Uma visão clara e unificada

O autor reflete sobre um projeto de modernização desafiador, porém gratificante, no centro de Toronto.

Todos os consultores trazem um conjunto de conhecimentos e experiências muito diferentes para o seu trabalho. Quando você conclui uma especificação de modernização de transporte vertical (VT) sem problemas em meio a uma turbulência na propriedade, que passa por revisão por outros quatro consultores, você fez um bom trabalho. Foi o caso do Scotia Plaza no centro de Toronto.

Localizado no número 40 da King Street West, o Scotia Plaza é o terceiro arranha-céu mais alto do Canadá e o 22º edifício mais alto da América do Norte. O edifício foi construído no final da década de 1980. Com 275 metros de altura, a torre é servida por dois elevadores de serviço e 22 elevadores de dois andares, distribuídos em quatro conjuntos: cinco elevadores de alta altura que servem o mezanino, o térreo e os andares 55 a 68; cinco elevadores de média e alta altura que servem o mezanino, o térreo e os andares 41 a 54; seis elevadores de média e baixa altura que servem o mezanino, o térreo e os andares 23 a 40; e seis elevadores de baixa altura que servem o mezanino, o térreo e os andares 3 e 5 a 22.

Cada cabine tem capacidade para 1350 kg, com uma capacidade total de 2727 kg por poço de elevador de dois andares. Esta torre de 69 andares é uma das poucas no mundo que utiliza tecnologia de elevador de dois andares com máquinas CC sem engrenagens. A Schindler instalou o equipamento original Miconic V 12 Pulse Drive.

A modernização consistiu na instalação de 22 cabines de elevador de dois andares, dois elevadores de serviço para edifícios altos, três ônibus de transporte para estacionamento, um ônibus de transporte para edifícios baixos, duas máquinas sem engrenagens invertidas instaladas no teto e um elevador de serviço para edifícios baixos. Quando a modernização começou, em 2013, acreditamos que era a maior modernização desse tipo na América do Norte em termos de custo e abrangência. Foi concluída em abril de 2021. 

Essa modernização foi significativamente diferente das centenas de outras que minha empresa já havia realizado. Primeiro, levou cerca de seis meses para ser concluída — não por ser difícil, mas pelo tempo necessário para garantir que todas as suas diferentes partes funcionassem juntas para produzir uma visão uniforme. Não bastava fornecer uma especificação de desempenho e torcer para que tudo desse certo. O retorno do nosso árduo trabalho foi inferior a 2% em aditivos contratuais. Felizmente, não houve custos associados a escopo não definido ou pouco claro.

Ainda me lembro do meu professor de Engenharia de Design falando sobre como a engenharia é um equilíbrio delicado entre custo e usabilidade (que um produto faça o que promete). Essa lição ficou comigo, porque existem muitos produtos superdimensionados (mas bons) que nunca viram a luz do dia. O primeiro passo para lidar com essa modernização foi determinar o que precisava ser corrigido, mantido e alterado.

Na época do projeto, o Scotia Plaza tinha a reputação de ter um serviço de elevadores precário devido à idade dos equipamentos (35 anos) e aos problemas inerentes aos antigos equipamentos da Schindler. Tenho o prazer de informar que o novo sistema de elevadores continua funcionando perfeitamente. Eu o compararia com qualquer outro no país. Digo isso com convicção e provas. A taxa de chamadas de manutenção nesses elevadores é inferior a 0.25 por elevador, considerando os elevadores de dois andares como um único elevador, a cada quatro meses. Se considerarmos os elevadores como andares superiores e inferiores, essa taxa diminui ainda mais. Esta é a história de como alcançamos os objetivos do cliente e como a Schindler nos concedeu o contrato de modernização que nos permitiu chegar lá.

