Inovação de Modernização

O elevador da barragem de Grand Coulee representa um grande triunfo para a Delaware Elevator e sua equipe.

Enviado por Delaware Elevator

A modernização completa de um sistema de elevadores de carga e passageiros único, de 1941, na icônica Barragem de Grand Coulee, aprimorou a segurança, melhorou a eficiência e atualizou o sistema para atender às normas ASME A17.1, de construção e ao Código Internacional de Incêndio (IFC) vigentes, tudo isso preservando cuidadosamente a integridade histórica do sistema dentro de um sítio histórico tombado. Servindo a uma enorme barragem no leste do estado de Washington, no rio Coulee, o elevador desempenha uma dupla função crucial: transportar funcionários/visitantes da barragem e movimentar componentes extremamente pesados ​​de geradores hidrelétricos (comportas) para manutenção e reparo.

O principal desafio era transformar um sistema complexo, operado manualmente, em uma solução robusta, moderna e fácil de usar, capaz de lidar com cargas muito diferentes. Como contratada para o projeto do elevador, a Delaware Elevator, Inc., com sede em Salisbury, Maryland, foi peça fundamental de uma equipe altamente qualificada que enfrentou esse desafio com sucesso e entregou o projeto ao cliente, o Departamento de Reclamação dos Estados Unidos. Acreditamos que o projeto do elevador da Barragem Grand Coulee seja um dos empreendimentos de modernização mais complexos já realizados no setor de transporte vertical.

O sistema existente, conhecido por sua dupla capacidade de transportar tanto pessoal (10,000 kg) quanto enormes comportas hidrelétricas (44,000 kg), apresentava desafios incomparáveis. Historicamente, a alternância entre esses dois modos exigia um processo manual trabalhoso de adição ou remoção de contrapesos, consumindo tempo e mão de obra consideráveis.

Além disso, o fornecedor original do elevador não distribuiu documentação técnica suficiente, o que exigiu uma extensa engenharia reversa dos componentes para integrar tecnologias modernas.

O local de trabalho remoto também apresentou desafios logísticos, como padrões climáticos imprevisíveis ao longo das estações e recursos locais limitados. Para avançar, a obtenção de peças históricas e modernas exclusivas exigiu uma estratégia de compras global, que apoiou o projeto incondicionalmente.

No cerne dessa modernização estava a colaboração. Liderada pela Delaware Elevator, com a contribuição especializada da Full Circle Group (empreiteira principal), ECS/VDA (consultoria de projeto), Hilliard Brake (fabricação de freios personalizados) e Motion Control Engineering (MCE) (fabricação de controladores personalizados), a equipe desenvolveu uma solução inovadora e multifacetada. Deon Young (DZ Mod) e Kelly Houlihan (DE-Simone) também contribuíram para a fase inicial do projeto, auxiliando na demolição e substituição dos principais componentes. A Vertical Solutions de Spokane também desempenhou um papel fundamental, auxiliando em algumas das tarefas críticas de instalação que exigiam mão de obra local para dar suporte à equipe da Delaware Elevator.

Sistema de controle personalizado iCONTROL e muito mais

A inovação mais significativa foi o sistema de controle totalmente personalizado que utiliza a plataforma iCONTROL da MCE. Este software avançado agora gerencia perfeitamente a operação de dupla capacidade do elevador com um único conjunto de contrapesos fixos, eliminando a necessidade de ajustes manuais de peso. O sistema equilibra habilmente a condição de sobrepeso durante o serviço de passageiros com cargas pesadas, o que é alcançado por meio de ajustes sofisticados do acionamento por retificadores controlados de silício (SCR) e controle preciso.

Outras conquistas técnicas incluem a reutilização de freios duplos de máquinas existentes como freios de polia de emergência, melhorias sísmicas abrangentes e a instalação de novas portas bipartidas horizontais e verticais com operadores modernos.

O funcionamento do elevador também foi simplificado, com serviço automático de passageiros a 100 metros por minuto e um modo de carga dedicado e mais seguro a 50 metros por minuto, substituindo o antiquado controle manual por reostato.

Contexto histórico e projeto original do sistema

Para compreender plenamente a dimensão desta modernização, é fundamental entender o projeto original do elevador de 1941. O elevador do Bloco 31 da Barragem de Grand Coulee era um sistema verdadeiramente único, com uma dupla função crucial. Sua capacidade certificada era de 10,000 kg a 500 m/min para o transporte de carga e passageiros. No entanto, sua função principal era o transporte de enormes comportas de 44,000 toneladas para os geradores hidrelétricos da barragem, especificamente para os andares dois, sete e nove, que possuíam portas verticais bipartidas de alta resistência.

