Tecnologia que redefine o futuro dos métodos de instalação de elevadores em edifícios altos.

Uma análise de como os métodos evoluíram das tecnologias de construção tradicionais para as inovadoras. 

Por Philip Hofer, Urs Püntener e Miguel Castro

Este artigo foi apresentado pela primeira vez no 14º Simpósio de Tecnologias de Elevadores e Escadas Rolantes em setembro de 2023 e publicado em Biblioteca com elevador e escada rolante

Palavras-chave: Instalação, Andaimes e sistemas sem andaimes, Plataforma elevatória, Plataforma falsa, BIM, Robôs

Sumário

A instalação de sistemas de guia de elevadores é fundamental para a qualidade da viagem na cabine. Este artigo analisará os métodos típicos de instalação de elevadores e a trajetória tecnológica da instalação de elevadores na construção civil. Tradicionalmente, os elevadores eram instalados por montadores que utilizavam andaimes para acessar a caixa do elevador, alinhando os trilhos-guia e ajustando a distância entre eles. O processo era frequentemente bastante desafiador para as equipes de instalação, pois a segurança era a principal preocupação, além do esforço físico de trabalhar em um ambiente hostil. O processo evoluiu para métodos de instalação sem andaimes, com plataformas suspensas temporárias, que ofereciam padrões de segurança aprimorados, de acordo com as diretrizes definidas nas normas EN 1808 e GB T 19155. Ao mesmo tempo, os elevadores de subida foram desenvolvidos, pois a indústria da construção civil exigia que os elevadores estivessem instalados e operacionais durante a fase de construção dos edifícios. Hoje, as novas tecnologias permitiram que robôs se tornassem móveis, substituindo as fábricas por sistemas robóticos de instalação de elevadores em canteiros de obras. As tarefas repetitivas e os ambientes hostis que desafiavam os humanos agora podem ser realizados com a alta qualidade e precisão dos robôs.

1. Introdução

A instalação e o alinhamento corretos dos trilhos-guia para formar o percurso do elevador são fundamentais para alcançar níveis aceitáveis ​​de qualidade de viagem no sistema. Os métodos de instalação estão em constante desenvolvimento para atender às exigências do mercado atual. Segurança, mão de obra, escassez de trabalhadores e otimização do tempo de instalação são fatores-chave para o desenvolvimento de novas metodologias de instalação para o futuro.

Este artigo analisará brevemente como os métodos de instalação evoluíram, desde os andaimes tradicionais até as tecnologias de construção inovadoras para instalações de elevadores de hoje e do futuro.

A indústria de transporte vertical (TV) é uma disciplina muito especial dentro de um edifício. Enquanto a maioria das disciplinas baseia seu projeto e modelos em uma análise andar por andar, a fabricação de TV inevitavelmente precisa abranger mais de um andar por vez.

Como os projetos de instalação de elevadores são complexos e demorados, o gerenciamento adequado no local e processos bem definidos são imprescindíveis para o sucesso do projeto. Isso também inclui melhor coordenação no canteiro de obras e logística de materiais, já que o armazenamento de materiais geralmente representa um desafio em grandes projetos.

2. Métodos de Instalação de Elevadores 

2.1 Andaime 

Tradicionalmente, o empreiteiro principal fornecia um andaime para a instalação do material do poço do elevador e, geralmente, os andaimes representavam um risco para a saúde e segurança dos instaladores. Era necessário trabalho adicional para adequar os andaimes aos padrões esperados, garantindo que os funcionários pudessem realizar as tarefas de instalação. Frequentemente, os andaimes obstruíam a instalação de componentes, como portas de pavimento, e exigiam ajustes constantes para se adequarem ao sistema de elevador em instalação. Além disso, muitas vezes, os procedimentos de segurança eram comprometidos, com pessoas trabalhando umas sobre as outras.

De modo geral, os andaimes apresentavam baixa eficiência de instalação, pois os materiais precisavam ser transportados até os andares individuais e, em seguida, içados para o poço. Esses métodos também não contavam com instruções de instalação ou avaliações de risco definidas para estabelecer a sequência de instalação com o fornecimento das ferramentas adequadas. Geralmente, cabia ao subcontratado decidir como instalaria a unidade com base em experiências anteriores, sem treinamento específico. 

Embora os instaladores estivessem usando um cinto de segurança contra quedas conectado a uma corda no poço, o ambiente de trabalho em geral era bastante perigoso e fisicamente exigente, com o risco constante de queda de detritos no poço.

Além disso, os custos de aluguel de andaimes por períodos mais longos eram elevados para alturas de poço de até 500 m. Ademais, a capacidade de carga estrutural dos andaimes é bastante questionável, com alturas excessivas necessárias para instalações de elevadores em edifícios altos.  

