Inspeção de cabos de elevador, Parte Um

Condições a serem observadas e procedimentos a serem verificados ao checar os critérios de substituição de cabos e outras questões relacionadas à suspensão.

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Este artigo é baseado em uma apresentação feita por este autor em janeiro de 2020 no quarto Seminário Anual da Indústria de Elevadores de Alberta, patrocinado pela Associação de Segurança de Dispositivos de Elevação e Atrações de Parques de Diversões de Alberta. O título da apresentação foi “Inspeção de Cabos de Elevador. E Algumas Outras Questões Relacionadas a Cabos.” . . . Editor

Em praticamente todos os encontros de treinamento do setor, um requisito fundamental é que as sessões comecem e se concentrem em material relacionado à norma de segurança de elevadores. Nesse sentido, este artigo enfatiza a inspeção e a avaliação da condição dos meios de suspensão (principalmente cabos, embora “elementos de suspensão de aço revestidos com elastômero não circular” [correias] e cabos de fibra de aramida para elevadores também façam parte da norma). Um bom complemento à inspeção de cabos é um resumo de alguns problemas recorrentes relacionados a cabos e uma conexão com algumas ferramentas que agora oferecem soluções para problemas antigos e persistentes de falha e desgaste de cabos.

A norma ASME A17.6-2010: Sistemas de Suspensão, Compensação e Regulagem de Elevadores foi publicada pela Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME). Esta norma é uma adição relativamente recente à série. Ela foi desenvolvida ao longo de alguns anos pelo Grupo de Trabalho de Meios de Suspensão (SMTG): um subcomitê de um grupo fundamental, o Comitê de Projeto Mecânico. Temos a sorte de contar com um grupo de pessoas interessadas, em sua maioria especialistas técnicos, que dedicam seu tempo à ASME. Aqueles que se envolvem com este grupo serão informados por um dos veteranos sobre a diferença entre códigos e as normas oficiais. Nas décadas anteriores a 2010, já existiam diversas regulamentações (regras, diretrizes e normas) em nosso setor, direcionadas à forma como os cabos (meios de suspensão) deveriam ser inspecionados. Em alguns casos, havia pouca menção aos cuidados que deveriam receber. Referências e diretrizes sobre cabos de elevador ainda podem ser encontradas nos apêndices da ASME A17.1/CSA B44 Seção 8 e da ASME A17.2: Guia para Inspeções de Elevadores, Escadas Rolantes e Esteiras Rolantes Seção 3.23. Nossos padrões da indústria são, por concepção e intenção, baseados em desempenho, e busca-se evitar que sejam prescritivos.

É importante incluir algumas explicações sobre como abordar os padrões da nossa indústria em um artigo como este. É aceitável citar seções relevantes das normas e direcionar o leitor a elas. É importante observar que, embora o artigo evite copiar trechos impressos das normas, não se deve presumir que todos os detalhes estejam sendo abordados aqui. Este artigo não pretende ser completo nem totalmente preciso em relação ao atendimento de todos os requisitos do código. Se for usado como referência, não se deve presumir que o material da revisão mais recente e apropriada do código esteja incluído. Os prestadores de serviços em nosso setor são obrigados a obter e portar cópias das normas relevantes e suas revisões apropriadas ao inspecionar elevadores. Escritas e descrições independentes não substituem essa obrigação. O objetivo deste artigo é fornecer ao leitor uma visão geral de questões e conceitos importantes e, com sorte, algumas boas ideias.

Ao analisarmos detalhadamente a norma A17.6, podemos constatar imediatamente (a partir do prefácio) que ela foi criada para abranger os "meios e componentes de sistemas de suspensão, compensação e regulagem para elevadores", sendo uma norma relativamente nova (reconhecida e publicada em 2010). Ela detalha as propriedades dos materiais, o projeto, os testes, a inspeção e os critérios de substituição desses meios, incluindo cabos de aço, fibra de aramida e meios de suspensão de aço revestidos com elastômero não circular. A nova norma propõe abranger projetos e tecnologias existentes e conhecidos, além de estabelecer uma base para potenciais novos projetos. O Grupo de Trabalho de Segurança de Elevadores (SMTG) levou alguns anos para elaborar esta norma. O SMTG considerou as regras e diretrizes já existentes sobre cabos de elevador na A17.1 (como mencionado), no Guia para Inspeção de Elevadores, Escadas Rolantes e Esteiras Rolantes (A17.2) e no Código de Segurança para Elevadores e Escadas Rolantes Existentes (A17.3).

