Projetos de elevadores da Torre de Jeddah

O projetista dos elevadores da Jeddah Tower descreve a tecnologia e o planejamento detalhado envolvidos na instalação dos elevadores no futuro edifício mais alto do mundo.

Quando concluída em 2018, a Jeddah Tower (antiga Kingdom Tower), de uso misto, se tornará a torre mais alta do mundo. Ela abrigará múltiplas zonas populacionais de uso misto sobrepostas, incluindo estacionamento subterrâneo, andares de entrada/comodidades/comércio, andares de escritórios, andares de hotel, andares de apartamentos com serviços, seis zonas residenciais e dois níveis de observatório/terraço panorâmico na cobertura, servidos por elevadores de dois andares. Cada uma dessas zonas será servida por seus próprios conjuntos de elevadores de transporte locais e expressos de alta velocidade para o saguão superior. O projeto será equipado com 36 elevadores sem engrenagens e 22 elevadores sem casa de máquinas (MRL), além de oito escadas rolantes, atendendo aos estimados 4,000 a 5,250 inquilinos/ocupantes. Os elevadores serão equipados com os mais avançados sistemas digitais de despacho de destino, controle de motores e movimento. Os projetos de segurança dos elevadores incluirão recursos de evacuação tipo "bote salva-vidas", projetos resistentes a terremotos e ventos fortes, qualidade de viagem na cabine de classe mundial e medidas de mitigação da alta pressão na cabine (resistência ao vento).

Considerações sobre o projeto de elevadores

A nova Torre Jeddah, de uso misto, contará com as seguintes ocupações principais (em ordem crescente):

• Dois níveis de estacionamento subterrâneo com capacidade para cerca de 2,205 automóveis, servidos por elevadores exclusivos para escritórios, hotel/áreas de lazer/apartamentos com serviços e estacionamento residencial.
• Dois níveis de acesso no piso térreo para os andares de escritórios, hotel, apartamentos com serviços, residências, observatório e comodidades do hotel (salão de baile, salas de reuniões, restaurantes, etc.). Esses níveis serão servidos pelos diversos elevadores e escadas rolantes locais e do serviço de transporte SL.
• Um edifício de escritórios com sete andares, contendo aproximadamente 22,500 m² de tipos de inquilinos diversificados.
• Um hotel de luxo com 200 quartos distribuídos em sete andares.
• Uma área com 121 apartamentos mobiliados com serviços, localizada acima dos andares do hotel em 11 níveis.
• Seis zonas de unidades residenciais exclusivas com 439 unidades contendo suítes de um, dois, três e quatro quartos, subcoberturas, coberturas e supercoberturas (reais).
• Construção de mirantes/restaurantes no topo da montanha (a área de observação pública mais alta do mundo, a 630 m de altura).
• Torre de comunicações/TV de alta definição (serviço até o último andar, nível 230, a 922 m)

Devido à grande altura dos edifícios e às distâncias necessárias entre os elevadores, a melhor maneira de fornecer serviços de elevador aos diversos segmentos do edifício é a utilização de elevadores locais e expressos dedicados e multizona, além de elevadores de ligação entre os andares e pisos de transferência entre zonas. Também separamos cada tipo de tráfego por zona e função, e instalamos múltiplos núcleos de equipamentos de transporte vertical (TV), de modo que os diferentes inquilinos, visitantes, funcionários e necessidades de serviço fiquem separados uns dos outros, permitindo, ao mesmo tempo, entradas e saídas privativas para cada um. O uso de múltiplos andares de ligação e de transferência torna os núcleos dos edifícios mais eficientes, pois muitos dos núcleos de elevadores locais podem ser empilhados verticalmente uns sobre os outros.

Os andares de transferência intermediários são necessários para os elevadores dedicados a incêndio/serviço/transformador/emergência médica, porque a altura vertical máxima prática atual para elevadores de alta velocidade — de um ou dois andares e de passageiros ou de serviço — é de cerca de 550 a 600 m. (A maior altura de elevação de elevador atualmente é de 504 m no Burj Khalifa.)

