Freios de elevador otimizados para os novos padrões

Novo sistema revolucionário da Mayr minimiza o ruído e maximiza a segurança.

por Alexander Hutler e Sebastian Steinart

Este artigo foi apresentado na Elevcon 2025 em Lisboa, Portugal.

Sumário

Em qualquer lugar onde pessoas sejam transportadas por elevadores, a segurança dos passageiros é a principal prioridade. Componentes críticos para a segurança, como os freios de elevadores, devem, portanto, atender aos mais altos padrões de qualidade. Além da segurança, o foco em um elevador está sempre no nível de ruído, especialmente no que diz respeito aos freios. O número de fabricantes internacionais de freios para elevadores é pequeno, mas o mercado oferece diversos conceitos de amortecimento de ruído para freios de elevadores. Um novo e revolucionário sistema de amortecimento da mayr® power transmission, da Alemanha, não só torna os freios extremamente silenciosos, como também tem um efeito colateral decisivo: garante maior estabilidade e, em determinadas circunstâncias, maior segurança durante toda a vida útil do equipamento. Ele permite um monitoramento confiável, inteligente e inovador dos freios — sem a necessidade de sensores adicionais. Esse monitoramento não só ajuda a reduzir — ou até mesmo evitar completamente — erros e tempo de inatividade, como também permite a manutenção preventiva dos elevadores de acordo com a demanda de trabalho e a manutenção remota automatizada.

1. Introdução

Os elevadores de passageiros ainda são um dos meios de transporte mais seguros da atualidade. O baixo número de acidentes envolvendo passageiros, tanto em casos de falhas quanto de mau funcionamento, confirma que os produtos técnicos de alta qualidade, especialmente os componentes de segurança que devem passar por um processo de certificação de um organismo notificado (ON), são rigorosamente testados previamente. Isso é particularmente verdadeiro para a segurança dos freios de segurança utilizados em elevadores. É por isso que os principais fabricantes se empenham em garantir que seus freios de segurança atendam aos mais altos padrões de qualidade. Entre outras medidas, muitos fabricantes líderes realizam uma inspeção final completa antes da entrega, durante a qual todas as propriedades técnicas importantes são registradas, documentadas e permanentemente associadas ao número de série. O status de entrega de cada freio individual pode, portanto, ser rastreado e documentado a qualquer momento. Esses conjuntos de dados garantem a manutenção do padrão de qualidade em toda a série, pois a segurança não admite concessões. Além disso, os freios de segurança devem ser inspecionados em protótipo pelos Organismos de Certificação.

2. Contexto: Soluções de freio no passado e na atualidade

As máquinas de tração com engrenagens e freios a tambor tradicionais (solenoides de freio) dominaram o mercado de elevadores por muitas décadas e ainda estão disponíveis hoje (Figura 1, à esquerda). As modernas instalações de elevadores sem casa de máquinas (MRL) exigem máquinas e freios compactos e silenciosos. Além disso, a tecnologia sem engrenagens não só conquistou a maior parte do mercado em detrimento das máquinas com engrenagens tradicionais, como as soluções com correias (em vez de cabos) tornaram-se mais populares atualmente (Figura 1, à direita). Velocidades mais altas, de até 10 m/s, foram alcançadas em elevadores específicos de edifícios altos em prédios famosos. 

As mudanças nas condições afetam os requisitos de projeto de diversos componentes de segurança, especialmente os projetos de freios.

2.1. Requisitos para freios de acordo com as normas do mercado europeu

• Freios de circuito duplo (tipo sapata dupla) em projetos tradicionais de freios a tambor com acionamento por mola e à prova de falhas já eram exigidos pela norma há muitas décadas, mas muitos deles eram implementados apenas com um único solenóide de freio.
• Uma atualização como a adaptação de microinterruptores a modelos tão antigos aumentou a segurança dos freios.
• Os requisitos de proteção contra movimentos involuntários da cabina/sobrevelocidade ascendente do elevador elevaram todo o sistema a um nível de segurança superior, de acordo com a norma EN 81 A3:2009.
• A nova norma EN ISO 8100, com lançamento previsto para o final de 2025, inclui novos requisitos para freios. Por outro lado, a tecnologia de freios sem interruptores, com um dispositivo de monitoramento inovador integrado ao conjunto do freio, representará um novo patamar, permitindo a manutenção preditiva.

2.2. Que outros fatores devem ser levados em consideração ao selecionar freios de segurança para máquinas de tração de elevadores? 

