Inspeção de cabos de aço de elevadores: regulamentações, estado da arte e estatísticas.

por Bruno Vusini, Daniel Rossi e Tommaso Bertani 

PALAVRAS-CHAVE: Magnético, corda, monitoramento, segurança 

Este artigo foi apresentado na Elevcon 2023 em Praga, República Tcheca.

Sumário

Os cabos de tração dos elevadores desempenham um papel fundamental na segurança das pessoas. Só na Itália, existem cerca de 900,000 elevadores em funcionamento, que realizam, em média, mais de 1 milhão de viagens por dia. Isso significa que milhões de pessoas dependem do funcionamento e da manutenção adequados de todos os componentes dessa máquina peculiar (e, digamos, intrinsecamente segura). Existem, naturalmente, leis e normas que devem regular corretamente as operações de manutenção, permitindo que o elevador opere da forma mais correta e segura possível, e muitas vezes presume-se que os técnicos de manutenção atuem em total conformidade com esses documentos. Normas internacionais, como a ISO 4344, exigem a identificação de danos muito pequenos, realmente difíceis de detectar visualmente e, por esse motivo, uma inspeção visual completa dos cabos leva horas para ser concluída.

Felizmente, a tecnologia está avançando e, no que diz respeito à análise de cordas, métodos de inspeção muito mais eficientes surgiram no mercado nos últimos 10 anos.

O objetivo deste artigo é fornecer informações básicas sobre o mercado de inspeção, leis e normas, bem como os resultados obtidos ao longo de um período de mais de 10 anos, a partir dos quais ficam evidentes tanto as vantagens da utilização de métodos avançados quanto a total ineficiência dos métodos de análise antiquados. 

1. As Leis e os Regulamentos

Aqui, a lei é imperativa: “Cordas e seus acessórios devem ser minuciosamente verificados”. Trata-se do Decreto Presidencial nº 162/99, que impõe a responsabilidade pela inspeção ao técnico de manutenção, ao administrador e ao condômino. O que isso significa? Significa que, se ocorrer um problema, o administrador e os condôminos, juntamente com o técnico de manutenção, terão que ser responsabilizados. Um ponto importante, porém, é que o condomínio é sempre responsável por quaisquer consequências decorrentes da má (ou inexistente) manutenção das áreas comuns.

Uma inspeção reprovada do cabo do elevador equivale à falta de manutenção. Como o inquilino percebe isso? Solicitando a ata da inspeção de algo que, afinal, também lhe pertence.

A lei, obviamente, não pode estipular como as verificações devem ser realizadas, muito menos os critérios de rejeição. Isso é tratado pelos regulamentos, que são muito abrangentes a esse respeito.

No setor de elevadores, temos as normas UNI ISO 4344 (ISO, 2022) e EN 12385, esta última harmonizada, que definem, por um lado, os critérios de rejeição e, por outro, o conteúdo do manual de uso e manutenção do cabo, no qual a referência normativa deve sempre estar presente. O técnico de manutenção, assim como o administrador do edifício, deve sempre ter uma visão clara da situação, também porque, além das considerações de segurança, os cabos em particular são mencionados diversas vezes no Decreto Presidencial 162.

Infelizmente, ao contrário do que se possa pensar, a norma UNI ISO 4344 é desconhecida da maioria das pessoas. É comum que os responsáveis ​​pela manutenção e os organismos notificados façam referência a leis já obsoletas, como o Decreto Presidencial 1497 de 1962 ou outras normas que já foram revogadas.

Por esse e outros motivos, a UNI decidiu elaborar uma especificação técnica que pudesse esclarecer a situação de uma vez por todas.

O documento é o UNI/TS 11807 (UNI, 2021), publicado em meados de março de 2021, após um período de desenvolvimento de cerca de cinco anos, durante o qual se buscou compreender como publicar um documento que pudesse ser utilizado como um verdadeiro guia. Descreveremos, em linhas gerais, algumas passagens interessantes da norma, em particular a parte em que o método magnetoindutivo é descrito e padronizado.

2. As leis e os regulamentos: uma análise mais detalhada.

Como mencionado, a especificação técnica apresenta a metodologia desde seus fundamentos. O significado de termos técnicos como "cabeçote de medição", "descontinuidade localizada", "saturação magnética" e muitos outros é então indicado. O objetivo é, obviamente, explicar de maneira simples e clara o que normalmente se encontra em uma bibliografia científica de difícil acesso.

