Questão de velocidade

Diversos fatores influenciam a velocidade dos elevadores — e a velocidade que eles precisam atingir.

Hoje em dia, o número de edifícios aumenta acompanhando o crescimento populacional. Consequentemente, a necessidade de transporte vertical (TV) também cresce. Edifícios cada vez mais altos exigem que a demanda por TV seja atendida com maior rapidez. Paralelamente, a velocidade dos elevadores também aumenta. Então, qual a diferença entre elevadores de alta e baixa velocidade?

Antes de respondermos a essa pergunta, precisamos abordar a questão: “Qual é a velocidade de um elevador de alta velocidade?” Fundamentalmente, de acordo com as normas e regulamentações, não existe o conceito de “elevador de alta velocidade”. Dito isso, no artigo 5.5.6.1 da norma TS EN 81-20, consta que, quando a velocidade de um elevador ultrapassa 3.5 m/s, cabos devem ser utilizados no dispositivo de compensação, e este deve incluir um mecanismo de tensionamento. Portanto, elevadores com velocidade superior a 4 m/s são considerados de alta velocidade. Para as empresas globais de elevadores, velocidades de 4 m/s ou superiores são consideradas de alta velocidade e exigem a aplicação de um modelo diferente.

Não há diferença entre elevadores de alta e baixa velocidade em termos de princípio de funcionamento. No entanto, em termos de hardware, os elevadores de alta velocidade possuem um número maior de componentes e, naturalmente, são mais pesados. Em geral, cabos de compensação são utilizados entre o contrapeso e a cabina nesse tipo de elevador. Um cabo de compensação se enrola em um conjunto de polias na parte inferior do poço. Esse dispositivo desempenha um papel importante na estabilidade do elevador. O dispositivo de compensação, localizado na parte inferior do poço, aumenta naturalmente a profundidade necessária do poço. Portanto, especialmente quando a velocidade ultrapassa 2.5 m/s, a profundidade do poço exige dimensões maiores. Consequentemente, à medida que a velocidade do elevador aumenta, proporcionar conforto aos passageiros torna-se cada vez mais difícil. A massa de ar que é comprimida e aspirada dentro do poço, na parte superior e inferior do elevador, perturba o movimento estável da cabina e causa vibrações mais intensas, principalmente na horizontal.

Minimizando a vibração

Para minimizar a vibração, diversos componentes e métodos são empregados. Um deles é a colocação de pesos na parte inferior do carro, o que ajuda a mantê-lo centralizado. O peso de concreto, com peso variável em quilogramas, colocado após a instalação do carro, exerce pressão adicional sobre o motor; no entanto, os pesos também reduzem a oscilação do carro. Além disso, os trilhos-guia do carro tornam-se componentes mais complexos. Os trilhos-guia deslizantes desgastam-se rapidamente devido ao aumento do atrito com a velocidade e à variação da área de contato. Isso causa mais vibrações, tanto no eixo vertical quanto no horizontal.

Fundamentalmente, de acordo com as normas e regulamentos, não existe o conceito de "elevador de alta velocidade".

Portanto, trilhos-guia com roletes são os preferidos. Esse tipo de patins, que se fixa ao trilho principal com três ou seis rodas, dependendo do projeto, é equipado com molas que possuem a rigidez adequada para absorver a oscilação. À medida que a velocidade aumenta — por exemplo, ao atingir 7 m/s — as características das rodas e dos amortecedores são aprimoradas. O diâmetro das rodas passa de 10-15 cm para 20-30 cm, e as molas são substituídas por amortecedores de borracha personalizados de acordo com a carga e a velocidade do elevador. O preço desses conjuntos de patins varia de US$ 9,000 a US$ 20,000. Com velocidades acima de 10 m/s, que podemos considerar ultra-altas, os fabricantes podem até usar patins elétricos equipados com componentes eletrônicos de amortecimento de frequência.

