Elevador de aço inoxidável com revestimento de vidro

Trabalho em equipe e criatividade superam inúmeros desafios para entregar um sistema robusto e esteticamente agradável.

enviado por John Virk, Elevador UT

Ao ser contatada por um arquiteto do Arkansas que projetava uma casa em Florida Keys, a UT Elevator (UTE) imaginou que o principal desafio seria logístico, já que o projeto ficava a mais de 1,600 km da sede da empresa em Toronto. Rapidamente, o projeto se transformou em algo muito mais complexo — um que testaria todas as capacidades da UTE. Acontece que o arquiteto já havia se deparado com um projeto anterior. Project of the Year Artigo na revista ELEVATOR WORLD sobre a UTE (“Elevador de Vidro com Corte em Malha”, EW, janeiro de 2016). “É exatamente isso que eles estão procurando” é a frase que nos lembramos. Na época, não tínhamos ideia de todos os desafios que o projeto reservava. 

Após a inspeção inicial do edifício e o diálogo com o arquiteto, ficou claro que um elevador de vidro feito sob medida não seria suficiente. Era necessário um elevador que resistisse à maresia extremamente agressiva e úmida e aos furacões da região. Pouco depois do início do projeto, em 2017, o furacão Irma atingiu a costa, impactando diretamente o local da obra.

A casa foi construída como uma fortaleza, com mais de 50 estacas de 2 cm de altura cravadas na rocha abaixo e vigas de concreto que atravessam todo o piso principal. Rapidamente ficou evidente que a parte do projeto referente ao elevador exigiria a dedicação da nossa empresa para projetar um elevador de vidro e uma cabine de elevador que atendessem não apenas à estética e ao conforto da viagem, mas também a um novo patamar de resistência e durabilidade.

Para atingir esse objetivo, o projeto precisava ser executado por meio de cinco subprojetos definidos por nossas equipes de engenharia e design:

1. Vidros e acessórios de vidro da cabine: Os painéis da cabine foram classificados quanto à segurança, com cantos em esquadria para otimizar a visibilidade, e montados com ferragens personalizadas e uma variedade de vidros e adesivos. O painel de instrumentos era de vidro embutido, com botões sensíveis ao toque capacitivos e um telefone viva-voz integrado.
2. Montagem estrutural em aço inoxidável 316 de grau marítimo e trilhos-guia com revestimento personalizado: acabamento escovado em aço inoxidável "Blend "S" para as estruturas da cabine e do contrapeso, suportes dos trilhos, placa de base da máquina e placa de fixação, e trilhos-guia imersos e galvanizados, e posteriormente revestidos com zinco e pintura eletrostática a pó para combinar com o aço inoxidável.
3. Poço do elevador com estrutura em vidro e aço inoxidável: Um poço de elevador de dois níveis, totalmente envidraçado, integrado à estrutura de suporte do elevador em aço inoxidável, juntamente com uma complexa rede de canais de vidro embutidos.
4. Portas de vidro com acionamento inferior: Todos os componentes metálicos em aço inoxidável 316, conjunto de trilho fixado ao vidro da caixa do elevador com mecanismos de parada montados em suportes estruturais projetados sob medida e fixados à estrutura de aço do edifício.
5. Sistema de acionamento de tensão e frequência variáveis ​​(VVVF) e roteamento elétrico, máquina de acionamento de ímã permanente construída sob medida com componentes internos revestidos em Armology TDC® e alimentação elétrica e sinais roteados por meio de conduítes embutidos na cabine e na caixa do elevador para mantê-los fora da vista e protegidos da exposição.

A proteção geral contra intempéries incluía vidros modulares na caixa do elevador, no nível inferior, e uma porta projetada para se romper em caso de inundação severa. Também incluía um subsistema elétrico em condutos estanques a líquidos, com a tubulação acima do nível de inundação de base; todos os componentes elétricos possuem classificação 4 da Associação Nacional de Fabricantes de Equipamentos Elétricos (NEMA).

A execução de cada subprojeto dependeu muito da cooperação entre o desenvolvedor e o arquiteto, e incluiu uma incursão na comunicação por vídeo, no projeto automatizado por computador (CAD) e na troca de arquivos pela nuvem.