A Tabela 1 define os tipos de deterioração que precisam ser avaliados em cabos de aço, como fios rompidos, desgaste, etc., juntamente com os métodos de avaliação.

Aqui, a visualização continua sendo a principal, mas a magnetoindutiva também aparece pela primeira vez na história como uma opção disponível para o técnico de manutenção.

Então, a inspeção visual é sempre suficiente? Aqui surge uma questão muito interessante.

Comecemos por dizer que, no campo dos ensaios não destrutivos, o método visual é regulamentado pela norma ISO 9712. Esta aplica-se naturalmente aos controlos de qualidade e às inspeções especiais de peças de diversos tipos. O método visual é utilizado sempre que se pretende identificar um defeito visível, ou seja, um defeito que não requer técnicas de investigação adicionais específicas. Um furo numa placa é um defeito visível, assim como um corte num tubo. No âmbito da ISO 9712, os técnicos certificados são submetidos a exames visuais específicos para garantir que o seu instrumento de medição (os seus olhos) é adequado à tarefa, e recebem formação específica para saberem exatamente o que procurar.

No setor de cordas, a situação é diferente. O método visual não é um tipo de exame regulamentado, realizado em ambiente com iluminação controlada e, sobretudo, não há relatório que especifique exatamente o que o técnico fez. Aqui, o conceito de “visual” é modificado, pois muitas vezes assume o significado de “o que o técnico vê durante o teste”, o que é bem diferente de “o que é externo e, portanto, visível”.

O número máximo de fios rompidos permitidos é reduzido para quatro em certas situações. E avistar quatro fios rompidos (fios, não cordões) em uma corda é muito complicado.

Se somarmos a isso os prazos muito curtos (Figura 1) que têm de ser cumpridos por razões económicas e a falta de conhecimento de muitos técnicos do setor, compreendemos por que razão muitas instalações em funcionamento têm cabos que já deveriam ter sido substituídos há muito tempo.

Então, um cabo se rompe com quatro fios quebrados? Não, os critérios de rejeição definidos pela norma permitem manter um nível de segurança suficiente para que, mesmo atingindo os níveis máximos permitidos, o elevador não entre em colapso. No entanto, a evolução das rupturas em um cabo não é linear. À medida que o número de fios quebrados aumenta, o tempo necessário para obter um novo cabo diminui.

É por isso que os limites servem precisamente para entender quando é hora de substituir a corda, para que a situação não se torne completamente incontrolável em pouco tempo.

Por isso, o capítulo sobre inspeção visual na especificação técnica é extremamente detalhado, com orientações sobre iluminação correta, fotografias de exemplos práticos e diversas tabelas com critérios de rejeição. Especificamente em relação aos critérios de rejeição e ao hábito equivocado de se concentrar em rupturas macroscópicas (que levam à rejeição imediata do cabo e à paralisação da instalação), entre os critérios temos um referente às chamadas “rupturas em vale” ou “fios rompidos no ponto de contato entre os cordões”.

Esses são tipos de rupturas muito insidiosos, extremamente difíceis de identificar e caracterizados por uma das extremidades do fio rompido não ser visível: você vê apenas um fio saindo da corda, sem conseguir identificar a outra extremidade.

O perigo de tal defeito reside no fato de que ele pode ser o reflexo de uma situação interna (portanto, não visível) que agora está comprometida. Quando há um fio rompido desse tipo em uma corda, ela deve ser descartada.

Assim, mesmo um único fio rompido pode assumir uma importância muito grande.

O ensaio magnetoindutivo encaixa-se muito bem neste contexto, pois permite a identificação de todos os defeitos, externos e internos, visíveis ou não, e fornece ao responsável pela manutenção e ao proprietário do edifício um gráfico que comprova, em primeiro lugar, que a inspeção foi realizada e, em segundo lugar, os protege de problemas que possam surgir posteriormente.

Vamos imaginar que ocorre um acidente devido a um dos cabos, e o processo judicial começa. Nos últimos minutos, será solicitada a verificação de que as inspeções foram feitas corretamente. Imaginemos que o relatório do técnico de manutenção diga: “Encontramos alguns cabos rompidos”.

Quantos? Onde? Por que não foram substituídos? Se eram menos do que os especificados nas normas, por que isso não foi registrado? Lembremo-nos sempre do peso que se tem ao assinar um relatório. Ao registrar uma situação existente e admitir que a instalação continua funcionando, essa conclusão precisa ser comprovada por evidências.