2.2 Metodologia de Instalação sem Andaimes 

Com o aumento dos padrões de segurança em toda a indústria de elevadores, as construtoras também passaram a exigir métodos de instalação mais seguros, com um processo claramente definido. Uma grande construtora ficou satisfeita com um método de instalação que mitiga riscos com base em instruções passo a passo sequenciais para todo o processo. Isso permite a implementação de uma metodologia de instalação segura e independente para todas as linhas de produtos. O método também oferece um alto grau de independência em relação à disponibilidade da construtora, permitindo maior flexibilidade para iniciar a instalação no local da obra assim que os poços forem entregues.

Os métodos de instalação sem andaimes (SLIM) foram desenvolvidos e certificados para criar ambientes de trabalho seguros para as equipes de instalação, com os mais altos padrões de segurança, de acordo com a norma EN1808:2015 Requisitos de segurança para equipamentos de acesso suspenso - Cálculos de projeto, critérios de estabilidade, construção - Exame e testes.  

O SLIM é ajustável para todas as dimensões de eixo e alturas de deslocamento. Graças ao material pré-fabricado, pode ser reutilizado inúmeras vezes. A plataforma suspensa, ou falso carro Como é chamado, possui três sistemas de segurança independentes: cabo principal com guincho, cabo secundário com dispositivo de retenção de queda e equipamento de segurança independente para queda livre atuando nos trilhos-guia. O equipamento de segurança é acionado automaticamente pela força de uma mola no instante em que nenhum elemento de suspensão é detectado.  

Uma das principais vantagens da metodologia é que a instalação pode começar enquanto o edifício ainda está em construção, com apenas fornecimento de energia temporário disponível. Aplica-se o chamado "processo de instalação por etapas", no qual as equipes de instalação podem trabalhar com segurança em uma plataforma de segurança temporária, instalada no poço do elevador. Com a instalação por etapas, uma plataforma é instalada no poço, juntamente com vigas de suspensão para os cabos de içamento que sustentam a cabine provisória. Todo o kit de instalação é erguido juntamente com a construção do edifício. Assim que a altura final do edifício for atingida e as casas de máquinas forem entregues, os elevadores podem ser finalizados.  

O SLIM oferece soluções flexíveis, seguras e personalizadas para atender às especificações do projeto, permitindo que o cliente tenha os elevadores prontos para entrega em um estágio anterior ou que sejam posteriormente utilizados como elevadores de construção durante a fase de construção.

Os sistemas SLIM ainda exigem a instalação de um kit de instalação de trilhos-guia (GRIK) como referência para o alinhamento do eixo, garantindo o posicionamento preciso dos suportes e dos trilhos-guia. O GRIK permite o posicionamento dos trilhos-guia com uma tolerância de 0.5 mm, possibilitando uma qualidade de condução superior a 10 m/s.².

Em geral, as vantagens para os instaladores são:  

• Ambiente de trabalho limpo, seguro e iluminado
• Ser capaz de posicionar o carro falso na altura ideal para perfuração.
• Plataforma de trabalho estável em vez de andaimes abertos.
• Espaço ideal para içar e posicionar os trilhos no poço.

Os clientes frequentemente se deparam com diferentes situações no local da obra; as soluções precisam ser otimizadas e adaptadas dependendo das necessidades e do andamento da construção.

A. Instalação SLIM, com cobertura total.

A casa de máquinas, com laje de concreto e vigas de sustentação, já existe para a suspensão da cabine falsa.

B. SLIM, instalação em palco.

A plataforma completa do poço é instalada com uma Lean2Beam para pontos de suspensão e os gabaritos para a tubulação do poço.

Essa opção permite uma execução rápida, já que pode ser movida continuamente acompanhando o andamento da construção do edifício.

2.3 Garantia de Qualidade Digital 

Durante o processo de instalação, é importante realizar verificações de qualidade (CQ) em cada ponto de controle para garantir que o equipamento seja instalado com a precisão esperada. Uma vez que a cabine esteja instalada e o sistema de elevação esteja operacional, torna-se muito difícil realizar os ajustes necessários e o realinhamento dos trilhos.

• QC1: Alinhamento do trilho guia
• QC2: Alinhamento da porta de patamar 
• QC3: Verificação do sistema

Essas verificações são feitas de forma totalmente automática com o aplicativo QC-APP, que permite ao inspetor de qualidade executar as três verificações sem papel, usando seu celular — medições, fotos e relatórios serão enviados para a nuvem, onde poderão ser analisados ​​por meio de uma solução Power BI (Business Intelligence), de forma transparente para todas as partes interessadas.