Peças do quebra-cabeça

Análise de Tráfego

O primeiro passo no projeto foi realizar uma análise completa do tráfego no edifício para determinar o que era necessário para alcançar tempos de espera e desempenho razoáveis. Esse processo exigiu um número significativo de simulações e ajustes no sistema de elevadores para determinar o que provavelmente melhoraria seu desempenho. Concluímos que o aumento da velocidade seria benéfico para os tempos de espera e que a velocidade de abertura das portas desempenharia um papel fundamental.

Os tempos de fechamento das portas não podem ser ajustados em excesso, pois isso pode causar acidentes com o contato entre as portas. Portanto, concentrar-se nos tempos de abertura das portas foi um caminho mais fácil, desde que conseguíssemos que os operadores das portas atingissem os tempos desejados. As velocidades dos elevadores aproveitariam as zonas expressas, enquanto os tempos de abertura das portas permitiriam que os passageiros desocupassem os elevadores mais rapidamente. O desafio de obter um tempo de abertura de porta inferior a 1 segundo para uma porta de 1,117.6 mm de largura foi uma tarefa enorme. Além disso, o aumento da velocidade não foi fácil de alcançar, pois tivemos que considerar que as folgas necessárias de acordo com as normas ASME A17.1-2010/CSA B44-10, em alguns casos, não eram possíveis.

máquinas

Por alguns motivos, as especificações exigiam novas máquinas de corrente contínua com ímãs permanentes (PM). O primeiro era a necessidade de substituir as máquinas existentes, cujo projeto não era adequado para o local. As máquinas antigas estavam obsoletas, apresentando risco de separação das polias, problemas com a curta vida útil dos cabos e excesso de contaminação por carbono. O segundo motivo era a necessidade de aumentar a velocidade. As máquinas de corrente contínua operavam a 209 rpm, o que era rápido, e, dada a maciez do carbono necessária para um bom desempenho computacional, a sala de máquinas frequentemente ficava coberta de pó de carbono. Parte do desafio da substituição das máquinas residia no fato de que as salas de máquinas não permitiam a manutenção das armaduras ou a substituição das máquinas. Os pisos da torre não permitiam que as máquinas fossem roladas.

No início da década de 1990, a Schindler desenvolveu uma solução sobre trilhos para transportar as armaduras suspensas até os elevadores de serviço. Os trilhos em forma de viga I utilizados para o transporte eram parafusados ​​ao edifício por meio de um sistema que precisava ser montado à noite e desmontado na madrugada, para que o funcionamento do prédio não fosse interrompido.

Imagine uma "estrada" suspensa de vigas I, fixada nas paredes do edifício acima dos corredores. As vigas I seriam conectadas em seções até criarem um caminho até as cabines de serviço. Essas cabines precisavam ser programadas e contrabalançadas para suportar o peso da armadura, já que a capacidade dos elevadores de serviço — 2500 kg — não era suficiente para suportar o peso das armaduras.

Isso aumentou bastante o custo. Encontrar uma solução para contornar esse problema seria crucial para o sucesso do licitante. Os motores PM não são modulares, o que dificulta muito o transporte, já que os pisos não são projetados para suportar a carga. Os motores de indução CA da Schindler são modulares, o que eliminou a necessidade de interromper a obra, pois a maioria dos componentes vinha desmontada e podia ser montada no local. Isso foi uma grande vantagem, pois eliminou a necessidade do pesado sistema de guarda-corpo.

Defendo que as salas de máquinas devem ser projetadas para permitir o acesso para manutenção. Consultores e empreiteiros devem sempre considerar o acesso em novos canteiros de obras. Observamos que, em muitos canteiros de obras, essa questão não é levada em conta. No entanto, acreditamos que seja essencial para um bom projeto de construção.

Velocidades dos carros

As velocidades dos carros foram analisadas sob a perspectiva da gestão do tráfego. Nosso foco foi aumentar a velocidade sem sofrer os efeitos da lei dos rendimentos decrescentes. Precisávamos equilibrar o que poderia ser mantido e o que teria que ser substituído para obter o melhor custo-benefício. Para atingir a velocidade desejada, precisaríamos construir um fosso mais profundo e instalar novos dispositivos de segurança, limitadores de velocidade, amortecedores, equipamentos para os boxes e sistema elétrico. Essa opção se opunha a um meio-termo que proporcionaria desempenho semelhante, mas com a manutenção de mais equipamentos.