A seleção ou o dimensionamento incorreto dos freios podem causar ferimentos graves e/ou danos materiais. Por isso, é essencial que todas as partes analisem criticamente os detalhes técnicos do produto e seu desempenho ao selecionar freios para elevadores. Em setores industriais de extrema importância, onde humanos e máquinas trabalham em estreita colaboração, e especialmente na indústria de elevadores para transporte de passageiros, precisamos dos mais altos padrões de segurança.

Se, por exemplo, ocorrer uma falha de energia durante um processo, a cabine do elevador deve ser mantida parada durante a parada de emergência com precisão para que as pessoas não sofram nenhum dano. Portanto, é importante eliminar permanentemente o risco de queda acidental de cargas, bem como distâncias de parada excessivamente longas, já na fase de projeto. Para isso, é decisivo a seleção correta dos freios de segurança, bem como sua adequada integração ao sistema como um todo.

2.3. Segurança devido ao princípio à prova de falhas na construção do produto

Além de algumas soluções de freio hidráulico para edifícios altos, os freios de segurança eletromagnéticos acionados por mola, segundo o princípio de segurança contra falhas, são a primeira escolha para aplicações em elevadores, pois com esses freios o torque de frenagem é aplicado mesmo com o sistema desenergizado (Figura 2). Esses freios fornecem o torque de frenagem necessário mesmo em caso de parada de emergência, falha de energia ou interrupção no fornecimento de energia causada, por exemplo, pela ruptura de um cabo. Para garantir que os freios de segurança também ofereçam fricção suficiente e funcionem em situações de parada de emergência com um torque de frenagem definido, é necessário um revestimento de fricção desenvolvido especificamente para essa finalidade, com uma superfície de contrafricção de aço correspondente. Embora uma verificação rápida de torque realizada pelos clientes seja comum em freios de elevador novos, um teste de vida útil adequado nem sempre é realizado durante a qualificação. No entanto, as combinações de fricção, especialmente em projetos de freios de baixo custo, frequentemente atingem seus limites tribológicos sob certas condições, como envelhecimento e em condições ambientais especiais. Freios de especialistas globais com anos de experiência são homologados no mercado em todas as condições.

2.4. Verificação cuidadosa das condições de aplicação

É importante realizar um teste de qualificação adequado e definir com precisão as condições de aplicação dos freios antes de fazer a seleção. Portanto, os usuários devem definir os requisitos para os freios da forma mais precisa possível, com base nos dados técnicos de sua máquina de tração e na configuração do elevador. Além de um limite de torque inferior ou superior e das temperaturas ambientes, isso também inclui o número de cenários de frenagem dinâmica ou requisitos especiais quanto ao espaço de instalação. Nesse sentido, um sistema modular padrão tecnicamente sofisticado de um fabricante de freios pode fornecer suporte e orientação.

3. Silencioso e consistentemente seguro durante toda a vida útil; emissões de ruído bem abaixo de 65 dB(A) até 5 milhões de ciclos de comutação.

Além da segurança, o nível de ruído dos freios do elevador também desempenha um papel importante para garantir que as máquinas de tração sejam fáceis de usar quando instaladas diretamente no poço do elevador. Essa instalação é chamada de projeto de elevador MRL. Os sistemas de amortecimento de ruído em um freio são componentes de força que podem contribuir para o efeito de força do mecanismo de segurança. Portanto, é ainda mais importante que essa contribuição de força seja estável e permaneça consistente ao longo do tempo. Caso contrário, as reservas de segurança devem ser consideradas durante toda a vida útil. Por esse motivo, especialistas e engenheiros dos departamentos de P&D dos principais fabricantes estão constantemente aprimorando os sistemas de amortecimento de seus freios e oferecendo novas soluções tecnologicamente avançadas. Afinal, é importante que os freios do elevador forneçam segurança confiável em todos os estados de operação e que os ruídos de comutação sejam praticamente inexistentes — não apenas quando os freios são novos, mas durante toda a sua vida útil. Testes de longo prazo confirmam que os freios da mayr, por exemplo, ainda operam com um baixo nível de ruído, abaixo de 65 dB(A), mesmo após várias (até 5 milhões) de acionamentos, e que a consistência necessária do sistema de segurança não é afetada. Isso é possível, entre outras coisas, graças a um novo sistema de amortecimento patenteado, baseado na geometria especial do disco da armadura do freio. Esta é uma nova opção de seleção que se soma ao amortecimento ajustável de elastômero patenteado já existente e oferece benefícios adicionais.

4. Os freios de segurança com amortecimento metálico proporcionam estabilidade térmica em comparação com materiais elastoméricos, resultando em maior vida útil e segurança aprimorada.