2.4 Elevadores de subida

Os elevadores de subida são basicamente sistemas de elevadores totalmente operacionais que utilizam o poço permanente, geralmente localizado no centro do núcleo do edifício. Eles possuem uma casa de máquinas temporária que se move para cima ("sobe") no poço à medida que a construção do edifício avança.

As principais vantagens de um elevador de subida são:

• Um processo de construção mais rápido, possibilitado pelos elevadores que conseguem atingir velocidades mais altas em comparação com os elevadores convencionais de cremalheira e pinhão Alimak instalados na parte externa do edifício.
• São autoelevatórias, utilizando pontos de suspensão dedicados na plataforma de segurança ou na rampa de acesso, podendo, portanto, operar independentemente do guindaste da obra, se necessário.
• Maior segurança, proteção e conforto, especialmente durante condições climáticas severas, quando normalmente um Alimak estaria fora de serviço. Além disso, a localização central proporciona a vantagem adicional de operação 24 horas por dia, sem perturbação sonora.
• A disponibilidade muito mais rápida de elevadores permanentes no edifício e o fato de a fachada do prédio poder ser fechada progressivamente, permitindo ao cliente alugar os andares inferiores enquanto a construção nos andares superiores continua.   
• A metodologia exige nichos na parede traseira do poço do elevador para permitir a inserção das vigas de suporte retráteis da plataforma da máquina e para que as vigas dianteiras permaneçam firmemente fixadas na laje do piso.

O método geral de instalação de elevadores de subida segue a mesma metodologia do SLIM, com uma cabine falsa servindo como plataforma suspensa. Os instaladores podem trabalhar com segurança a partir da plataforma da cabine falsa, movendo-se para cima e para baixo para instalar os trilhos-guia na seção acima do elevador de subida. 

2.5 Benefícios da utilização da Modelagem da Informação da Construção (BIM) durante a instalação

Building Information Modeling (BIM) A modelagem BIM é definida como uma forma colaborativa de trabalho que utiliza tecnologias digitais, permitindo que todas as partes envolvidas em um projeto de construção trabalhem com mais eficiência ao longo de todo o ciclo de vida do projeto (do projeto conceitual à operação). Anteriormente, famílias de produtos pré-criadas eram fornecidas aos clientes; agora, isso pode ser feito por meio de modelos BIM totalmente coordenados, com componentes individuais que formam o sistema de elevador ou escada rolante e contêm todas as informações relevantes utilizadas ao longo do ciclo de vida do ativo. Cada elevador ou escada rolante fornecida é feita sob medida para cada projeto individual. A singularidade dessa abordagem garante um nível mais elevado de integração e colaboração dentro dos projetos e cria relacionamentos pessoais e confiança na qualidade do trabalho realizado, o que é valorizado positivamente pelos clientes, especialmente em obras de grande porte e complexidade.

A instalação de plataformas elevatórias não é apenas um desafio técnico, mas também um exercício de ajuste fino onde todas as partes devem trabalhar em uníssono. Para auxiliar nesse processo, o BIM oferece a possibilidade de escalonar os modelos ao longo do tempo para coordenar a instalação de materiais, o transporte de materiais dentro do canteiro de obras, as operações de guindaste, as estruturas temporárias e, mais importante, os saltos.

A utilização do BIM permite aproveitar os dados disponíveis em ferramentas tradicionais de gestão de projetos, como os diagramas de Gantt (fonte de dados), e vinculá-los a componentes específicos nos modelos BIM. Ao vincular esses dados, a equipe de obra obtém uma visão geral do projeto e as tarefas podem ser atribuídas a componentes, grupos de componentes, etc. (o nível de detalhamento dependerá de cada cenário específico e das tarefas a serem executadas). Após a configuração do modelo, a equipe de obra poderá atualizar a fonte de dados quando necessário, e a simulação será atualizada automaticamente para refletir o status atual da instalação.

3. Métodos de Instalação Robótica

À medida que entramos na nova era da digitalização na indústria da construção, surge a questão de como a tecnologia pode nos auxiliar a moldar o futuro dos edifícios inteligentes de grande altura. Uma resposta foi analisar as aplicações existentes para robôs na indústria da construção e, mais especificamente, em instalações de elevadores que exigem tarefas repetitivas e fisicamente exigentes com alto nível de precisão.

O sistema robótico de instalação de elevadores (RISE) combina inteligência artificial com tecnologia de elevadores para tornar as instalações mais seguras e eficientes, com precisão automatizada. 

O Schindler RISE consiste em um robô industrial montado em uma plataforma móvel: os requisitos de alimentação são 400 V/50 Hz, 30 A, trifásico + neutro + terra. A plataforma é içada pelo poço até a próxima posição de perfuração definida, onde o sistema de travamento da plataforma é liberado, fixando-a na posição. O robô obtém automaticamente os dados de posicionamento dos modelos BIM para identificar a posição para a perfuração dos furos.