A diferença de desempenho entre 9 e 8 m/s não foi significativa o suficiente para justificar o custo exorbitante. Os benefícios foram marginais em comparação com a vantagem de reduzir o tempo de abertura da porta de 1.5 para 1 s. Portanto, projetamos os edifícios altos e médios com o objetivo de atingir 8 m/s.

Como era de se esperar, houve desafios — bem como custos significativos — associados ao aumento da velocidade dos elevadores. Na velocidade proposta de 488 m/min (1,600 pés/min), os dispositivos de segurança duplos foram mantidos, pois atendiam aos requisitos de engenharia para elevadores. Estruturalmente, o impacto geral no edifício não se alterou. Portanto, a decisão foi relativamente simples, já que o aumento da velocidade melhorou a capacidade de gerenciamento de tráfego do sistema, aproveitando a zona expressa. Quanto às folgas, o local já utilizava amortecedores de curso reduzido, então não foi um grande desafio continuar com essa estratégia.

Operadores de porta

Quando se trata de automatizadores de portas, acredito que o Otis HPLIM seja o mais rápido e silencioso já concebido. O HPLIM utiliza um automatizador com tecnologia de indução linear. O sistema otimiza a operação fixando a armadura do motor à porta e movendo-a lateralmente ao longo de uma placa de cobre montada acima do batente. Isso reduz o número de peças móveis, resultando em uma operação mais suave e confiável. O software de circuito fechado do sistema mantém o mesmo perfil independentemente das condições ambientais. No entanto, com um peso estimado de 158 kg, este automatizador é pesado. Ele também consome muita energia. Portanto, um sistema similar que pudesse ter dois automatizadores controlando individualmente uma porta de abertura central cada seria ideal. 

Nos reunimos com representantes da GAL Manufacturing Corp. e perguntamos se eles poderiam fornecer um operador de porta capaz de abrir as portas de 1117.6 mm em uma velocidade superior a 1 segundo. A GAL oferece o potente operador de porta MOVFE-2500 com tecnologia de indução linear. Ter dois desses operadores funcionando em conjunto para atingir um tempo de abertura de porta inferior a 1 segundo por painel teria nos proporcionado uma solução rápida.

A GAL projetou uma placa de sincronização para garantir que um único sinal fosse direcionado a ambos os operadores. A placa de sincronização também se comunicava com o controlador para retirar o vagão de serviço (assim que as cabines estivessem vazias) em caso de mau funcionamento do operador da porta. Após testes e ajustes, a GAL lançou o MOVFE-3000, capaz de abrir portas de 1117.6 mm em menos de 1 segundo. Do ponto de vista do gerenciamento de tráfego, a vantagem desse operador de porta é significativa. Nessa velocidade, foram especificados limitadores mecânicos fixos para evitar o ruído característico do rolete limitador engatando e desengatando a embreagem.

A diferença de desempenho entre 9 e 8 m/s não foi significativa o suficiente para justificar o custo exorbitante.

A vantagem de um tempo de abertura de porta de 1 segundo em um edifício comercial de alto padrão é muito benéfica. Por exemplo, um prédio de nove andares com quatro elevadores e 680 pessoas (85 por andar) pode ter um tempo médio de espera de 41.9 segundos com um tempo de abertura de porta de 2.3 segundos. Mantendo todas as outras configurações inalteradas, podemos reduzir o tempo de abertura de porta para 1 segundo e melhorar o tempo médio de espera para 26.4 segundos. Isso representa a transformação de um edifício com um sistema de elevadores deficiente em um com desempenho de elevadores de primeira linha.