Muitos sistemas de amortecimento em freios de elevadores baseados em materiais elastoméricos são propensos ao envelhecimento devido aos efeitos da temperatura e do calor. Isso pode levar a uma deterioração no nível de ruído ao longo do tempo e, se os critérios de dimensionamento não forem adequadamente considerados, pode até resultar em riscos à segurança.

No contexto da nova norma EN ISO 8100-1/2, os comitês de padronização estão atualmente discutindo medições diárias da força de frenagem, que visam contribuir para uma maior segurança. Em certas circunstâncias, isso pode levar a um aumento do tempo de inatividade dos sistemas de elastômero à medida que envelhecem. Portanto, sistemas comuns de amortecimento de ruído elástico, como amortecedores de anel O simples sem opções de ajuste, devem ser considerados para freios de elevadores somente se parâmetros de dimensionamento mais rigorosos forem levados em conta.

As normas europeias existentes, EN 81-20/50:2020, que também serão substituídas pela nova EN ISO 8100-1/2, devem ser levadas em consideração. O monitoramento diário da força de frenagem pode garantir níveis de qualidade e revelar pontos fracos no sistema de amortecimento.

A Mayr inovou com o novo sistema de amortecimento metálico integrado em seus freios de elevador. O novo sistema é particularmente durável e insensível a temperaturas extremas, tanto baixas quanto altas, por ser metálico/mecânico. Enquanto elastômeros/plásticos sofrem alterações devido a temperaturas extremas, o módulo de elasticidade do sistema de amortecimento metálico permanece sempre o mesmo (entre 0°C e 80°C). Não é necessário ajuste mecânico.

5. Monitoramento inteligente de frenagem sem sensores adicionais

Graças ao novo e inovador sistema de amortecimento metálico, o monitoramento inteligente e confiável dos freios agora também é possível sem sensores adicionais. Particularmente em sistemas com amortecimento elástico, o monitoramento contínuo é possível apenas de forma limitada. Os efeitos da temperatura e do envelhecimento dos elastômeros levam a curvas de corrente e tensão variáveis ​​e contribuem para a detecção de erros e falhas dos sistemas de monitoramento. Esse monitoramento ocorre em conjunto com os amortecedores metálicos e o módulo ROBA® brake-checker®, que a mayr oferece há anos como uma solução inteligente para o monitoramento sem sensores de freios eletromagnéticos. Este módulo funciona sem um sensor, utilizando o próprio freio como um atuador eletromagnético, funcionando como um "sensor". O ROBA brakechecker analisa os processos de transformação física dentro do freio, ou seja, a transformação de energia elétrica em magnética e, em seguida, em mecânica. Esses processos podem ser identificados pela avaliação da corrente e da tensão.

6. Pacote de Software: Tecnologia como Opção de Integração em Sistemas de Controle

Os usuários podem integrar o módulo de forma fácil e rápida em máquinas e sistemas sem precisar intervir no conversor ou nos componentes de controle. Como opção adicional, é possível integrar o software ROBA Brake-Checker (em vez do módulo de hardware) ao sistema de controle do cliente, o que pode ser especialmente vantajoso para grandes volumes. Isso pode ser feito, por exemplo, no contexto de parcerias. O fornecedor de freios pode se valer de décadas de experiência na área de monitoramento de freios e contribuir com a tecnologia necessária para a integração direta ao sistema de controle do cliente, se necessário.

7. Reduzindo custos com freios “falantes”

O módulo verificador de freio ROBA, conectado à alimentação de tensão do freio, detecta o movimento do disco da armadura por meio de uma análise detalhada de corrente e tensão, e identifica a condição do freio. Além de monitorar a condição de comutação e a temperatura crítica da bobina, o verificador de freio ROBA também realiza o monitoramento preventivo de desgaste, reserva funcional e falhas. Isso significa que agora também é possível avaliar os processos, detectar anomalias rapidamente e tirar conclusões a partir de inter-relações complexas. Além disso, a integração com sistemas de manutenção remota é possível. Isso torna a manutenção planejável: o operador ou fabricante do elevador pode realizar a manutenção de forma direcionada e alinhada. Isso gera economia potencial, não pelo uso de componentes de baixo custo, mas pela redução de serviços demorados e dispendiosos. O próprio módulo agora é capaz de fornecer informações detalhadas sobre a condição do freio. Em alguns países, os procedimentos regulares de manutenção precisam ser realizados por pessoal de serviço, e os resultados são documentados manualmente. Se essas visitas e serviços não forem mais necessários, os clientes (ou seja, os proprietários dos edifícios) poderão economizar muito dinheiro. Para atingir esse objetivo, no entanto, os custos de aquisição e os custos de serviço devem ser combinados.