A massa de ar que se desloca juntamente com o carro também representa um problema importante em termos de aerodinâmica. Portanto, outra característica de projeto é a carenagem aerodinâmica. Essas carenagens são basicamente compostas de placas de metal montadas no carro, com o objetivo de criar uma cúpula pontiaguda na parte superior e inferior do veículo. Elas são utilizadas pelos fabricantes, especialmente para velocidades acima de 6 m/s, para permitir que o carro corte a massa de ar dentro do poço. O aumento da quantidade e da velocidade do movimento do ar também aumenta o risco de falhas devido à vibração excessiva das portas e dos mecanismos de travamento. Por esse motivo, pode ser necessário construir aberturas de escape de ar com carenagens unidirecionais na parte superior, central e inferior do poço.

Conexão de velocidade/segurança

O aumento da velocidade implica em maiores requisitos de segurança e, consequentemente, em componentes de segurança de maior porte, tanto em dimensões quanto em funcionalidades. O aumento considerável do curso do amortecedor, acompanhando a velocidade, exige fundos de poço mais profundos. Nesse caso, os fabricantes de elevadores utilizam dispositivos de desaceleração para reduzir a velocidade de impacto e, assim, evitar o aumento excessivo do curso. Esses dispositivos acionam um mecanismo eletrônico ao detectar a posição do elevador próximo aos andares terminais por meio de contatos mecânicos, geralmente instalados nos trilhos. O mecanismo eletrônico de controle reduz automaticamente a velocidade do elevador em qualquer situação de perigo.

Outros dispositivos de segurança afetados pela velocidade são o freio do carro e o regulador de velocidade. À medida que os freios dos carros aumentam de tamanho, o uso de freios tandem (duplos) torna-se outra aplicação. Os reguladores de velocidade também aumentam de tamanho e seu princípio de funcionamento se altera. Componentes que fornecem indução com mecanismos compostos por encoders e bobinas são adicionados aos reguladores, a maioria dos quais opera com base no princípio de induzir um mecanismo utilizando a força centrífuga de uma mola, tensionando-o. Os freios dos motores também aumentam em tamanho e número.

Da mesma forma, o número e a qualidade dos componentes do sistema de informação do eixo aumentam. Leitores de bandeira com mais elementos de leitura e faixas magnéticas ou de código de barras lidas por um velocímetro ao longo do eixo — além de sistemas de codificação aprimorados — são adicionados ao hardware. É necessário evitar as diferenças de nivelamento causadas pelo estiramento excessivo do cabo e as falhas na detecção da posição do carro.

As alterações no motor e no sistema de suspensão são menores, mas exigem melhorias no hardware. Enquanto os motores são reforçados com a aplicação de estatores de ímã permanente maiores e mais eficientes, o sistema de suspensão retorna ao tipo 1:1 para evitar o aumento da velocidade do motor em velocidades ultrarrápidas. Diversas empresas estão experimentando materiais compósitos, que são mais leves, mas têm a mesma resistência que os cabos de aço.

Componentes Complexos

O controle, o software e os componentes elétricos tornam-se mais complexos à medida que a velocidade aumenta. Os inversores que ajustam a velocidade do elevador, alterando constantemente a tensão e a frequência da corrente elétrica, são equipados com elementos eletrônicos de ativação/desativação muito maiores, com maior capacidade e outros dispositivos eletrônicos de potência, para suportar correntes mais elevadas. Os parâmetros de controle exigem menus adicionais para permitir a intervenção nos componentes de hardware cada vez mais complexos. Como o ajuste do torque, de acordo com a carga dentro da cabine, é crucial, os controles requerem equipamentos de medição de carga mais sensíveis em velocidades ultra-altas. Quando esses elevadores são utilizados em torres com tráfego intenso, precisam ser inteligentes e capazes de "aprender". Portanto, geralmente precisam operar com dispositivos de redirecionamento e monitoramento de tráfego ou possuir equipamentos que permitam intervenção remota.

Com o aumento da velocidade dos elevadores, a tecnologia contemporânea continua a permitir a realização de muitas operações que antes eram feitas mecanicamente, mas que agora são viabilizadas com menos materiais e maior controle eletrônico. Sistemas como o PESSRAL e materiais recém-descobertos certamente apresentarão novos equipamentos no futuro.