Infelizmente, os operadores de portas foram abandonados na metade do projeto para reduzir o cronograma em cerca de duas semanas por carro. O sistema GAL MOVFE-3000 ainda está sendo instalado em alguns locais de Toronto onde as análises de tráfego indicam a necessidade de redução no tempo de abertura das portas.

Remoção de Equipamentos

O projeto do edifício não permitia nenhuma carga no piso superior a 150 lb/ft² (libras por pé quadrado). Portanto, os principais componentes tiveram que ser desmontados em peças menores para serem movimentados pelos corredores. Um desafio ainda maior foi a instalação das novas máquinas Schindler 710. Elas são modulares, mas foi necessário projetar equipamentos especiais para transportar os equipamentos novos e antigos, garantindo que as cargas máximas no piso não fossem excedidas.

Em vez de remover as máquinas sem engrenagens do local, a Schindler decidiu cortá-las, o que permitiu controlar o peso e o tamanho das seções. O uso de maçarico não era o ideal, dado o pequeno tamanho das salas de máquinas e o consequente risco de incêndio (já que quase todos os andares do prédio estavam ocupados). Para remover as armaduras existentes, elas precisavam ser cortadas ao meio usando uma ferramenta de corte portátil EH WACHS® DynaPrep MDSF Split Frame. Este dispositivo corta completamente a circunferência, deixando uma margem de 4 cm para o corte final. A peça final pode então ser cortada com uma guilhotina. Para esta aplicação, o próprio peso da armadura existente foi suficiente para separar a seção final.

Comunicação de duas vias

A comunicação bidirecional também era muito complexa, pois tínhamos várias cabines de elevador operando com transmissões de áudio e vídeo. Em caso de aprisionamento, o local utilizava comunicação bidirecional com feedback de áudio e vídeo. O sistema antigo utilizava um sistema de vídeo analógico (semelhante ao Skype) na cabine do elevador, acima do forro rebaixado. O computador utilizava Wi-Fi instalado nos poços do elevador. A câmera e os microfones eram então conectados ao computador, que discava para a central de segurança e permitia que a tela multimídia projetasse os seguranças dentro da cabine. Para os padrões atuais, o sistema antigo não era notável, mas, na época, era inovador.

Outro desafio de projeto foi a operação de combate a incêndios em dois andares. A Fase II de Operação de Emergência dos Bombeiros fica no andar superior. Para fechar a porta do andar inferior na Fase II, a solução anterior utilizava um interruptor de alavanca no andar inferior: uma pessoa precisava entrar na cabine do andar inferior, acionar um interruptor de fechamento de porta e, em seguida, sair da cabine para permitir que a porta se fechasse na Fase I de acionamento. Depois, uma pessoa precisava ir ao andar superior para operar o acionamento de incêndio da Fase II. Essa abordagem era demorada e, em caso de emergência, ineficiente.

A Webb Electronics forneceu um sistema de demonstração utilizando telas da CE Electronics (CEE). O sistema foi revisado com o cliente e adotado. As cabines dos elevadores utilizavam o CEE ELITE PI de 15 polegadas para exibir mensagens (servindo à cabine inferior, mensagens de emergência e sistema telefônico). Acredito que os produtos da CEE sejam bem conhecidos, tenham bom suporte e não se tornem obsoletos a cada dois anos. No entanto, seu sistema analógico representou um desafio quando foi implementado. Na época, a CEE não possuía uma porta digital para lidar com as entradas das câmeras. Contudo, a empresa resolveu esse problema com uma solução digital que funcionou.

passeio de Qualidade

Com 2727 kg por cabina, guias de roletes eram necessárias para melhorar o conforto da viagem sem o uso de amortecimento ativo. Poucos fornecedores de elevadores possuíam um sistema que atendesse a esse requisito. Consideramos a possibilidade de usar guias de roletes que pudessem mitigar a necessidade de alinhamento dos trilhos. (O Scotia Plaza é um edifício alto e estreito, sendo, portanto, suscetível a torções e flexões.) No entanto, não encontramos roletes disponíveis comercialmente que permitissem o alinhamento dos trilhos. Os guias de roletes Express 6 da ELSCO foram testados, mas os trilhos ficaram muito desalinhados.

