Guia de seleção de cabos de enrolamento: tração, velocidade, dimensão do tambor e redução de corrente

Para que tipo de enrolador está a selecionar?

O tipo de enrolador vem primeiro porque determina como o cabo curva, quanto muda o diâmetro de enrolamento e quão bem o cabo dissipa o calor. Existem três padrões de enrolamento, e os sistemas verticais comportam-se, por sua vez, de outra forma.

Um cabo indicado para um padrão não é automaticamente adequado para outro, pelo que deve indicar o tipo de enrolador em qualquer consulta. A nossa página de soluções de cabos de enrolamento associa cada tipo de enrolador a uma família de cabos, e este guia abrange as verificações por detrás dessa escolha. Se o cabo se arrastar pelo chão e não enrolar num tambor, o regime de serviço é diferente, como a nossa comparação entre cabos de enrolamento e de arrasto explica para máquinas de mineração.

Quanta tração pode suportar um cabo de enrolamento?

O limite habitual é de 15 N/mm² de cobre. A IEC 60204-1 na sua cláusula 12.6.2 estabelece que o esforço de tração nos condutores de cobre não deve exceder 15 N/mm² da secção de cobre. Acima desse valor, requer cabos com características construtivas especiais e um esforço acordado com o fabricante do cabo. A PEMA indica os mesmos 15 N/mm² sobre a secção do núcleo principal, citando a DIN VDE 0298-3 secção 7.1, e acrescenta que, sob cargas variáveis como o enrolamento, a tração admissível e a vida à fadiga deveriam ser acordadas entre o engenheiro de projeto e o fabricante do cabo. Os 50 N/mm² do mesmo documento aplicam-se a cabos flexíveis sob esforço estático durante a instalação e não são uma tração em funcionamento.

A IEC 60204-1 abrange o equipamento de máquinas até 1 000 V AC e remete para a IEC 60204-32 para máquinas de elevação e para a IEC 60204-11 para tensões mais elevadas. Se o seu projeto referir uma dessas partes, verifique a cláusula nessa parte.

Tração admissível em newtons ≈ 15 × secção dos condutores de fase em mm²

Contar apenas os condutores de fase é a leitura prudente, e segue a redação da PEMA. A tabela aplica-a a três construções das nossas próprias encomendas, com o diâmetro total medido no cabo acabado: duas dimensões de uma encomenda de empilhadora-recuperadora e uma de uma encomenda de escavadora de roda de alcatruzes.

As construções reforçadas podem ter um valor admissível mais elevado, e esse valor provém então da ficha técnica desse cabo exato.

Várias forças partilham essa margem. A IEC 60204-1 menciona a aceleração, a velocidade, o peso suspenso, o método de guiamento e a conceção do sistema de tambor. Considere o cabo de 3×70 com cerca de 3.74 kg/m. Uma queda vertical de 20 m acrescenta 3.74 × 9.81 × 20, cerca de 734 N. Acelerar 200 m de cabo enrolado, 748 kg, a 0.5 m/s² exige até cerca de 374 N, antes da inércia do próprio tambor.

Porque é que a tração atinge o máximo quando o enrolador está quase vazio

Num enrolador monoespiral, o raio muda à medida que o cabo enrola. Com um binário constante no enrolador, a tração é igual ao binário dividido pelo raio, pelo que a tração é máxima no núcleo do tambor, quando quase todo o cabo está desenrolado. O diâmetro com o enrolador cheio resulta do diâmetro do núcleo do tambor, do diâmetro do cabo d e do comprimento enrolado L:

Diâmetro do enrolador cheio = √(diâmetro do núcleo do tambor² + 4 × d × L ÷ π)

Os três núcleos superam o mínimo para este cabo, mas o mais pequeno transforma uma regulação de 500 N em cerca de 2 160 N no núcleo, a maior parte da margem de 3 150 N antes de se somarem o peso suspenso ou a aceleração. Um núcleo maior custa pouco em dimensão total: passar de 0.8 m para 1.6 m acrescenta apenas cerca de 0.27 m ao enrolador cheio. O comprimento, a velocidade e o binário aqui indicados são ilustrativos. Um acionamento que ajuste o binário à medida que o diâmetro muda atenuará este efeito, por isso pergunte ao fabricante do enrolador como é controlado o enrolador e qual é a tração real no núcleo.