O sistema original era alimentado por duas máquinas aéreas sem engrenagens Otis nº 79 CC, operando com uma única polia motriz e um sistema de cabos de enrolamento duplo com relação de 2:1. O impressionante percurso do elevador estendia-se por 110,35 metros (361.88 pés) nas profundezas da barragem, servindo 11 plataformas. Embora a operação automática padrão estivesse disponível para cargas de 4.536 kg (10,000 libras) (carga e pessoal), a verdadeira complexidade residia no seu modo dedicado para carga de 20.000 kg (44,000 libras). Este modo exigia a fixação manual de um segundo conjunto de contrapesos, posicionados em canais na base dos contrapesos, para equilibrar a carga significativamente maior. Este processo complexo exigia uma equipe de pessoas e tornava o elevador incapaz de transportar passageiros no modo de carga.

Para complicar ainda mais a operação original, os operadores de guindaste e o pessoal da barragem que carregavam vagões pesados ​​(sobre trilhos de vagões de mineração que se estendiam até a plataforma do elevador) tinham que acionar "travas de trilho" — dispositivos mecânicos robustos — para impedir o movimento dos vagões. A comunicação durante as operações de carga era feita por rádio, com um técnico de elevadores na casa de máquinas controlando manualmente o movimento do elevador por meio de um reostato, usando marcas de seleção para estimar a altura do andar. Os demais patamares apresentavam portas horizontais de grandes dimensões, cada uma com seu próprio operador e um inovador operador de porta de alta resistência da GAL, projetado há muitos anos e localizado dentro da parede da caixa do elevador.

Objetivos e Desafios

Os objetivos gerais da modernização eram claros: adequar todo o sistema de elevadores às normas atuais da ASME A17.1, às normas de construção e ao padrão IFC, aumentar a segurança e melhorar significativamente a facilidade de uso e a eficiência para as operações críticas da barragem. Atingir esses objetivos exigiu superar uma série de desafios complexos, incluindo:

• Equipamento fora de serviço durante a vistoria do local: O elevador estava inoperante durante a vistoria inicial do local, o que restringiu a coleta de dados e obrigou a utilização de dados históricos e inspeções visuais.
• Desafios do local de trabalho remoto: Localizado em uma região isolada do estado de Washington, o local de trabalho apresentou dificuldades logísticas devido ao clima imprevisível e aos recursos locais limitados, o que impactou o cronograma e a equipe.
• Modificações extensas nos planos originais: Descobertas técnicas contínuas exigiram alterações significativas nos projetos originais durante a implementação, a fim de otimizar a funcionalidade, garantir a segurança e cumprir as normas.
• Obtenção de peças e componentes: A dificuldade em encontrar peças específicas, muitas vezes personalizadas, no mercado americano levou à terceirização de elementos críticos de fornecedores internacionais na Índia, no Reino Unido e na Espanha, exigindo um rigoroso controle de qualidade.
• Considerações sobre a Preservação Histórica: Por se tratar de um sítio histórico, o projeto exigia a preservação do máximo possível do design e dos acabamentos originais, equilibrando a modernização com o respeito ao patrimônio. Mike Stevens, da ECS/VDA, destacou que componentes como os dispositivos de segurança precisavam ser reconstruídos, mas as máquinas sem engrenagens, que estavam bem preservadas, foram mantidas após verificações minuciosas.
• Desenvolvimento de Software Avançado: O aspecto mais complexo foi o desenvolvimento de um software avançado para um elevador de carga capaz de dupla funcionalidade — passageiros e carga — em diferentes velocidades e modos. Isso resultou no que José Carrasco descreveu como o “projeto de controlador de elevador mais completo que já vi”.

O Sistema de Transporte Modernizado

O pacote de modernização, meticulosamente projetado pela ECS/VDA e implementado pela Delaware Elevator com componentes-chave da MCE, transformou o sistema antigo em um ativo de transporte de última geração e altamente confiável. As especificações são:

• Tipo de elevador: Elevador de carga/passageiros (Modernizado a partir do Otis nº 79 DC sem engrenagens)
• Capacidades dos vagões: 10,000 lb (Modo Passageiro, automático) e 44,000 lb (Modo Carga, pressão constante)
• Deslocamento: 361.88 pés
• Aterrissagens servidas: 11
• Encordoamento: Enrolamento duplo 2:1
• Máquinas mantidas: Duas máquinas de corrente contínua Otis nº 79 sem engrenagens (minuciosamente verificadas e em perfeitas condições).
• Polia de acionamento: Simples
• Velocidade: Operação automática (Passageiro/10,000 kg):

Velocidade reduzida para 100 m/min | Operação de carga (44,000 toneladas):

Reduzido para 50 pés/min

Principais inovações técnicas e elementos de engenharia

Sistema iCONTROL de dupla capacidade (MCE)

A pedra angular da modernização é a plataforma iCONTROL da MCE, projetada especificamente para gerenciar o elevador de dupla capacidade. Ron Ong, gerente sênior de engenharia de projetos da MCE, explicou que o maior desafio foi equilibrar a perspectiva do acionamento SCR ao lidar com duas capacidades de cabine (10,000 kg e 44,000 kg) com uma única pilha de contrapesos.

O contrapeso agora está ajustado para 40% da capacidade de carga de 44,000 lb. Isso significa que, durante a operação com passageiros (10,000 lb), o elevador fica significativamente sobrecarregado. O sistema da MCE foi personalizado por meio de extensos ajustes no acionamento para proporcionar um controle suave e minimizar as vibrações em ambos os modos de operação, uma conquista que eliminou as complexas adições manuais de contrapeso anteriormente necessárias.

