sobre o cobre nu, o que escurece os fios, prejudica a soldadura e aumenta a resistência de contacto. O estanho é uma barreira entre os dois.
• Humidade num parque de armazenamento a céu aberto. A chuva, a água do degelo e a condensação chegam às extremidades do cabo e a qualquer dano na bainha. O cobre oxidado tem uma resistência maior, pelo que as ligações aquecem mais; os fios estanhados mantêm-se estáveis.
• Terminações feitas no local. Os fios estanhados cravam-se e soldam-se de forma limpa e não escurecem rapidamente depois de descarnados, pelo que os terminais montados na máquina mantêm uma baixa resistência de contacto.
• Dentro de um condutor que nunca deixa de fletir. Um condutor de classe 5 é formado por centenas de fios finos. A humidade que se infiltra entre eles oxida a superfície dos fios, e os fios oxidados têm maior tendência a partir-se sob flexão repetida. Cada fio é estanhado individualmente, pelo que todos os fios ficam protegidos.

Como se verifica que o cobre está realmente estanhado?

Descarne o isolamento e observe a superfície dos fios: os fios estanhados são cinzento-prateados em todo o seu comprimento; o cobre nu é vermelho-acobreado. No ensaio de aceitação em fábrica, descarnámos condutores de potência e de terra para o comprador. O ensaio de resistência do condutor confirma depois a secção de cobre: o condutor de 70 mm² mediu 0.265 Ω/km a 20 °C, dentro do máximo de 0.277 Ω/km que a IEC 60228 estabelece para um condutor estanhado de classe 5 de 70 mm².

Dois cuidados quando fizer esta verificação por si próprio. Primeiro, observe os fios depois do descarnamento, não a face de corte: um corte à serra expõe o núcleo de cobre de cada fio, pelo que uma extremidade acabada de cortar parece cor de cobre mesmo quando o fio está estanhado. Segundo, a resistência, por si só, não permite distinguir o cobre estanhado do cobre não estanhado. Para condutores de classe 5 de 70 mm², os limites da IEC 60228 são 0.272 Ω/km para cobre não estanhado e 0.277 Ω/km para cobre estanhado, com apenas cerca de 2% de diferença, e um condutor de qualquer dos dois tipos mede normalmente abaixo de ambos, como aconteceu com este. Use a verificação visual para o revestimento e o ensaio de resistência para a secção de cobre.

Ensaio de aceitação em fábrica do cabo de enrolamento: o que ensaiámos e as leituras

Nesta encomenda de cabo de enrolamento (N)SHTÖU-J, cada condutor isolado foi submetido ao ensaio de faísca durante a extrusão e ao ensaio de tensão em água a 3 500 V. Nas bobinas acabadas verificou-se a continuidade de cada condutor, a resistência de isolamento registou um valor superior a 5 000 MΩ a 2.5 kV CC em todo o comprimento da bobina, e o cabo acabado suportou um ensaio de tensão em CA a 3 657 V durante 5 minutos sem ruptura. A resistência do condutor, medida numa amostra de 1 m do condutor de 70 mm², foi de 0.265 Ω/km a 20 °C.

Resistência de isolamento do cabo de enrolamento na bobina acabada: acima de 5 000 MΩ a 2.5 kV CC

O medidor de isolamento aplica uma tensão de ensaio em CC e mostra-a no mostrador digital, neste caso 2.54 kV; a resistência lê-se na escala analógica, onde o ponteiro ficou acima de 5 000 MΩ. A resistência de isolamento por quilómetro é a leitura multiplicada pelo comprimento em quilómetros, pelo que uma leitura de 5 000 MΩ cumpre 20 MΩ·km em qualquer comprimento superior a 4 m, e num quilómetro completo seria de 5 000 MΩ·km.

Ensaio de tensão em CA no cabo acabado: 3 657 V durante 5 minutos

Na zona de ensaio vedada, o transformador de ensaio elevou a tensão no cabo acabado para 3 657 V CA, acima da tensão de ensaio de 3.5 kV CA que os dados da família (N)SHTÖU da TEBAOFLEX indicam para cabo de 0.6/1 kV, e manteve-a durante 5 minutos. Não houve ruptura. O temporizador do painel conta os segundos de aplicação; a fotografia abaixo foi tirada aos 42 s.

Verificações de secção e espessura

Como se prova que um cabo de enrolamento não tem quebras nem reparações?

Uma cadeia de ensaios mostra que um cabo de enrolamento não tem quebras. Nesta encomenda, o equipamento de ensaio de faísca verificou cada condutor isolado à medida que era extrudido, depois cada condutor suportou 3 500 V em água, e o cabo acabado apresentou continuidade em todos os condutores e suportou 3 657 V CA durante 5 minutos. Um condutor partido ou um isolamento danificado em qualquer ponto da bobina falharia numa destas fases. Uma reparação bem feita também pode passar nelas, pelo que os ensaios, por si só, não provam que um cabo nunca tenha sido reparado; as bobinas desta encomenda foram fornecidas em comprimentos contínuos, sem emendas nem reparações no cabo.

1. Durante a extrusão: o equipamento de ensaio de faísca examina cada metro de cada condutor. Um poro, um ponto fino ou um fio que atravesse o isolamento dispara o alarme e a linha é parada para inspeção.
2. Antes da cablagem: cada condutor isolado é submetido a um ensaio de tensão a 3 500 V num banho de água, pelo que qualquer ponto fraco do isolamento entra em ruptura antes de o condutor ser reunido.
3. Na bobina acabada: a continuidade em cada condutor mostra que os condutores não apresentam quebras de ponta a ponta; a resistência de isolamento e o ensaio em CA de 5 minutos mostram que o isolamento está em bom estado em todo o comprimento.