Que dimensão devem ter o tambor e as polias?

Multiplique o diâmetro total do cabo pelo fator correspondente a essa parte do percurso para obter o raio mínimo e, em seguida, duplique-o para obter o diâmetro do núcleo do tambor ou da polia. O nosso guia sobre o raio de curvatura de cabos explica essa convenção. No enrolamento, o fator depende da parte do percurso, do diâmetro do cabo e da tensão, e as duas tabelas publicadas abaixo não coincidem em todas as células.

Ambas as tabelas remetem para o fabricante do cabo. A IEC permite outros valores apenas quando são acordados com o fabricante do cabo, tendo em conta a tração e a vida à fadiga, e a PEMA indica que deveria ser seguido o raio mínimo do fornecedor. Os cabos com fibras óticas precisam de raios maiores. As fichas técnicas de cabos com designação alemã remetem habitualmente para a DIN VDE 0298-3, e os nossos dados do NSHTÖU-J indicam 5 × ou 6 × diâmetro em tambores e 7.5 × em polias de guia.

Compare as duas últimas linhas. O cabo de 12/20 kV é ligeiramente mais fino do que o cabo de 3×185, mas, com os valores da PEMA, precisa de cerca de 1.9 vezes o núcleo do tambor, e com cerca de um quinto do cobre de fase tem cerca de um quinto da tração. Por isso, um cabo de média tensão não pode simplesmente substituir um cabo de baixa tensão do mesmo diâmetro num enrolador existente.

Utilize o maior diâmetro da ficha técnica ou meça o cabo. Uma leitura com paquímetro num cabo velho pode induzir em erro, como o nosso guia para substituir cabos de enrolamento envelhecidos mostra. Cumprir o mínimo também não determina a vida útil: a IEC 60204-1 adverte que a vida útil diminui quando coincidem um esforço de tração elevado, raios pequenos, flexão para outro plano e ciclos de serviço frequentes.

A que velocidade pode funcionar um cabo de enrolamento?

O limite depende do cabo exato e do enrolador, e a PEMA deixa-o ao critério do fabricante do cabo. Refere que as aplicações acima de 240 m/min podem necessitar de características de projeto especiais e que os cabos de enrolamento planos não deveriam exceder uma velocidade de pórtico de 120 m/min. Os seus esquemas de implantação restringem as disposições com curva reversa a baixa velocidade, no máximo 60 m/min, com pelo menos 3 m entre as curvas.

A velocidade de translação não é a velocidade do enrolador. A velocidade do enrolador em rpm é a velocidade de translação dividida por π × o diâmetro de enrolamento, pelo que, na tabela acima, 120 m/min significam cerca de 11 rpm com o enrolador cheio e 47.7 rpm com um núcleo de 0.8 m. O acionamento tem de cobrir toda essa gama, e tem de o fazer com a aceleração que a máquina utiliza. Indique a aceleração, além da velocidade máxima, porque a mesma margem de tração tem de a cobrir.

Num percurso com alimentação central, o enrolador para e inverte o sentido quando a máquina passa pelo ponto de alimentação. O catálogo Panzerflex recomenda um dispositivo de redução da velocidade de translação como a sua principal medida para limitar o esforço dinâmico, abrandando a máquina antes do ponto central e acelerando-a de novo depois de o enrolador ter invertido o sentido. Recomenda também proteção tanto contra a sobretração como contra a tração insuficiente: uma sobretração breve pode deformar permanentemente os condutores, e uma tração demasiado baixa deixa o cabo desenrolar-se livremente, o que é particularmente preocupante em enroladores montados em altura.

Quanta corrente perde um cabo enrolado?

Um cabo enrolado não consegue dissipar o calor como faz ao ar livre, pelo que a sua corrente nominal diminui consoante a forma como assenta no tambor. A cláusula 12.6.3 da IEC 60204-1 exige condutores dimensionados de modo que, totalmente enrolado e com a carga normal de serviço, o cabo se mantenha dentro da sua temperatura máxima de condutor. A sua Tabela 7 indica os fatores a aplicar à capacidade de corrente ao ar livre.