Um gráfico, nesta situação, resolve o problema porque mostra exatamente o estado de desgaste da corda e permite legitimar a sua escolha. Isto aplica-se ao responsável pela manutenção, mas também ao administrador e ao condomínio. Eles têm a obrigação de proteger o patrimônio comum; já o mencionamos.

Por fim, a ata. O relatório deve ser completo e detalhado, indicando como o teste foi realizado e quais defeitos foram encontrados. O relatório deve apresentar o resultado da inspeção e a forma como o responsável pela manutenção comunicou o desfecho. Se a corda puder ser mantida, deve-se descrever o que foi encontrado e por que a substituição pode ser evitada. Por outro lado, se a corda precisar ser substituída, é preciso explicar o motivo.

3. O Método Magneto-Indutivo 

A metodologia denominada MRT (Teste de Corda Magnética) é atualmente utilizada em diversos setores, sendo inclusive obrigatória em alguns deles.

Utiliza um princípio físico relativamente simples, baseado em medições de campos magnéticos dispersos devido à presença de anomalias no objeto de medição. Vejamos, portanto, os princípios básicos do método para entender como ele funciona (Vusini, 2021; Canova et al., 2008; Canova et al., 2009).

Na Figura 2, observamos uma configuração simples, frequentemente utilizada para fins educacionais, na qual um campo magnético é gerado por uma estrutura composta por ímãs permanentes e ferro com grãos orientados. O campo produzido pelos ímãs permanentes está confinado dentro de uma corda, que consiste em material ferromagnético caracterizado por uma propriedade magnética adequada, que é obviamente não linear.

Quando a corda não apresenta defeitos, todo o fluxo magnético flui em seu interior sem qualquer dispersão particular, exceto aquela causada pela presença dos filamentos. Quando há defeitos, como filamentos rompidos, uma parte do fluxo magnético é desviada, como pode ser visto na Figura 2. Esse fluxo disperso sai do fio e entra no ar acima, literalmente "saltando" sobre o defeito.

Isso gera um efeito detectável por sondas apropriadas, posicionadas em pontos específicos do dispositivo, dependendo da aparência do fio rompido, seu tamanho e sua disposição na corda. O resultado final é um gráfico de fácil leitura que destaca a presença de fios rompidos, desgaste e distorções — o que deve ser identificado durante a inspeção da corda e que, muitas vezes, uma inspeção visual não detecta.

No entanto, o método também possui um segundo valor, menos “técnico”, mas mais “legislativo”. É a única maneira de termos certeza de que as cordas foram verificadas. Sim, porque não podemos esquecer que hoje temos um relatório, muitas vezes mínimo, no qual o responsável pela manutenção escreve uma frase, às vezes sibilina, sobre o estado de desgaste das cordas.

Expressões como "corda OK", "bom", "alguns fios quebrados" infelizmente se tornaram padrão e, pelas imagens que serão apresentadas a seguir, podemos nos perguntar: "Mas será que eles realmente verificaram? Como é possível que essas cordas ainda estejam no lugar?"

Obviamente, o usuário comum, e muitas vezes o administrador, não tem conhecimento do estado dos cabos, pois, para eles, são apenas uma das partes técnicas do sistema. Mas nunca nos esqueçamos de que, ao utilizarmos o elevador, estamos todos depositando nossa confiança em quem fez a manutenção do sistema.

Embora o elevador seja um sistema muito seguro, a segurança que por vezes nos proporciona abrigo depende da forma como a manutenção foi realizada. 

4. Análise Visual — Como é Feito e Como Deveria Ser

Em um elevador, como sabemos, há apenas um cabo para controlar. Em instalações antigas ainda se encontram dois, mas a média na Itália é de quatro cabos. Hoje em dia, existem muitos elevadores sem casa de máquinas (os chamados elevadores sem casa de máquinas ou MRL) com seis ou mais cabos. Vamos, portanto, tentar entender como a inspeção dos cabos deve ser realizada para que o elevador opere de acordo com as normas.

O técnico de manutenção deve interromper a instalação, aproximar-se do primeiro cabo e inspecioná-lo em toda a sua circunferência para verificar se há fios rompidos nessa seção. Em caso afirmativo, ele deve anotar a posição e o número de fios, contando-os ao longo de um comprimento de referência definido pela norma.

Em seguida, você pode passar para o próximo fio, repetindo o processo. Assim que a inspeção da primeira seção for concluída, a cabine deve ser movida para se aproximar da próxima seção, repetindo a operação.