Cabo de enrolamento para tempo frio: como é que uma bainha de borracha resiste ao inverno polaco?

Um cabo de enrolamento de borracha resiste ao inverno polaco porque se mantém elástico com o frio. O (N)SHTÖU-J desta encomenda tem bainhas de policloropreno (PCP), que se mantêm flexíveis a baixa temperatura, onde o PVC endurece e fissura. Os dados da família (N)SHTÖU da TEBAOFLEX indicam −25 °C para cabo em movimento e −40 °C para instalação fixa. O PCP também resiste à água, à água do degelo, à abrasão e ao rasgamento, o que é importante quando um cabo frio é puxado do tambor.

A geada de inverno é normal num parque de armazenamento polaco, e o cabo de enrolamento é a parte da máquina que mais se move. Uma bainha que endurece com o frio fissura onde dobra sobre o tambor e os rolos de guia; uma bainha de borracha continua a dobrar sem se danificar. A TEBAOFLEX mistura os seus próprios compostos de borracha. Se uma máquina tiver de se deslocar e enrolar abaixo de −25 °C, indique na consulta a temperatura mínima do local: a TEBAOFLEX pode fornecer sob encomenda compostos de bainha para temperaturas mais baixas, e o composto e o seu valor nominal são indicados na ficha técnica da encomenda para a construção cotada.

Porquê uma bainha amarela no cabo de enrolamento num parque de armazenamento mineiro?

Para a empilhadora-recuperadora polaca, o cabo de enrolamento (N)SHTÖU-J foi fabricado com bainha amarela em vez da habitual preta, para que os operadores de camiões de transporte, pás carregadoras e empilhadores o possam ver onde sai do tambor e corre ao longo da via. Isto reduz o risco de o cabo ser atropelado ou esmagado num parque de armazenamento mineiro cheio de pedra solta.

A cor não altera os valores nominais elétricos. Ambas as bainhas amarelas são fabricadas na classe de composto 5GM5, tal como indicado na ficha técnica da encomenda.

O cabo adapta-se ao enrolador? Diâmetro exterior do cabo de enrolamento, diâmetro mínimo do núcleo do tambor e tração máxima

Os dois tamanhos de (N)SHTÖU-J adaptam-se ao enrolador da empilhadora-recuperadora: os diâmetros exteriores medidos, 44.45 mm para 3×70+3×35/3 e 63.23 mm para 3×185+3×95/3, estão dentro do diâmetro máximo de cabo do enrolador. Com o raio de curvatura de enrolamento de 6 × D que a TEBAOFLEX especifica para cabos acima de 20 mm, o núcleo do tambor tem de ter pelo menos 534 mm e 759 mm de diâmetro, respetivamente, e a tração de trabalho deverá manter-se dentro de 4 200 N e 11 100 N, respetivamente.

O raio de curvatura de 6 × D segue a DIN VDE 0298-3, tabela 3, e o limite de tração de 20 N/mm² é o valor nominal da TEBAOFLEX para a família (N)SHTÖU; ambas as regras são expostas na secção de dimensionamento do tambor da página da família de cabos NSHTOU. Os valores acima utilizam os diâmetros medidos desta encomenda; a tabela de tamanhos da página da família utiliza o diâmetro máximo publicado e, por isso, dá um núcleo de tambor mínimo maior para o mesmo tamanho, 642 mm para 3×70+3×35/3. Os condutores de terra não são contabilizados na tração. Os rolos de guia e de desvio precisam de um raio de curvatura maior, 7.5 × D segundo a DIN VDE 0298-3: pelo menos 334 mm para 3×70+3×35/3 e 475 mm para 3×185+3×95/3. Indique na consulta o diâmetro do núcleo do enrolador e o diâmetro máximo do cabo, e verificamo-los em relação ao cabo medido.

Teste na empilhadora-recuperadora antes da encomenda

O comprador polaco nunca tinha utilizado cabo da TEBAOFLEX, pelo que o cabo foi testado na própria máquina do comprador antes da encomenda. A empilhadora-recuperadora estava a ser construída em Shandong, na China, por isso a TEBAOFLEX enviou para lá 160 m de cada um dos cabos (N)SHTÖU-J 3×70+3×35/3 e 3×185+3×95/3, pagando o frete para este projeto. O fabricante instalou ambos os cabos no enrolador e pô-los em funcionamento durante os testes de comissionamento da máquina, e o comprador fez a encomenda após o teste.

Para uma primeira encomenda, esta é a prova mais direta que um comprador pode obter: o cabo é enrolado e desenrolado pelo enrolador real, com a própria deslocação da máquina, antes de o comprador se comprometer. Também confirmou na prática o que os diâmetros medidos mostravam no papel: que ambos os tamanhos se adaptam ao tambor.

Embalagem de bobinas de cabo de enrolamento para exportação para a Polónia

Cada bobina de exportação é fabricada à medida do diâmetro exterior e do peso do cabo, fechada com ripas de madeira para que nenhuma parte do cabo fique exposta e escorada dentro do contentor para que não se possa mover durante o transporte. A TEBAOFLEX segura os seus envios de exportação com um seguro comercial de carga.

• Tamanho e resistência da bobina: escolhidos em função do diâmetro exterior do cabo e do peso do comprimento enrolado na bobina.
• Bobina fechada: após o enrolamento, a bobina é fechada com ripas para que a superfície do cabo fique totalmente protegida.
• Escoramento no contentor: as bobinas são calçadas e escoradas para que não possam rolar nem deslocar-se.
• Seguro: as encomendas de exportação viajam com um seguro comercial de carga, pelo que qualquer dano durante o transporte pode ser reclamado.

O que nos enviar para uma cotação de cabo de enrolamento para empilhadora-recuperadora

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Perguntas sobre o cabo de enrolamento para empilhadora-recuperadora

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