Mitigação do vento/Oscilação/Harmônicos

As rajadas de vento influenciam as características do edifício Scotia Plaza. Isso pode afetar negativamente os elevadores, pois os cabos oscilam e, em altas velocidades, podem se emaranhar e romper. Geralmente, o que acontece nessa situação é uma corrida para reduzir a velocidade dos elevadores pela metade para evitar acidentes. No nosso caso, o edifício foi equipado com um monitor de vento e rajadas que alimenta o sistema de elevadores. Com base na rajada e na velocidade, o sistema envia informações ao controlador do elevador para reduzir a velocidade de acordo com três critérios. Infelizmente, não existem dados concretos sobre a relação entre rajada e velocidade do vento e a oscilação do edifício. Um estudo poderia ser feito, mas o problema seria a necessidade de o sensor conhecer a velocidade, a direção e a intensidade da rajada do vento, e então correlacionar esses dados com a oscilação.

Em vez de desmontar as máquinas sem engrenagens no local, a Schindler decidiu cortá-las para uma remoção controlada.

Ao medir dados de vento, cada edifício ao redor do Scotia Plaza terá um impacto na direção e velocidade do vento. Os arranha-céus desempenham um papel importante ao projetar sombras nas ruas, influenciando a direção e a velocidade do vento. Cada vez que um novo edifício é construído, qualquer estudo de vento anterior torna-se obsoleto, pois cada nova estrutura — independentemente da proximidade — terá algum impacto na diminuição ou no aumento das rajadas de vento.

Para proteger os passageiros, especificamos um sensor sísmico capaz de detectar terremotos. Isso gerou surpreendente controvérsia, pois um dos revisores achou que estávamos alterando os trilhos-guia e adaptando os elevadores para zonas sísmicas. Na verdade, não era esse o caso. Apenas especificamos o sensor para detectar tremores incomuns ou abalos violentos, visando proteger o público, especialmente considerando a velocidade dos elevadores.

Especificamos também um pistão hidráulico para adicionar pressão/força à polia de compensação, alterando as frequências harmônicas dos cabos por meio da aplicação dinâmica de força. A Schindler realizou um estudo para garantir que os elevadores não parassem em áreas do poço onde os cabos seriam suscetíveis a vibrações harmônicas, mesmo sem a adição de contrapesos, visto que a empresa não possuía essa capacidade. Por fim, foi especificado um sistema de carenagem para lidar com o aumento de velocidade e melhorar a qualidade da viagem, juntamente com novos guias de roletes para aprimorar o conforto e a experiência dos passageiros.

Monitores de rolamentos

Entramos em contato com a SKF para projetar um monitor de rolamentos para o novo sistema de elevadores. O sistema consistiria em um controlador lógico programável (CLP) que mediria a frequência do rolamento em alta velocidade e determinaria se o rolamento necessitava de lubrificação ou substituição. Ele também mediria a frequência de operação para determinar se o rolamento estava chegando ao fim de sua vida útil. O sistema é simples de implementar, desde que os controladores possam fornecer um sinal quando o rolamento estiver operando em alta velocidade. Isso é fundamental se você planeja instalar um monitor de rolamentos, pois a operação em alta velocidade é a melhor maneira de medir as frequências dos rolamentos para detectar possíveis falhas. Como mencionado, essa solução foi rejeitada por uma das partes interessadas e removida do escopo do projeto.

Revisão de Pares

Então, voltando aos nossos amigos consultores que prometeram ao nosso cliente uma redução de 50% nos custos e um cronograma mais curto. Como vocês podem ver pela descrição do trabalho, era impossível manter as máquinas devido à poeira de carbono, à análise de tráfego e às exigências de mudança de velocidade.