Não é possível realizar a inspeção com o elevador em movimento, pois isso violaria as normas de segurança mais básicas, com risco de ferimentos graves. Após a conclusão da inspeção, o número de anomalias encontradas na seção mais afetada deve ser comparado com o indicado na norma. Somente então será possível decidir se a substituição é necessária ou não.

Mas quanto tempo leva para realizar uma operação desse tipo?

Considerando que o trecho de cabo que pode ser inspecionado pelo técnico de manutenção tenha meio metro de comprimento e que a instalação possua quatro paradas, serão necessárias pelo menos 30 movimentações sucessivas do elevador. Suponhamos que haja quatro cabos e que o tempo gasto para verificar visualmente esse “meio metro” seja de pelo menos 60 segundos para cada cabo.

Fazendo os cálculos adequados, chega-se a um tempo total (excluindo as diversas anotações dos defeitos encontrados) de 48 minutos. Se a instalação tiver oito paradas, o tempo dobra (mais de uma hora e meia). Um documento publicado por uma associação de fabricantes de elevadores e empresas de manutenção mostra que o tempo médio gasto na inspeção de toda a casa de máquinas (cabos, inversor, painel de controle, motor, polias) varia entre um mínimo de 5 minutos e um máximo de 10 minutos. Mesmo considerando o tempo mais longo e supondo que metade do tempo necessário para a inspeção total (5 minutos) seja gasto nos cabos, é difícil afirmar que a inspeção seja realizada em sua totalidade.

Na verdade, o que foi descrito acima normalmente não é realizado. A inspeção clássica que o técnico de manutenção realiza é a chamada inspeção “de madeira” (Figura 3).

Basicamente, um pedaço de madeira é colocado sobre todos os cabos, e o elevador é movido à velocidade nominal. Quando o técnico de manutenção sente uma vibração na madeira, ele presume que seja devido à presença de fios rompidos no cabo.

Além de ser curioso ver o uso dessa técnica em um contexto de regulamentação específica de 2022, é evidente que a madeira seria extremamente sensível à presença de "algo" no ponto de contato com a corda. Mas qualquer pessoa com um mínimo de conhecimento em geometria sabe que uma linha reta tem apenas um ponto de contato com a circunferência. Aqui, haveria 360 graus para inspeção.

Por fim, é interessante acrescentar que não existe nenhuma lei ou regulamentação que exija o uso desse pedaço de madeira (e eu ficaria surpreso se fosse o contrário). Trata-se de uma “técnica” que se tornou parte da rotina diária de muitos operadores do setor, sem ser regulamentada ou descrita.

5. Análise Estatística 2012-2022

Durante os últimos 10 anos de atividade, foram aplicados testes magnetoindutivos em aproximadamente 70,000 sistemas de elevadores em todo o país. Este número é bastante elevado, mesmo tendo sido obtido ao longo de 10 anos, e permite dispor de uma quantidade de dados que certamente é representativa do parque de elevadores total, que constitui cerca de 10% do mesmo. 

Ao analisar os dados, é possível observar o estado das cordas, bem como uma interessante gama de informações sobre a idade das cordas instaladas, seus diâmetros, a altura média das instalações e, não menos importante, os resultados dos exames visuais realizados em inspeções anteriores. Esses dados, devidamente cruzados, nos fornecem uma visão geral do parque nacional de cordas e também da veracidade das descobertas tradicionais.

É preciso afirmar, como premissa, que todos os elevadores estavam em funcionamento e, portanto, nenhum deles se encontrava em condições perigosas, com base nas inspeções visuais realizadas nos seis meses anteriores.

O resultado detectado (e analisado por um técnico especializado) pelo método magnetoindutivo fornece um discriminador de três níveis: cordas novas, cordas a serem mantidas sob observação e cordas a serem substituídas. Na Figura 4, as cordas novas e as cordas a serem mantidas sob observação foram agrupadas.

Essa subdivisão permite visualizar imediatamente o estado dos cabos e agir de acordo. Através da visualização do gráfico, também é possível identificar onde os cabos estão danificados e quais apresentam problemas. No decorrer da análise, como explicado anteriormente, o resultado registrado pelo técnico de manutenção no cadastro apropriado na sala de máquinas também é anotado. Esse resultado foi fruto da análise visual realizada previamente. Do total de mais de 70,000 sistemas observados, é interessante verificar quais terminologias são utilizadas para indicar a presença (ou ausência) de defeitos (Tabela 1).