Visando promover uma compreensão clara de cordas e outras tecnologias mais recentes como "meios de suspensão", a norma A17.6 abrange (quase) toda a terminologia básica, questões de projeto e estrutura de cordas, bem como materiais e graus de resistência, e até mesmo sugere alguma estrutura em relação aos sistemas de qualidade dos fabricantes. As informações básicas são apresentadas com o objetivo de "fornecer critérios seguros e consistentes" para elementos de suspensão. Antes do lançamento da A17.6, as experiências com cordas em campo, anteriores a 2000, indicavam a necessidade de consistência. Muitos fornecedores de cordas também estiveram envolvidos nesse esforço. As seções 1.3 a 1.9 desta norma abordam terminologia, definições, conceitos, propriedades mecânicas, qualidade de fabricação, dimensões, tolerância, requisitos de pedido, pedido, embalagem e identificação.

Este artigo se concentrará na Seção 1.10 da norma A17.6, que aborda o processo de inspeção de cabos de aço de elevadores: identificação e compreensão dos critérios de substituição. Um bom conhecimento geral sobre desgaste e fadiga em cabos de aço permitirá ao inspetor realizar uma inspeção concentrada na seção mais utilizada (em operação) do cabo, que é a parte que sofre maior flexão sob carga de tração. Primeiramente, identifique o andar de parada comum do elevador a ser inspecionado. Normalmente, trata-se do andar térreo ou do térreo do prédio. Com a cabine estacionada nesse local, marque os cabos na casa de máquinas com giz ou lápis de cor, de 2 a 3 cm à frente e depois da polia motriz. Considere se os sistemas de controle atuais são sofisticados o suficiente para permitir a criação de um marcador digital para esse local. Talvez seja possível então fazer com que o elevador se desloque exatamente até esse ponto na caixa do elevador, onde o inspetor possa ficar em cima da cabine e observar e inspecionar diretamente a seção mais utilizada.

A inspeção deve se concentrar na seção de corda identificada e marcada, de 1,8 a 3 metros (6 a 10 pés): se houver indícios de necessidade de substituição, provavelmente estarão aqui. Quando houver desgaste e fadiga visíveis, é esperado que eles apareçam primeiro na seção mais utilizada (de trabalho) da corda de suspensão. No entanto, se nada for encontrado, uma verificação visual do restante da corda ainda deve ser feita para identificar danos visíveis, condições adversas na superfície (como ferrugem), nós na corda, se as cordas estão corretamente presas e fixadas, e se há algum problema.
O cabo antirrotação está instalado.

Após marcar a seção/área da corda “chave”, suba no teto do carro e meça os diâmetros da corda nessa seção (ou use um calibrador de corda passa/não passa). Durante e após a verificação do diâmetro, devem ser inspecionadas as condições de ruptura/fadiga que indicam os critérios de substituição na norma.

É importante destacar alguns termos importantes da norma relacionados à inspeção de cabos de suspensão instalados e à garantia de sua segurança no momento da inspeção. Primeiramente, em condições de “desgaste normal”, cabos com diâmetro de 8 mm ou menos podem ter uma redução de diâmetro de até 3.125%. Cabos com diâmetro superior a 8 mm podem ter uma redução máxima de 6.25%. Cabos em condições de “desgaste desfavorável” podem ter as mesmas porcentagens de redução de diâmetro, mas o número de rupturas do fio de sustentação é reduzido pela metade. O conceito de “desgaste desfavorável” é explicado em detalhes nas “NOTAS GERAIS” da Tabela 1.10.1.2-1 (Tabela 1) e na Seção 1.10.1.2 (d). Para o “desgaste desfavorável”, constatamos que a norma menciona a existência de dobras reversas, cabos instalados em polias não metálicas, revestidas de plástico ou reforçadas com fibra, ou em polias com revestimentos ou inserções (devido à maior preocupação com a quebra de cabos quando há contato não metálico), problemas de corrosão, carga desigual, torção e ranhuras de polia em mau estado. Dar um pouco mais de atenção e reflexão a essas “condições” pode permitir uma análise mais aprofundada das inspeções de cabos e, talvez, uma melhor compreensão dos fatores de fadiga e desgaste.

Vermelho

A ferrugem é um tipo de oxidação interna gerada por entalhes e cortes internos nos fios dentro das cordas ou entre as cordas. A ferrugem é visível no interior da própria corda, tipicamente como uma pasta vermelho-alaranjada ou como pó proveniente do seu interior. Uma análise mais detalhada da Tabela 1.10.1.2-1 e do restante da Seção 1.10 evidencia a importância da inspeção para a detecção de ferrugem nas cordas ou a identificação de rupturas no vale. A presença de ferrugem na corda é significativa na inspeção, pois reduz pela metade a redução de diâmetro permitida (de 6.25% para 3.125% em cordas com diâmetro superior a 8 mm) e indica falha imediata se encontrada em cordas com diâmetro igual ou inferior a 8 mm. A ferrugem também reduz pela metade o número de rupturas do fio da coroa.