Vidro da cabine

A UTE especificou que a cabine incluísse quatro painéis verticais e um teto de vidro de painel único. Os painéis verticais têm aproximadamente 7 m de altura, com cantos em esquadria de 45° e recortes para acomodar uma estação de painel de vidro sensível ao toque embutida, além de furos na parte superior de cada painel para fixá-los a uma estrutura soldada acima. Cada painel tem 13.5 mm de espessura e é composto por duas lâminas de vidro temperado de 6 mm laminadas com uma camada intermediária de resina curada. Nosso fornecedor, a Accura Glass Bending Inc., sediada em Concord, Canadá, tomou o máximo cuidado para garantir que os painéis permanecessem planos durante o processo de têmpera e que os furos e recortes fossem alinhados com precisão durante a laminação. Isso visava minimizar a distorção da luz, de modo que, após a montagem dos painéis, as esquadrias de 45° ficassem perfeitamente alinhadas. Para obter as esquadrias, as bordas dos painéis foram retificadas e polidas com precisão até atingirem a dimensão final.

Foi utilizado silicone transparente para unir os painéis, permitindo o amortecimento de vibrações e a adesão estrutural, enquanto os conjuntos de painéis foram fixados em canais de vidro embutidos no piso da cabine e aparafusados ​​à estrutura soldada na parte superior, utilizando um conjunto de espaçadores de vidro personalizados de 8 mm com perfis baixos.

Acessórios de vidro

Os painéis de vidro sensíveis ao toque capacitivos foram embutidos no painel de vidro lateral de controle para uma aparência uniforme e nivelada. O projeto apresentou inúmeros desafios e envolveu comunicação e coordenação detalhadas com a fornecedora italiana de acessórios Vega srl ​​para acomodar todos os componentes no espaço disponível. Travas personalizadas foram desenvolvidas para fixar a placa frontal à caixa traseira, permitindo sua remoção com uma ferramenta de sucção. Todos os contatos dos botões e nosso logotipo com iluminação LED precisavam ter um design compacto. Esse processo incluiu até mesmo visitas da direção e da gerência da Vega à UTE, em Toronto. 

Outro desafio crucial do projeto foi ocultar a montagem e o roteamento dos sinais. Como a caixa do elevador ao redor do sistema era totalmente envidraçada, a montagem do equipamento ficaria completamente visível de todos os ângulos, e era necessário manter a uniformidade do material e das linhas. A solução incluiu um conjunto de placas de aço inoxidável com acabamento, fixadas na parte traseira do vidro do painel de controle, onde a caixa de controle do equipamento foi montada. Uma tampa traseira de aço inoxidável, soldada e polida sob medida, com pinos soldados, revestiu a caixa de controle e se encaixou precisamente nas dimensões das placas de fixação frontais. O cabo de sinal foi então encaminhado por baixo da plataforma através de um tubo de aço inoxidável finamente polido.

O maior desafio de produção da UTE até hoje

A transição da fabricação de aço carbono convencional para o aço inoxidável 316 de grau marítimo representou um desafio significativo para nossa equipe, resultando em um processo de várias etapas que envolveu diversos fornecedores e um alto nível de coordenação e controle de qualidade. Isso incluiu três fabricantes distintos (incluindo a UTE), duas empresas de polimento locais e acabamento manual no local, em coordenação com a empreiteira geral.

O desafio inerente à fabricação de aço inoxidável com um acabamento de alta qualidade exigiu que a equipe de produção adotasse uma metodologia de conformação e fabricação completa para os elementos estruturais, em vez da nossa fabricação padrão com perfis C e cantoneiras. Isso permitiu que todas as peças começassem com chapas de aço planas cortadas a laser de acordo com padrões modelados em CAD e categorizadas por espessura do material, o que, por sua vez, possibilitaria a etapa crucial e integral de polimento inicial. Cada componente plano foi passivado com ácido antes da estampagem e fabricação, seguindo então um processo de fabricação complexo e logístico, no qual as peças foram agrupadas por geometrias finais e seus respectivos roteiros de produção.

O único subconjunto que não era de vidro ou aço inoxidável eram os trilhos-guia, embora o processo de produção fosse igualmente desafiador. Para atender aos requisitos de proteção ambiental do projeto, cada trilho-guia passou por um processo de revestimento em várias etapas, começando com galvanização a quente, seguida de uma camada de primer de zinco e, por fim, a aplicação de duas camadas de pintura eletrostática a pó.

Estrutura de suporte em aço inoxidável e vidro para poço de elevador

A equipe idealizou uma peça central de vidro no "grande salão" do piso principal, que, mesmo com o elevador em funcionamento, ainda proporcionaria uma vista completa e desimpedida do oceano através da fachada cortina sul. A peça central seria integrada a uma estrutura de suporte de aço inoxidável com design artístico, que proporcionaria estabilidade estrutural e complementaria o projeto como um todo. A UTE desenvolveu o conceito da estrutura de suporte de vidro e aço para o poço do elevador e, em seguida, trabalhou em estreita colaboração com o arquiteto e a construtora para concretizá-lo.