O antigo controle manual de frete foi substituído por um software sofisticado, simplificando enormemente as operações.

Configuração exclusiva de máquina CC dupla

O inversor System 12 da MCE foi configurado para girar simultaneamente as duas máquinas CC originais da Otis. Isso foi conseguido organizando as armaduras das máquinas em uma configuração em série, maximizando a amperagem em 310 A. Os campos dos motores de derivação das máquinas também foram configurados em um arranjo em série combinado.

Freios Reaproveitados

Os campos de freio originais da máquina foram combinados em uma configuração paralela e engenhosamente reaproveitados como freio de polia de emergência do sistema para atender aos requisitos modernos de segurança, uma contribuição notável do projeto da equipe de Ong.

Sistemas de portas modernizados

Todas as novas portas horizontais e portas de carga verticais bipartidas foram instaladas, juntamente com novos operadores. Isso manteve a distinção funcional única dos tipos de porta originais em diferentes patamares, ao mesmo tempo que aprimorou seu desempenho e segurança.

Segurança e experiência do usuário aprimoradas 

Sistema de travagem

Foram adicionados freios novos e modernos (incluindo integração com o controlador de frenagem hidráulica da Hilliard) para maior segurança e operação autônoma. Todo o sistema de frenagem do elevador foi projetado sob medida. Novo painel de controle; imagem cedida pela Delaware Elevator.

Pesagem de carga

Um novo sistema de pesagem de carga de dupla finalidade foi integrado para fornecer dados precisos tanto para o transporte de passageiros quanto para o de carga, alimentando o sistema iCONTROL.

Atualizações sísmicas

Foram implementadas melhorias sísmicas abrangentes, incluindo a adição de anéis e cordas, caixas vibratórias e placas de reforço sísmico, quando aplicável.

Acessórios e fiação

Todas as novas luminárias e fiações foram instaladas em todo o sistema.

Amortecedores, Cordas, Governador

Novos amortecedores, cabos e regulador foram instalados para atender aos padrões modernos de desempenho e segurança.

Procedimentos operacionais

Novos procedimentos operacionais simplificados foram desenvolvidos para o modo de carga, tornando o sistema muito mais fácil de usar e eficiente em comparação com a antiga comunicação manual por rádio e o controle por reostato. Agora, interruptores de chave no saguão controlam a ativação do modo de carga.

Modificações na casa de máquinas e infraestrutura (Jacobs)

A Jacobs projetou todas as modificações adicionais nos sistemas de combate a incêndio e na casa de máquinas, as atualizações elétricas e o sistema de climatização (HVAC) da caixa do elevador e da casa de máquinas. Cabos de fibra óptica para monitoramento remoto foram instalados até o escritório do técnico responsável pelos elevadores, garantindo uma modernização completa da infraestrutura.

O projeto do elevador da barragem de Grand Coulee se destaca na indústria de elevadores como um marco em modernização complexa e engenharia colaborativa. Como comentou Stevens, da ECS/VDA, em seus 39 anos de experiência no setor de elevadores: “Este projeto supera todos os outros da minha carreira até agora. Acredito que seja um sistema único”. Roy Hotckin acrescentou que este é o “projeto mais personalizado e trabalhoso” em que já esteve envolvido.

Uma inovação na indústria

A capacidade de converter um sistema de elevador com duas máquinas CC e dupla capacidade, que antes exigia ajustes manuais de contrapeso, para um sistema que opera perfeitamente com uma única pilha de contrapesos por meio de um software sofisticado, é inédita no setor. Essa inovação resolve um desafio operacional fundamental com elegância e tecnologia avançada. 

Segurança e eficiência operacional aprimoradas

O projeto transformou um sistema com riscos operacionais inerentes e ineficiências manuais em um sistema totalmente compatível com os códigos de segurança modernos, altamente automatizado e significativamente mais fácil de operar. Isso tem um impacto direto na segurança do pessoal e nas operações críticas de manutenção de uma das maiores usinas de energia dos EUA.

Preservação do Património

O cuidadoso equilíbrio entre modernização e preservação histórica garante que uma parte vital do patrimônio da barragem continue a desempenhar sua função, integrada à tecnologia do século XXI.

Colaboração Exemplar

O sucesso deste projeto é resultado direto do extraordinário esforço colaborativo entre a Delaware Elevator, a Motion Control Engineering, a ECS/VDA, a Jacobs Engineering e vários subcontratados e fornecedores. Esse trabalho em equipe foi essencial para superar os obstáculos técnicos, a logística e as complexidades do projeto.

Este projeto é um testemunho de extraordinária engenhosidade em engenharia, trabalho de equipe dedicado e sólido compromisso com a segurança e a eficiência em um contexto historicamente significativo. Transformou um sistema antigo, complexo e que exigia muita mão de obra, em um ativo de transporte de última geração, fácil de usar e altamente confiável.