NR	40166
Vestindo	9417
Fios Quebrados	4455
Boa	4045
Desgastado	2631
Discreto	2540
Desgaste normal	1255
Óxido	1063
ND	776
Bom estado	723
Fios externos rompidos	650
Ok	583
Cabos de aço de boa qualidade	546
N,D	461
Disco	408
Sem fios quebrados	340
Uso em condições normais	320
Atitude	315
Consumido	256
NN	236

A Tabela 1 apresenta mais de 1,300 tipos diferentes de resultados. Os mais frequentes são mostrados aqui, entre os quais se destaca um NR (Não Detectado) em cerca de 40,000 instalações. Bem mais de 50% das instalações analisadas não apresentaram um resultado relacionado ao estado de conservação dos cabos (ou pelo menos não nos foi reportado). Há também resultados de difícil interpretação, como Disco, Óxido, Fio Rompido (quantos e onde?). 

Vejamos agora, para cada um dos principais resultados fornecidos pelo responsável pela manutenção, qual era o estado real de conservação dos cabos de tração (Figura 5).

O gráfico da Figura 5 é muito interessante. Ele mostra que mais de 10% dos cabos para os quais não havia resultado disponível, cerca de 4,500 teleféricos, precisavam ser substituídos. Esse número é impressionante, considerando que 4,500 teleféricos transportam um grande número de pessoas. No caso dos resultados correspondentes aos desfechos “Desgaste”, “Fios Rompidos” e “Óxido”, a porcentagem se aproxima ou ultrapassa 20%. Quase 15% das substituições ocorrem para o desfecho “Desgaste Normal”. Observamos que, mesmo no caso em que os cabos são classificados como “Bom”, há uma margem de erro de mais de 5%, o que corresponde a quase 300 instalações.

O número total de instalações não padronizadas é de aproximadamente 11,000 elevadores, o que é um número enorme. Essas instalações estavam em operação no momento da inspeção.

A partir dos dados que possuímos, também é possível observar a distribuição de acordo com a idade dos cabos. A Itália é um país onde a frota de instalações é bastante antiga, o que é confirmado pelo gráfico abaixo (Figura 6).

A partir dos resultados instrumentais, observa-se que, em termos percentuais, a discrepância para as cordas mais antigas é maior, como era de se esperar. Uma corda mais antiga deveria ter trabalhado mais e, portanto, o número de ciclos deveria ser maior. É claro que isso não é afirmado a priori, mas é estatisticamente correto assumir que seja verdade.

Ao contrário do exposto acima, os resultados fornecidos pelos responsáveis ​​pela manutenção não mostram uma tendência semelhante à da Figura 7, mas sim um número de instalações classificadas como “A serem substituídas” que não tem qualquer relação com a idade dos cabos em si. Além disso, esse número é extremamente limitado e não confiável.

 A partir dos dados apresentados acima, observa-se uma tendência a "não divulgar um resultado" para (aparentemente) reduzir a responsabilidade. Por outro lado, a utilização de uma metodologia objetiva e documentável permite obter um retrato mais preciso da realidade.

Outro dado interessante é o número de cabos presentes nas instalações (Figura 8). Nele, observa-se que a maioria dos elevadores ainda possui menos de quatro cabos, o que confirma a idade avançada das nossas instalações.

6. Conclusões

Este artigo apresenta evidências de grandes problemas na análise visual padrão de cabos de elevador, juntamente com uma nova tecnologia que amplia o conhecimento sobre as condições. Essa tecnologia foi aceita pelas principais normas internacionais, mas ainda é utilizada apenas em casos específicos. As vantagens reais são demonstradas com referência específica à repetibilidade e à precisão dos resultados.

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Referências

[1] Vusini, B. (2021). Manutenção de cabos de elevação. ANACAM MAGAZINE, 12.

[2] Canova, A., Vusini, B. (2008). Análise magnética de detectores de ensaio não destrutivo para cordas ferromagnéticas, COMPEL, 27(4), 867-878. 

[3] Canova, A., Ficili, F., Gruosso, G., Vusini, B. (2009). Dispositivo para monitoramento de sistema multicabo. Patente WO2009IB50656 20090218, 18/02/2009.

[4] ISO (2022). ISO 4344:2022 - Cabos de aço para elevadores — Requisitos mínimos. 01/12/2022.

[5]UNI (2021). UNI TS 11807 - Ascensores, plataformas elevatórias e montacarichi - Sistemas de suspensão e compensação de impianto e sistemas de ajuste de pára-quedas e meio de funções de material ferromagnético não revestido. Requisitos para verificação e critérios de desconto, 18/03/2021-