O vidro da caixa do elevador foi fabricado com painéis do nível superior medindo aproximadamente 10 metros de altura por 6 metros de largura para duas das paredes da caixa e seções modulares de 10 metros de altura no lado do patamar, às quais o sistema de portas do patamar se conectaria. No nível inferior, há também um sistema de entrada com fachada de vidro segmentada, integrado à porta de vidro do patamar inferior. Houve um desafio considerável no manuseio e transporte do vidro da caixa do elevador, pois caixas foram feitas sob medida para ambos os conjuntos de vidro, com a caixa da caixa do elevador pesando aproximadamente 1,500 kg. Um desafio particular foi ter o vidro fabricado em Toronto com tolerâncias muito rigorosas, ao mesmo tempo em que se proporcionava flexibilidade suficiente para adaptação às condições de campo. 

Desenhos detalhados do layout e modelos 3D foram criados internamente para simular as condições do local. Isso permitiu que quase toda a estrutura fosse criada e instalada digitalmente. A simulação digital da instalação foi fundamental para o sucesso do projeto.

A complexa estrutura de suporte soldada em aço inoxidável começava com uma placa de base sólida de 3,8 cm (1.5 pol.) pré-perfurada e roscada para receber a estrutura do chassi do elevador. Em seguida, subia por tubos estruturais de 12,7 cm (5 pol.) com 7,6 m (25 pés) de altura, com cantoneiras pré-soldadas para receber os suportes dos trilhos e o conjunto do chassi. O topo da estrutura era carinhosamente chamado de "halo". Foi projetado para ser multifuncional, fixando a estrutura de suporte à viga de reforço do telhado do edifício e contendo os canais de vidro para acomodar e posicionar o grande vidro da caixa do elevador no andar superior.

Além disso, o nível inferior consistia em um vestíbulo destacável de aço e vidro, projetado e construído pela UTE, que se estendia além da fachada de vidro da caixa do elevador. O conceito de destacabilidade foi especificado pelo código de construção local para o caso de uma inundação severa, permitindo que a estrutura se "desprendesse" para não transferir cargas elevadas para a estrutura do edifício caso os elementos não fossem parte integrante dela. O sistema de portas do patamar inferior foi projetado de forma modular, integrado à fachada de vidro da caixa do elevador, pois também precisava fazer parte do sistema de destacabilidade, caso a carga da inundação destruísse os painéis das portas.

Operador UDD

Sendo uma das primeiras empresas na América do Norte a implementar o operador de porta acionada por baixo (UDD) para um elevador de vidro, estávamos confiantes na nossa adaptação da solução UDD da Fermator para este projeto. Precisávamos acompanhar de perto o desenvolvimento deste sistema para que os componentes da porta pudessem ser finalizados em aço inoxidável 316 e para garantir que as modificações necessárias fossem feitas para a integração com a caixa de vidro do elevador. A constante coordenação com o fornecedor espanhol de portas foi desafiadora, mas gratificante, pois seus funcionários foram prestativos e minuciosos.

A porta do carro possui dois painéis de vidro laminado de segurança com 17 mm de espessura, controlados por um ímã permanente subdimensionado e um acionamento integrado VVVF. A porta do carro interage com dois conjuntos de portas de vidro de acesso, cada um fixado à estrutura do edifício por meio de suportes de mecanismo de acesso projetados sob medida para suportar e ajustar a carga total e o fluxo de tráfego por baixo.

A complexidade do sistema de portas UDD exigiu montagem e testes completos em nossas instalações em Toronto, com conexões elétricas, ajustes de parâmetros e ajustes do painel da porta realizados localmente para minimizar a necessidade de calibração no local. A montagem, desmontagem, transporte e remontagem no local criaram inúmeros desafios para garantir que todos os ajustes permanecessem intactos após a chegada. 

A integração do operador da porta do carro com a plataforma da cabine envolveu um grau significativo de modelagem de projeto, configuração local e testes. O chassi geral foi deslocado em direção ao patamar para equilibrar a carga resultante do pesado operador da porta do carro. Nossa equipe de projeto desenvolveu um sistema integrado de canaletas soldadas em aço inoxidável para permitir a montagem modular e o posicionamento no local. 

Sistema de acionamento e subsistema elétrico

No centro do sistema de acionamento encontra-se um motor síncrono CA de ímã permanente, fabricado sob medida e fornecido pela HIWIN Corp. Os ajustes de torque e velocidade foram predefinidos e os componentes internos receberam um revestimento de Armoloy® para proteção contra oxidação. Um sistema de cabos com relação de 2:1 foi utilizado para otimizar a carga e permitir que as dimensões da máquina se mantivessem compatíveis com os requisitos visuais do projeto. Um inversor de frequência da KEB America fornece tensão controlada ao motor e recebe sinais de feedback em malha fechada do encoder. Esse sistema proporciona uma qualidade de condução que condiz com a estética do projeto. 