Antes de concluir a discussão sobre a ferrugem superficial, é importante também descrever o que ela não é. Há um equívoco comum de que ferrugem superficial (causada por água ou umidade em uma corda) possa ser ferrugem superficial. Também existem situações em que a ranhura da polia é relativamente mais macia do que as cordas. Nesses casos, a própria polia libera partículas de ferro ou aço, que oxidam, causando a suspensão de um pó vermelho no ar. Esse pó também pode ser visto se acumulando em equipamentos na sala de máquinas. Nenhuma dessas ocorrências é ferrugem superficial e, portanto, não justifica uma inspeção mais rigorosa de acordo com a diretriz "Cordas com Ferrugem Superficial".

Breaks

Rupturas de vale (quebra de fios abaixo da coroa, nas laterais dos fios que não tocam a polia) também são, assim como o rouge, um sinal de problemas internos (e invisíveis) na corda. Consequentemente, as Seções 1.10.1.2 (f) e (g) exigem que uma corda seja considerada falha se houver mais de uma ruptura de vale em qualquer comprimento de torção da corda e se houver apenas uma ruptura de vale em uma torção onde o rouge esteja presente.

Além da redução do diâmetro, a quebra dos fios é a indicação física e o resultado da fadiga por flexão. Existem três tipos diferentes de quebra de fios de coroa que um inspetor precisa reconhecer (Figuras 5-7):

1. Distribuído aleatoriamente/igualmente, em que o número de quebras em uma deposição na pior seção excede os números mostrados em
   “Condições normais de desgaste”
2. Rupturas desiguais/concentradas de fios em um ou dois filamentos de uma mesma torção, que excedem os números mostrados em “Condições Normais de Desgaste”.
3. Quatro rupturas de fio lado a lado no total, excedendo os números mostrados em “Condições Normais de Desgaste”. Quando há “Condições Desfavoráveis ​​de Desgaste” ou presença de material desfiado, o número máximo de rupturas de fio permitidas para cada um dos três tipos é reduzido à metade.

Substituição

O atendimento a qualquer um dos critérios de inspeção detalhados na norma ASME A17.6-2010 indica a necessidade de substituição completa do conjunto de cabos. O momento e a urgência da substituição dos cabos são definidos em conjunto pela autoridade competente (AHJ) e pelo prestador de serviços de elevadores. A constatação de apenas uma das condições prescritas em um dos cabos geralmente sugere que há tempo suficiente para providenciar e agendar a substituição do cabo daquele elevador. Algumas autoridades competentes podem emitir uma ordem após a inspeção, concedendo um prazo de até 60 ou 90 dias para a conclusão da substituição. Se forem constatados múltiplos critérios de substituição em vários cabos durante a inspeção, a decisão da autoridade competente e/ou do prestador de serviços pode ser a de interromper o funcionamento do elevador e ordenar a substituição imediata dos cabos. Essa etapa do processo é importante e deve ser discutida e definida no local.

Especificidades

A norma possui alguns requisitos específicos que vale a pena observar e conhecer. A Seção 1.10.3 da ASME A17.6-2010 inclui detalhes sobre a medição do diâmetro da corda durante a inspeção: “A medição do diâmetro deve ser feita em um trecho reto da corda, no ponto mais crítico. Duas medições, em ângulos retos, devem ser realizadas no mesmo ponto. [...] As cordas devem ser substituídas se ambas as medições estiverem abaixo do valor de substituição. [...] Se apenas uma das medições estiver abaixo do valor de substituição, os critérios para rupturas de fios em 'Condições de Desgaste Desfavoráveis' devem ser aplicados. Consulte a Tabela 1.10.1.2-1.” Essa medição pode ser feita com um paquímetro de boa qualidade (calibrado) ou usando um calibrador passa/não passa. A parte do calibrador passa/não passa adequada ao diâmetro da corda que está sendo verificada não deve sobrepô-la. Se o calibrador se ajustar ao diâmetro da corda indicado, a redução máxima permitida foi ultrapassada. Existem também calibradores projetados para medir reduções de meio passo caso haja presença de resíduos de corda. Se usar um desses calibradores, certifique-se de que ele foi projetado e fabricado de acordo com a norma A17.6-2010 (ou posterior, conforme o caso). As alterações feitas na tabela de redução de diâmetro na norma A17.6 refletem reduções percentuais consistentes. Os calibradores mais antigos, por outro lado, refletiam percentuais variáveis. Portanto, os calibradores passa/não passa para cordas projetados ou fabricados antes da publicação desta norma podem não estar em conformidade com os requisitos de diâmetro e presença de resíduos de corda.