Nos termos da norma, um tambor radial aloja camadas em espiral entre flanges muito próximas, o que corresponde a um enrolador monoespiral: as flanges maciças tornam-no não ventilado, e as flanges com aberturas adequadas tornam-no ventilado. Um tambor cilíndrico ventilado tem flanges muito afastadas, com aberturas no tambor e nas flanges das extremidades. Retire a capacidade de corrente ao ar livre real da ficha técnica ou da norma nacional.

A IEC recomenda discutir estes fatores com os fabricantes do cabo e do tambor, porque isso pode conduzir a outros valores. O catálogo Panzerflex, por exemplo, indica 0.80, 0.61, 0.49 e 0.42 para entre uma e quatro camadas, pelo que deve utilizar os fatores que pertencem ao cabo real. A PEMA acrescenta que o tipo de enrolador pode trazer a sua própria redução, que pode ou não incluir a temperatura ambiente, e que os cabos planos exigem especial atenção ao arrefecimento. Envie a carga juntamente com o estado de enrolamento, porque uma máquina que consome plena potência apenas quando a maior parte do cabo está desenrolada é um caso térmico diferente de uma que funciona a plena potência com o enrolador cheio.

Que construção de cabo se adequa ao regime de serviço?

Depois de fixados os dados do enrolador, a construção decorre da carga, da velocidade e do ambiente. A IEC 60204-1 exige condutores de Classe 5 ou Classe 6 para cabos flexíveis. A PEMA descreve os cabos de enrolamento de baixa tensão como baseados principalmente em poliuretano ou borracha sintética, e os de média tensão mais frequentemente em borracha sintética. A borracha sintética tem vantagem a alta velocidade, enquanto os cabos de poliuretano são normalmente mais finos e mais leves, o que permite um enrolador mais leve.

No interior do cabo, dividir o condutor de terra pelos interstícios entre os condutores de potência, como em 3×50+3×25/3, proporciona um diâmetro menor e mais flexibilidade. A PEMA pede um condutor de terra de, pelo menos, metade da secção de um condutor de potência, ou o que as regras locais exigirem. Recomenda não mais de 24 fibras quando a fibra ótica é integrada no cabo de potência e adverte que os fios finos de cobre de uma trança ou blindagem podem encruar e roçar uns nos outros, pelo que deve verificar o raio e a velocidade de qualquer cabo blindado. A tabela indica as velocidades declaradas para as nossas principais famílias de enrolamento.

As velocidades declaradas são limites superiores e não substituem uma verificação do percurso completo. As mesmas verificações aplicam-se na mineração: o enrolador de uma carregadeira subterrânea utiliza um cabo de baixa tensão como o cabo NSHTOEU LHD para carregadeiras, em que o contacto com o solo acrescenta o seu próprio risco de abrasão.

O que impede um cabo de enrolamento de torcer?

A torção resulta do percurso e da instalação. O catálogo Panzerflex di-lo claramente: um cabo corretamente instalado não torce, a menos que guias ou curvas não naturais introduzam torção. A cláusula 13.4.3 da IEC 60204-1 estabelece três limites para o percurso, e a PEMA acrescenta regras para a ancoragem e o assentamento do cabo.

• Ângulo lateral. Mantenha-o dentro de 5° onde o cabo enrola e desenrola no tambor e onde se aproxima e sai de uma guia.
• Voltas no tambor. Assegure-se de que permanecem sempre pelo menos duas voltas no tambor.
• Troços retos. Deixe pelo menos 20 × o diâmetro do cabo entre duas curvas, para que o cabo possa recuperar antes de voltar a curvar. Evite as curvas reversas sempre que possível: os nossos dados de cabos de média tensão para gruas indicam 20 × diâmetro para mudanças de direção do tipo S.
• Alívio de tração. A PEMA indica que um cabo de enrolador em movimento nunca deveria funcionar sem alívio de tração suficiente, através de um tambor de alívio ou de uma manga de malha. Um tambor de alívio precisa de pelo menos duas voltas completas, e a distância até ao funil de entrada é indicada pelo fabricante do cabo. O catálogo Panzerflex sugere distribuir uma manga por 20 a 25 × o diâmetro do cabo.
• Assentamento do cabo. Alimente-o diretamente do tambor de fornecimento para o enrolador, numa única passagem contínua sob tração constante, com ambos os tambores a rodar no mesmo sentido e no mesmo plano, para que nenhuma curva reversa entre no cabo.
• A primeira verificação. Trace linhas ao longo do cabo e ponha a máquina em funcionamento. Se começarem a formar uma espiral, pare e procure a causa externa. Uma ligeira espiral na marcação impressa em grandes comprimentos é normal, segundo o mesmo catálogo, e não é uma torção.