Uma das primeiras tarefas realizadas ao iniciar o projeto foi determinar o caminho para todos os cabos de sinal alcançarem os componentes necessários do elevador e retornarem ao controlador remoto. Uma complexa rede de conduítes 3D foi criada digitalmente e, em seguida, comunicada aos empreiteiros gerais e elétricos por meio de desenhos de layout. Os empreiteiros gerais e elétricos implementaram a rede durante a fase inicial da construção. Foram necessárias várias rotas, que envolviam a embutição de conduítes de PVC no concreto do piso principal e sua conexão com os mecanismos das portas dos andares e com a máquina do elevador através da coluna de suporte estrutural. Isso permitiu que praticamente nenhum cabo (além do cabo de alimentação) ficasse visível da caixa do elevador totalmente envidraçada, um feito que exigiu muita criatividade. Uma camada adicional ao desafio geral de roteamento foi alcançar o mesmo nível de ocultação de cabos e componentes para o subsistema elétrico da cabine.

Um verdadeiro trabalho de equipe

O sucesso do projeto dependeu fortemente da estreita coordenação entre todos os membros da equipe, incluindo o fabricante/instalador do elevador, a empreiteira geral e suas subempreiteiras, e o arquiteto do projeto. A produção e a engenharia começaram com a instalação do projeto finalizado, que foi a prioridade do projeto. A equipe de projeto da UTE garantiu que todos os componentes fossem pré-montados (sempre que possível) para facilitar a instalação. 

À medida que a construção avançava, eram realizadas repetidas videochamadas com a equipe de campo para comunicar ajustes ou pequenas alterações que pudessem afetar o sistema de elevadores. Também foram realizadas três visitas de campo pré-agendadas pela equipe da UTE em pontos de verificação predefinidos do projeto. Essas visitas permitiram a aprovação da produção local, o que também era essencial para a execução geral. A principal solução para o desafio de fornecer um sistema tão complexo e integrado foi a pré-montagem de quase todo o sistema nas instalações da UTE em Toronto.

Logística, Fornecedores e Envio

Sem dúvida, os heróis anônimos de projetos tão complexos são os membros da equipe de logística e transporte, que garantem que todas as peças estejam prontas, armazenadas, protegidas e entregues no local de forma segura e eficiente. Com uma gama tão complexa de participantes, o desafio logístico não apenas colocou à prova os métodos atuais da empresa, como também possibilitou uma reformulação completa e eficaz para a criação de um sistema digital de monitoramento de projetos.

Como previsto, o maior desafio que enfrentamos foi a produção dos painéis de vidro da cabine e do poço do elevador em Toronto, do sistema de portas de vidro na Espanha e a garantia de que esses materiais chegassem ao local da obra e aos respectivos andares de forma segura e dentro do prazo. Para isso, a equipe de logística da UTE assegurou que todos os materiais de vidro fossem agrupados em caixas personalizadas que permitissem o manuseio e o rastreamento adequados. 

Um caminhão-trator de 15,8 metros (52 pés) transportou todos os componentes até o local, onde a empreiteira geral e a equipe de campo da UTE receberam e descarregaram os materiais. Mais uma vez, o trabalho em equipe entre a equipe da UTE e a equipe do cliente garantiu o manuseio, a remoção e o armazenamento seguros de todos os componentes do sistema e estabeleceu o padrão para o que se tornaria o projeto principal da nossa empresa. A obra foi concluída em março de 2020.

Especificações

• Tipo de sistema: Elevador de aço inoxidável/vidro sem casa de máquinas e sem engrenagens
• Dirigir: Motor síncrono CA de ímã permanente de 2 hp com controle de acionamento de tensão e frequência variáveis ​​em malha fechada
• Operador de porta: Vidro montado sob o veículo, sob a porta do motorista
• Deslocamento, velocidade e capacidade: 12 pés, 40 pés/min, 750 libras
• composição: Aço inoxidável 316, vidro laminado temperado com classificação de segurança
• Poço do elevador: Vidro panorâmico completo, estrutura de suporte integrada em aço inoxidável.

Créditos

• Desenvolvedor: Lee Jackson Construction Inc.
• Arquiteto: Terry Parker & Associados Arquitetos
• Fabricante e instalador: UT Elevador Inc.
• Fornecedores: Accura Glass Bending Inc.; ACLA USA Inc.; D&R Custom Steel Fabrication; Draka-Prysmian; Fermator SA; HIWIN Corp.; KEB America, Inc.; Stella H; Vega SRL; e Vaughan Metal Polishing Ltd.