Em seguida, o braço robótico seleciona o scanner de vergalhões para escanear a parede do poço, identificando a posição da armadura sob o concreto. Com a informação sobre a localização da armadura, a posição dos furos para os suportes dos trilhos pode ser comparada com os dados digitais carregados e ajustada de acordo para evitar perfurações na armadura.

Em seguida, o braço robótico retorna à estação de ferramentas, onde a furadeira de impacto é selecionada para perfurar todos os furos na posição predeterminada. Uma vez perfurados os furos, os parafusos de ancoragem são posicionados e pré-apertados, prontos para a instalação do suporte.

Com todos os furos feitos e os parafusos de ancoragem instalados, a equipe de instalação pode instalar rapidamente o trilho e os suportes a partir de uma plataforma de instalação, como a cabine do elevador ou a cabine provisória. 

A frota Schindler RISE já foi implantada com sucesso em quatro continentes, encantando clientes e principais construtores. supervisores e montadores em dezenas de grandes projetos da Schindler. 

Os benefícios do Schindler RISE são: 

• A saúde e a segurança dos funcionários não são comprometidas pelo trabalho realizado no poço. 
• Redução significativa do tempo gasto nos processos de medição, perfuração e instalação de parafusos de ancoragem. 
• Alta precisão e qualidade em tarefas repetitivas.
• Documentação automática com protocolo de instalação.
• Perfil de trabalho atrativo para o operador do Schindler RISE.

3.1 Schindler RISE – Comunicação Bidirecional

Os modelos BIM inteligentes podem transferir as coordenadas dos parafusos de ancoragem para o Schindler RISE. Este processo foi concebido para ser contínuo e bidirecional, ou seja, o robô irá captar as coordenadas dos modelos BIM e, assim que a instalação dos parafusos de ancoragem estiver concluída, o Schindler RISE enviará as informações das coordenadas de volta para os modelos BIM para obter um nível de precisão das informações da obra concluída nunca antes visto.

A precisão das informações fornecidas pelo robô é possível graças à tecnologia de ponta que ele incorpora. Além da instalação dos parafusos de ancoragem, o robô também possui um laser que mede as dimensões da haste em cada altura do suporte, bem como um scanner de vergalhões que detecta a posição das barras de reforço embutidas no concreto e reposiciona os parafusos de ancoragem de acordo, caso haja colisão. Essas informações podem ser enviadas de volta aos modelos BIM assim que a instalação dos parafusos de ancoragem for concluída.

4. Conclusão 

O setor de elevadores evoluiu muito desde as instalações tradicionais com andaimes, adotando processos de instalação baseados em avaliação de riscos. Os poços de elevador são ambientes agressivos, com condições úmidas e mofadas, onde a segurança dos funcionários é a principal prioridade em qualquer método de instalação. Para que os sistemas de elevadores funcionem de forma otimizada, eles devem ser instalados com um alto nível de precisão, considerando as características específicas dos edifícios para os quais foram projetados. 

O uso da engenharia digital, de novas tecnologias e de IA está mudando o processo de instalação de elevadores. Segundo Oetterli, A vasta gama de novas tecnologias e oportunidades também pode levar a uma reconsideração em toda a indústria da construção civil sobre a incorporação de fornecedores de tecnologia mais cedo no processo de projeto de edifícios, para oferecer as melhores soluções holísticas aos clientes.

A inovação digital e as tecnologias de ponta aprimoraram os processos em todo o setor, não apenas na forma como os processos e projetos internos são executados, mas também na forma como arquitetos, incorporadores, construtores e consultores recebem informações ao longo do ciclo do projeto.

O futuro da instalação de elevadores também verá um aumento na construção pré-fabricada e modular, onde componentes pré-montados podem ser integrados em um sistema de elevador completo.

Os novos desenvolvimentos de engenharia, tanto atuais quanto futuros, não beneficiarão apenas os clientes, mas as tecnologias inovadoras também ajudarão a motivar e desenvolver os funcionários.

Referências

[1] EN 1808:2015, Requisitos de segurança para equipamentos de acesso suspenso - Cálculos de projeto, critérios de estabilidade, construção - Exame e ensaios. 

[2] Guia de Instalação do Wurtec False Car. 

[3] “Indústria de elevadores e BIM: um facilitador de projetos adotado há muito tempo e normalmente negligenciado.” Miguel Castro, 13º Simpósio sobre tecnologias de elevadores e escadas rolantes, Volume 13

[4] “A torre Uptown em Dubai torna-se o primeiro arranha-céu do mundo a adotar robótica para a instalação de elevadores” — BESIX

[5] CTBUH Journal 2019, “Pergunte a um especialista do CTBUH: Thomas Oetterli”.