Os elevadores foram projetados para incorporar tecnologias de ponta, como evacuações de emergência tipo "bote salva-vidas", despacho de destino com catracas integradas ao sistema de segurança do edifício e tecnologias LEED (Leadership in Energy & Environmental Design) sustentáveis. No entanto, os projetos atuais dos equipamentos de elevadores verticais utilizam tecnologias comprovadas e modernas, já presentes em alguns dos edifícios mais altos do mundo, como o Burj Khalifa, o Taipei 101, a Torre de Xangai e a Torre de Seguros Ping An. Os documentos de licitação para os equipamentos de elevadores verticais da Torre de Jeddah foram elaborados para incentivar a concorrência. Ao final do processo de licitação, a KONE foi a vencedora do contrato para os equipamentos e a instalação dos elevadores verticais.

Escritórios

Os sete andares de escritórios serão construídos sobre um complexo de quatro níveis com entrada, lojas e serviços de hotel. Com base na área bruta projetada de 22,500 m², a população total de escritórios poderá chegar a 1,900 pessoas. De acordo com essas projeções, um conjunto de cinco elevadores de passageiros de um único andar seria suficiente para atender aos requisitos de acessibilidade (VT) para inquilinos de edifícios de escritórios de "Classe A". Os 21,725 m² de área líquida locável indicam que pelo menos um elevador de serviço exclusivo deve ser disponibilizado para os inquilinos dos escritórios.

Espaços Hoteleiros

O hotel de luxo com 200 quartos será localizado acima dos andares de escritórios, nos níveis 20 a 26. O hotel será servido por um conjunto de três elevadores de passageiros que farão a ligação entre o primeiro andar (entrada/recepção), o segundo andar (hotel/restaurantes), o quarto andar (spa do hotel) e os andares de quartos (20 a 26).

Apartamentos mobiliados com serviços inclusos

Os 121 apartamentos com serviços ficarão localizados acima do hotel, ocupando os andares 27 a 37 da torre. Eles foram projetados para serem alugados a trabalhadores expatriados em regime de curta duração e servirão como quartos extras do hotel durante os períodos de alta temporada. O conjunto de três elevadores para passageiros dos apartamentos com serviços compartilhará as áreas de entrada/recepção do primeiro e segundo andares com os hóspedes do hotel, fará uma parada no lounge executivo do hotel, no 20º andar, e então seguirá diretamente para os andares 27 a 37 dos apartamentos com serviços.

Os andares do hotel e dos apartamentos com serviços serão servidos por um conjunto de dois elevadores de serviço exclusivos, com paradas nos níveis B2 e B1, B1M, 1, 2, 4 (spa), 20 (lounge executivo/áreas de serviço e de apoio) e nos andares dos quartos de hóspedes de 21 a 37.

Espaços Residenciais

O restante da Torre Jeddah será destinado a seis grupos de unidades residenciais. A parte residencial do Grupo 1 terá 21 andares com 159 unidades e será servida por três elevadores de passageiros locais, com operação de subida e descida entre o 42º andar e os andares de apartamentos 44-55 e 58-66. A parte residencial do Grupo 2 contará com 61 unidades, localizadas nos andares 73-83 (11 andares) e será servida por três elevadores de passageiros locais, com operação de subida e descida a partir do 43º andar, com um andar de transferência entre o Grupo 2 e o Grupo 1 no 66º andar.

Os apartamentos dos Grupos 1 e 2 serão servidos por um serviço de transporte expresso de passageiros com três veículos de dois andares, entre os andares 1, 2, 42 (SL) e 43 (SL). A utilização de ônibus de dois andares reduz o número de veículos necessários, ao mesmo tempo que proporciona andares de entrada/saída exclusivos e segregados para os moradores dos apartamentos dos Grupos 1 e 2.

Os grupos residenciais 3, 4, 5 e 6 serão servidos por uma zona combinada de elevadores locais com três vagões. A parte residencial do grupo 3 terá 40 apartamentos localizados nos andares 87 a 94. A parte residencial do grupo 4 terá 58 apartamentos localizados nos andares 99 a 103 e 106 a 120. A parte residencial do grupo 5 terá 90 apartamentos localizados nos andares 125 a 143, e a parte residencial do grupo 6 terá sete apartamentos localizados nos andares 148 a 154.