Argumentamos que a avaliação era tendenciosa e não deveria ser considerada, pois a empresa que analisou as especificações fez lobby para conseguir o trabalho antes de sermos contratados. Argumentamos que as máquinas não poderiam ser mantidas e seriam prejudiciais à modernização, e que a mudança de velocidade tornaria isso necessário. Nossos argumentos foram considerados por alguns (mas não todos) os envolvidos, já que a consultoria responsável pela avaliação argumentou que estávamos simplesmente errados. O que me incomodou foi o alarmismo e as falsidades propagadas pela concorrência na tentativa de conquistar o trabalho. Eles argumentaram que o aumento de velocidade causaria convulsões nas pessoas dentro dos elevadores e citaram o experimento do edifício Pan-Am com a Westinghouse na década de 1970. Disseram que os seres humanos não podem suportar uma mudança de velocidade de 8 ou 9 m/s, pois seus corpos não estão preparados para isso sem uma cabine pressurizada.

O que me incomodou foi o alarmismo desenfreado e as falsidades perpetradas pela nossa concorrência na tentativa de tomar o cargo.

Finalmente, em uma reunião com os dois proponentes finalistas, a administração entrou em contato com ambos e perguntou se eles considerariam manter as máquinas. Ambos os proponentes disseram que retirariam suas propostas caso isso fosse necessário. Nesse caso, fomos justificados, e nosso concorrente, que estava presente durante a reunião, simplesmente minimizou a situação dizendo: "OK, então temos que manter as máquinas", como se nada tivesse acontecido.

O consultor concorrente que tentava "roubar" o trabalho argumentava que a substituição das máquinas não era necessária e que muitas obras utilizam máquinas sem engrenagens que são mantidas. Sem conhecimento dos problemas e falando de improviso, o consultor concorrente passou por um grande constrangimento, pois a base de seu argumento era falha. Mesmo ignorando os motivos (velocidade e desempenho) para a necessidade de substituição das máquinas, não se pode ignorar o fato de que o concorrente estava gravemente enganado. Se ele tivesse vencido a disputa e nos demitido, não teria conseguido entregar o que havia prometido.

Os finalistas convenceram então um grupo de partes interessadas a rever os preços. Eles forneceriam uma discriminação completa dos custos para determinar onde poderiam negociar o preço. O trabalho de revisão de preços foi concedido a eles, para determinar se estava correto. Incrédulo, insisti para que o grupo de partes interessadas interrompesse o processo, pois é inútil discutir preços em uma licitação. Isso porque os custos de peças e mão de obra não são os únicos fatores que influenciam o preço. Há muitos outros elementos — incluindo a complexidade da gestão em um local dessa magnitude, o tamanho das máquinas necessárias, o reparo de equipamentos existentes e a engenharia do sistema de despacho. Os guias de rolos da Schindler, por exemplo, são muito mais caros do que os fornecidos pela ELSCO.

Neste caso, tínhamos o preço dos dois únicos licitantes legítimos. Como você vai argumentar contra isso? Você pode negociar um preço mais baixo, mas não dizendo aos licitantes que o custo deles está errado. Afinal, em um projeto desse porte, o preço teria sido verificado duas ou três vezes e, em alguns casos, orçado independentemente por duas equipes da mesma empresa para garantir que não houvesse erros. 

Finalmente, para dissipar as diversas opiniões sem sentido, o cliente concordou em reunir todos os consultores em uma sala e pedir que opinassem sobre o que deveria permanecer e o que deveria ser descartado. Na reunião, os três consultores concordaram que o escopo estava adequado e que não deveria haver alterações, exceto a remoção dos monitores de rolamentos. Assim, os monitores de rolamentos foram removidos do escopo. Fiquei triste, mas não surpreso, ao ver esse aspecto da modernização ser descartado. Normalmente, as melhorias na manutenção são as primeiras coisas a serem eliminadas em modernizações.