O que deve enviar para a verificação de um cabo de enrolamento?

Uma verificação útil precisa do enrolador, do percurso e da carga em conjunto. Estes são os dados a incluir para um enrolador novo ou uma substituição:

• O enrolador: tipo, acionamento, diâmetro do núcleo do tambor e da flange, largura do tambor, regulação de binário ou de tração e número de camadas.
• O percurso: comprimento de translação, ponto de alimentação, diâmetros de guias e polias, curvas reversas, ângulos laterais e qualquer comprimento suspenso.
• O movimento: velocidade máxima, aceleração, ciclos por dia e se o enrolador é horizontal ou vertical.
• A carga: tensão, corrente, ciclo de serviço, estado de enrolamento a plena carga, disposição dos condutores e da terra, e quaisquer condutores de controlo ou fibras.
• O local: temperatura mínima e máxima, luz solar, sal, óleo, água e contacto com o solo.

Com estes valores, o cabo pode ser verificado em relação ao seu enrolador e não em relação a um valor de catálogo. À data de agosto de 2026, a encomenda mínima é de 50 m tanto para construções normalizadas como personalizadas, e o prazo de entrega vai de 7 a 45 dias úteis, consoante o tipo de produto, a situação de stock e a personalização. Envie as especificações do seu cabo para análise.

Perguntas

Qual é a tração máxima num cabo de enrolamento?

O limite habitual é de 15 N/mm² de secção de cobre, segundo a IEC 60204-1 e a DIN VDE 0298-3. Assim, um cabo de 3×70 mm² dispõe de cerca de 3 150 N. Acima desse limite, utilize um cabo com características construtivas especiais e acorde o valor com o fabricante.

Como calculo o diâmetro mínimo do tambor?

Multiplique o maior diâmetro do cabo pelo fator do enrolador e, em seguida, duplique-o. O fator é de 5 a 8 até 1 kV, consoante o diâmetro e a tabela utilizada, e de 12 acima de 1 kV. Um cabo de baixa tensão de 44.45 mm a 6 × diâmetro precisa de um núcleo de tambor de pelo menos 534 mm.

Qual é a diferença entre um enrolador monoespiral e um de enrolamento nivelado?

Um enrolador monoespiral empilha uma volta sobre a outra entre flanges próximas, pelo que se mantém estreito, mas o seu diâmetro muda muito. Um enrolador de enrolamento nivelado utiliza uma guia de vaivém para colocar as voltas lado a lado ao longo de um tambor largo, pelo que se adequa a percursos mais longos e tem um diâmetro mais estável.

Porque é que a corrente nominal é menor num enrolador?

A corrente nominal é menor num enrolador porque um cabo enrolado não consegue dissipar o calor como faz ao ar livre. A IEC 60204-1 aplica 0.85 ou 0.75 a um tambor radial e 0.85, 0.65, 0.45 ou 0.35 a entre uma e quatro camadas num tambor cilíndrico ventilado. Os fabricantes de cabos e de tambores podem utilizar outros fatores.

É possível usar um cabo de arrasto ou de festão num enrolador?

Em princípio, não. Um enrolador acrescenta flexão repetida sob tração, pressão lateral e torção, pelo que a ficha técnica tem de abranger esse tipo de enrolador, essa tração e essa velocidade. Um cabo que conduz a corrente e cabe no tambor pode ainda assim falhar prematuramente sem o reforço adequado.

Quantas voltas têm de permanecer no tambor?

Pelo menos duas. A IEC 60204-1 exige que pelo menos duas voltas de cabo flexível permaneçam num tambor em todos os momentos. A PEMA pede pelo menos duas voltas completas, tanto no enrolador como em qualquer tambor de alívio.