Os três elevadores locais combinados partirão do 84º andar (nível superior) com uma capacidade de carga de 1350 kg a uma velocidade de 7 m/s e farão paradas nos andares 84 (nível superior), 87-94, 99-103, 106-120 e 125-154, além de um serviço restrito/especial para o observatório no 158º andar. Os três elevadores expressos fornecerão serviço de nível superior para os moradores locais dos Grupos 3 a 6 com uma capacidade de carga de 1350 kg a uma velocidade de 9 m/s e farão paradas nos andares 1 (entrada/saída) e 84 (nível superior).

Elevadores de serviço/bombeiros/emergência médica/carga

Para atender à exigência do Código Internacional de Construção (International Building Code), conforme apresentado na Tabela 1, de que pelo menos um elevador atenda a cada andar do edifício para bombeiros e serviços médicos de emergência, a torre será equipada com três grupos distintos de elevadores de alta velocidade, de um único andar, dedicados a serviços/bombeiros/serviços médicos. Devido à grande distância vertical, esses elevadores de bombeiros/serviços devem ser divididos em um grupo para edifícios baixos (três unidades), um grupo para edifícios altos (uma unidade) e um grupo para coberturas de luxo (uma unidade de dois andares). Quando necessário, também será possível realizar transferências entre os elevadores do Grupo 6 nos andares 154 a 158 para o andar superior dos elevadores S3 e S2, e, em seguida, transferências entre os elevadores S3 e S2 (andares superiores) no andar 43, caso os elevadores OB1 e OB2 estejam fora de serviço.

Esses elevadores serão normalmente utilizados para serviços residenciais dos Grupos 1 a 6, como deslocamento de empregadas domésticas e equipes de limpeza, entregas a inquilinos, mudanças (entrada/saída), adaptações/melhorias nas unidades dos inquilinos e transporte de pessoal de reparo/suporte. Essas cabines também estarão disponíveis para substituições seguras do núcleo do transformador, reabastecimento do mirante/terraço panorâmico no 157º andar e do observatório superior no 159º andar, serviço de bombeiros/evacuação, quaisquer entregas de serviços residenciais necessárias do hotel (alimentação, serviços/empregadas domésticas, etc.) e trocas de turno de funcionários entre o cais de carga do subsolo B2 e as áreas de organização dos andares superiores.

Observatório

O observatório/terraço panorâmico mais alto do mundo estará localizado no 157º andar (630 m), e o observatório superior no 159º andar (638 m). Esses andares serão servidos por dois elevadores expressos de alta velocidade com dois andares. Devido às cargas extremas (1600 kg a 10 m/s) e aos longos percursos, os elevadores serão equipados com cabos de tração sintéticos de fibra de carbono KONE UltraRope. Grandes áreas de espera para visitantes do observatório estarão localizadas longe dos andares de entrada da torre principal, no 1º andar, para o embarque dos visitantes que chegam no andar superior do elevador, enquanto o desembarque dos passageiros que partem ocorrerá simultaneamente no subsolo (B1), a partir do andar inferior.

Está previsto que os decks OB1 e OB2 embarquem e desembarquem simultaneamente. Haverá transferências locais entre os níveis 157 e 159 do Observatório para pessoas com deficiência, utilizando dois elevadores de passageiros locais com capacidade para 1350 kg e velocidade de 1.75 m/s.

Serviço de estacionamento subterrâneo

Os inquilinos dos escritórios, hóspedes do hotel, hóspedes dos apartamentos mobiliados e inquilinos residenciais terão à disposição conjuntos separados de elevadores de passageiros para o serviço de transporte do estacionamento e escadas rolantes para o salão de festas.

Despacho de destino e segurança predial integrada

Os projetos mais recentes de elevadores para arranha-céus gigantes também estão integrando as catracas de segurança dos saguões de entrada dos edifícios comerciais com as estratégias de direcionamento de elevadores, permitindo que os cartões de segurança de moradores e visitantes acessem ambos os sistemas simultaneamente. É possível desenvolver um sistema semelhante para os moradores da zona residencial, especialmente os VIPs do Grupo 6, oferecendo-lhes modos hierárquicos de direcionamento seletivo, se desejado.