A norma A17.6-2010, Seção 1.10.3, estabelece que “a substituição de todos os cabos, exceto os cabos do regulador (ver ASME A17.1/CSA B44, requisito 8.6.3.4), deve estar em conformidade com os requisitos de 1.10.4.1 a 1.10.4.6”. A maioria desses seis requisitos merece atenção. A primeira seção, obviamente, indica que os cabos de substituição devem ser conforme especificado pelo fabricante original (detalhes na placa de dados da cruzeta) ou, no mínimo, equivalentes em resistência, peso e projeto. Esta última afirmação é importante, pois já existem cabos “equivalentes” disponíveis. Em particular, existem cabos com nove cordões que são superiores aos cabos originais utilizados em sistemas de elevadores mais exigentes.

A Parte 1.10.4.2 desta seção afirma que cordas que “já foram instaladas e utilizadas em outra instalação não devem ser reutilizadas”. A Parte 1.10.4.3 estabelece que todas as cordas de um conjunto devem ser substituídas, exceto conforme permitido pela Parte 1.10.5, que indica:

“Se um cabo de um conjunto estiver gasto ou danificado e precisar ser substituído, todo o conjunto de cabos deverá ser substituído; exceto, quando um cabo tiver sido danificado durante a instalação ou teste de aceitação antes de ser submetido ao serviço do elevador, será permitido substituir um único cabo danificado por um cabo novo, desde que os requisitos de 1.10.4.4 e 1.10.5.1 a 1.10.5.1.6 sejam atendidos. Os danos incluem, mas não se limitam a, cabos torcidos.”

Além disso, “...os cabos de suspensão, incluindo o cabo danificado, não devem ter sido encurtados desde a sua instalação original”. As outras seções abrangem os requisitos das etiquetas de dados dos cabos, bem como as fixações adequadas dos cabos em conformidade com o Requisito 2.20.9 da ASME A17.1/CSA B44.

Esta norma também introduziu o conceito de um requisito de resistência residual de 60% para cabos de aço ou outros dois meios de suspensão (cabos de aramida ou cordoalhas de aço revestidas com elastômero não circular). Este requisito sugere que existem evidências, obtidas por meio de extensos testes de fadiga por flexão, que comprovem a existência de mais de 60% de resistência residual nesses meios de suspensão até o momento de sua substituição. Tal requisito é necessário para meios de suspensão nos quais não é possível inspecionar visualmente o desgaste ou a degradação. O conceito continua sendo discutido nos comitês de normas da ASME, incluindo o Comitê de Projeto Mecânico.

Na norma A17.6-2010, Seção 1.10.1.2.1, referente a cabos de aço, consta que “o fabricante do cabo, considerando a aplicação, deve estabelecer o limite de vida útil de projeto para garantir que a resistência residual de cabos de aço com diâmetro inferior a 8 mm (0.315 pol.) não seja inferior a 60% da força mínima de ruptura no momento da substituição”. Há redação semelhante para os outros dois tipos de meios de suspensão aceitos nas Seções 2.9.4 e 3.7.4.

Conclusão

No passado, havia uma exigência de que um conjunto de cabos para a instalação de um elevador (original ou de reposição) precisava ser não apenas do mesmo diâmetro, tipo e modelo, do mesmo fabricante, mas também do mesmo rolo ou lote de fabricação. Essa exigência foi eliminada no código antes da publicação da norma A17.6-2010. Permanece claro que os cabos de um conjunto “devem ser novos, todos do mesmo fabricante e do mesmo material, classe, construção e diâmetro” (conforme a Seção 1.10.4.4).

A antiga exigência de que os cabos fossem do mesmo carretel (ou até mesmo do mesmo lote de produção) representava um custo oneroso e desnecessário, além de causar longos atrasos na obtenção de cabos de reposição. A experiência demonstrou que, quando o cabo é do mesmo tipo e diâmetro e provém do mesmo fabricante (mesmo de lotes de produção diferentes), o projeto (comprimento da torção) e o processo de fabricação (incluindo as máquinas e os materiais do fabricante) são idênticos e controlados. Desde que essa constatação foi feita, observou-se que os cabos são compatíveis e funcionam em conjunto. Isso foi comprovado pelo fornecimento a milhares de instalações de elevadores.

Compreendendo a inspeção de cabos e os critérios para sua substituição, o próximo passo lógico seria: “O que causa o desgaste e a fadiga dos cabos (meios de suspensão)? Quais fatores estão envolvidos e o que podemos fazer, se é que podemos fazer algo, para gerenciar e reduzir o avanço do desgaste e da fadiga?” Esta é uma oportunidade de controle de custos que deve beneficiar e interessar aos proprietários de elevadores e às empresas de manutenção. Um artigo futuro abordando as causas do aumento de falhas em cabos e o que acelera a necessidade de substituição está planejado. Já conhecemos todos esses fatores há muitos anos. O que nos faltava eram ferramentas e sistemas que apresentassem e apoiassem uma estratégia eficaz para o cuidado e a segurança dos meios de suspensão.

Veja também: Inspeção de cabos de elevador, Parte Dois