8. Monitoramento de condição sem interruptores: monitoramento confiável independente do local de uso.

Como o verificador de freios ROBA funciona sem sensores — ou seja, não é necessário conectar nenhum microinterruptor ou sensor de proximidade na parte externa do freio para monitorar a condição de acionamento/liberação — freios de segurança simplificados em um projeto básico podem ser usados, e folgas de ar menores podem ser consideradas opcionalmente nesses projetos de freio.

Ao contrário da solução com microinterruptores, que ficam expostos a impactos e vibrações devido à sua instalação no freio, o monitoramento com o verificador de freio externo ROBA é realizado a partir do painel de controle, ou seja, em um ambiente protegido. Dessa forma, são excluídas falhas decorrentes de condições ambientais específicas e sinais de erro causados ​​por sujeira (como poeira de fricção).

É importante que os freios do elevador proporcionem segurança de forma confiável em todos os estados de operação e que os ruídos de comutação sejam praticamente inexistentes.

9. Conclusão

Informações permanentes sobre o estado dos componentes principais, manutenção sob demanda (planejável e adequada à frequência real de uso dos elevadores), manutenção remota automatizada e análises de erros entre elevadores/edifícios são os aspectos-chave da manutenção de elevadores do futuro (Figura 4). Os principais fabricantes oferecem soluções para a manutenção preditiva de freios eletromagnéticos de elevadores com base em verificações permanentes de estado. O foco aqui é o módulo verificador de freios ROBA, que, em sua versão básica, não apenas monitora e fornece freios sem o uso de sensores, como também, em sua versão avançada, fornece dados, garantindo assim uma segurança inteligente. Isso significa que agora também é possível avaliar tendências técnicas, detectar rapidamente anomalias durante a operação e extrair conclusões de inter-relações complexas. Para os usuários, isso significa manutenção planejável e econômica, além de máxima disponibilidade do sistema. Este módulo é uma tecnologia adequada para uma nova geração de freios de elevadores e já foi testado no mercado em diversos setores.

Por fim, a segurança dos passageiros é a prioridade máxima. Cada componente, especialmente o freio de segurança integrado de um motor de tração de elevador, deve ser levado em consideração, pois componentes críticos para a segurança, como os freios de elevador, devem atender aos mais altos padrões de qualidade. No entanto, devido à intensa concorrência global no setor de elevadores, o preço frequentemente desempenha um papel fundamental, mesmo para componentes críticos para a segurança. Apesar desse cenário de mercado, é imprescindível a seleção criteriosa de produtos confiáveis, visto que a segurança não admite concessões.

Referências

[1] TÜV-Verband (2024, 13 de junho). Relatório Anlagensicherheits 2024. tuev-thueringen.de/blog/anlagensicherheitsreport-2024-gutjeder-zehnte-aufzug-hat-schwere-maengel

[2] Brooks, Dru (17 de fevereiro de 2025). Conformidade com o código de elevadores – Freios de elevadores. Conformidade obrigatória com o código de segurança de elevadores de Nova York, Seção 3.8.4.1 Freios de pistão único. libertyelevator.com/blog/elevatorsafety-code-compliance-elevator-brakes

[3]Hutler, Alexander (2013). O freio de elevação eletromecânico. Em Volpe, G. (Ed.), Como funciona (3. Auflage, S.56-63). Volpe Editore Srl

[4] Melhor. H. et al. (2014). Elektromagnetische Sicherheitsbremsen, Die Bibliothek der Technik. Süddeutscher Verlag onpact GmbH.

[5] Fichtl, Michael, (2018). Bremse mit integraler Dämpferstruktur (DE 10 2018 008 899 A1 2020.05.14). Deutsches Patent- und Markenamt. depatisnet.dpma.de/DepatisNet/ depatisnet?window=1&space=main&content= captcha&action=pdf&docid= DE102018008899A1&xxxfull=1

Alexandre Hutler Trabalha na Mayr Power
transmissão, uma internacional sediada na Alemanha
fabricante de freios de segurança. Em 1992, ele
Juntou-se à Mayr e trabalhou em muitas áreas diferentes.
áreas de responsabilidade. Desde 2006, ele tem
ter participado da gestão de contas-chave globais
para freios de elevador, levando a inúmeros
Projetos internacionais de OEM. Mayr Power
A transmissão é reconhecida como uma das principais.
Fabricante de freios e suportes para elevadores
numerosas patentes nesta área.

Sebastião Steinert Trabalha na Mayr Power
transmissão. Ele faz parte da equipe global de contas-chave.
gerenciamento de freios de elevadores e liderou
Projetos OEM internacionais.