Evacuações de emergência da torre por meio de elevadores

Muitos arranha-céus modernos estão sendo projetados com recursos de evacuação por elevador de bombeiros da Fase 3, semelhantes a botes salva-vidas, em elevadores selecionados. O tempo máximo para evacuar completamente os ocupantes e visitantes de um edifício pelas escadas e elevadores de emergência não foi definido por nenhum código de construção. No entanto, um modelo apropriado tem sido geralmente estabelecido em metade a dois terços da classificação de resistência ao fogo do edifício (2 h x 50% = 60 min; 2 h x 66% = 80 minutos), ou menos do que o tempo que levou para o One World Trade Center desabar após o impacto dos aviões em 11 de setembro (102 min). Um tempo de 60 minutos ou menos foi selecionado para uma evacuação ideal utilizando os elevadores de evacuação da Jeddah Tower.

Os andares de refúgio dos edifícios, conforme exigido no Oriente Médio, geralmente estão localizados a cada 15 a 20 andares, aproximadamente, em centros verticais, e posicionados de forma que os ocupantes do prédio possam usar as escadas de emergência para acessar esses andares de "abrigo". Presume-se que os ocupantes em evacuação possam subir de cinco a 15 andares e descer de 15 a 20 andares para chegar a um andar de refúgio próximo. Também está se tornando prática comum que as escadas de evacuação de emergência do prédio se repitam em cada andar de refúgio, permitindo que os ocupantes descansem nesses andares antes de retornar às escadas de saída para continuar sua evacuação.

Algumas das premissas psicológicas e fisiológicas utilizadas no estudo de “Evacuação do Bote Salva-Vidas da Torre de Jeddah” que provavelmente prevaleceriam durante uma emergência real em um edifício são:

• É extremamente difícil, senão impossível, evacuar completamente qualquer edifício de 150 a 200 andares pelas escadas de emergência durante o tempo estipulado.
• Normalmente, haveria um número considerável de idosos, enfermos e deficientes (estima-se que 1 a 2% da população), particularmente aqueles nas zonas residenciais, que não teriam a disposição ou a agilidade necessárias para usar as escadas de saída para descer 100 a 150 andares.
• A maioria dos códigos de construção atuais foi projetada para lidar com emergências de incêndio em edifícios e evacuações apenas pelas escadas de saída ou para direcionar os moradores a uma área de refúgio, onde são orientados a aguardar novas instruções.
• Após os eventos de 11 de setembro, os inquilinos do prédio provavelmente não ficarão satisfeitos em esperar no edifício afetado ou se acumular nos andares de refúgio aguardando novas instruções. Em vez disso, eles acolherão com satisfação a oportunidade de serem evacuados com segurança e rapidez dos andares de refúgio através dos elevadores de emergência.
• Os elevadores selecionados devem ser projetados e equipados com sistemas especiais de evacuação para que possam ser utilizados na evacuação do edifício, provavelmente com monitores humanos a bordo ou bombeiros operando os elevadores designados com um atendente e controlando manualmente a abertura e o fechamento das portas da cabine. Outros monitores de corredor provavelmente seriam posicionados em cada andar superior de refúgio, em pontos de encontro designados, para auxiliar no controle de multidões e na organização das filas de moradores, a fim de agilizar um processo de evacuação ordenado.
• Quanto mais alto o ocupante estiver na torre durante uma emergência, menor a probabilidade de ele utilizar as escadas de saída e maior a probabilidade de caminhar até um andar de refúgio, onde operações rápidas de evacuação por elevador e bote salva-vidas seriam, sem dúvida, bem-vindas.

A seguir, estão descritas as operações típicas especificadas para que os elevadores de botes salva-vidas designados estejam operacionais:

• Antes que elevadores de dois ou três andares sejam utilizados para evacuações de Fase 2 ou 3 dos bombeiros, o(s) andar(es) inferior(es) deve(m) ser esvaziado(s) e interditado(s). Após o esvaziamento, somente os andares superiores podem ser utilizados para as Fases 2 ou 3, visto que apenas um conjunto de portas da cabine pode ser visualizado e controlado a partir da cabine superior pelo único operador de emergência a bordo do elevador. Seria possível utilizar todos os andares para evacuações com botes salva-vidas somente se todos estivessem equipados com sistemas de operação com operadores e comunicação entre as cabines.
• Todos os elevadores especiais destinados a evacuações devem estar equipados para funcionar continuamente com o gerador de emergência do edifício, em modo de reserva, caso haja interrupção do fornecimento normal de energia.
• Todos os elevadores especiais de evacuação devem ser equipados com operações da Fase 3, serviço de atendimento e operações de desobstrução da caixa do elevador pré-definidas (não exigidas para evacuações em caso de incêndio), utilizando câmeras de circuito fechado de TV no teto da cabine, luzes e testes antes do início das operações com botes salva-vidas.
• Todos os elevadores de evacuação para operações especiais devem ser equipados com sistema de paginação a bordo, tomadas telefônicas com acionamento por som para bombeiros, sistema de intercomunicação, operações para atendentes (botões de fechamento de porta por pressão constante e de chamada de emergência para o andar) e lanternas especiais de chegada/embarque e detectores de aglomeração nos andares de refúgio. As plataformas dos elevadores também devem ser projetadas para a norma ASME A17.1 — 125% da carga nominal da cabine (capacidade nominal) — para que os elevadores não sejam facilmente sobrecarregados e “travados” (até que alguém saia) por passageiros em pânico. Esses sistemas de botes salva-vidas e operações de evacuação de emergência propostos para a Torre de Jeddah são muito semelhantes aos especificados na Fase 2 e instalados pela Otis nos elevadores de botes salva-vidas selecionados para o Burj Khalifa.

Foram adicionadas funcionalidades de bote salva-vidas e operações especiais aos elevadores de transporte do Jeddah Tower SL, aos dois elevadores de transporte do observatório e aos elevadores de serviço principais. Os cálculos mostram que, utilizando esses elevadores selecionados no modo de evacuação com bote salva-vidas, as populações dos diversos edifícios da zona podem ser completamente evacuadas em 4 a 54 minutos.

Ventilação da caixa do elevador e mitigação do efeito chaminé

Desde a adoção dos primeiros códigos de projeto de elevadores, existem disposições para fornecer ventilação direta para o ar externo no topo dos poços de elevadores de edifícios altos. As aberturas de ventilação consistem em aproximadamente 0.3 m² de área aberta, com o objetivo de expelir fumaça e gases quentes que possam se acumular no topo do poço do elevador durante um incêndio em um edifício ou poço, e para evitar que um incêndio de curto-circuito ("flashover") reacenda após a extinção do incêndio principal do edifício.

Com o desenvolvimento dos elevadores modernos — equipados com sapatas-guia de roletes na cabina e no contrapeso, que deslizam sobre trilhos de aço usinado — as antigas sapatas-guia maciças, lubrificadas com graxa e óleo e, por vezes, sobre trilhos de madeira, deixaram de ser utilizadas. A aplicação de guias de roletes e trilhos de aço reduziu drasticamente o acúmulo de materiais combustíveis nos poços dos elevadores, eliminando, consequentemente, a frequência de incêndios nos poços e nas caixas de elevador e, portanto, a necessidade de aberturas de ventilação.

Com a evolução dos projetos de edifícios altos, a construção totalmente selada e climatizada tornou-se comum. Os requisitos de ventilação dos poços de elevador não mudaram, exceto quando os custos de energia aumentaram, o que tornou necessária a adição de persianas motorizadas ou acionadas por mola às aberturas de ventilação para minimizar a perda do aquecimento e ar condicionado normais do edifício.

O "efeito chaminé" em edifícios normalmente ocorre em prédios altos localizados em climas do norte, quando o ar frio externo que entra no prédio pelo(s) andar(es) térreo(s) flui para os poços dos elevadores e escapa pelos andares superiores (frequentemente pelas aberturas de ventilação de fumaça dos poços) para o ar externo.

Algumas normas de construção permitem a eliminação das aberturas de ventilação de fumaça nos poços dos elevadores, desde que estes sejam totalmente equipados com sprinklers (o que geralmente não é permitido em edifícios com dormitórios). Embora a Torre Jeddah esteja localizada em um clima desértico, com temperaturas de verão próximas a 120°C, estimou-se que, devido à extrema altura do edifício, a temperatura externa no topo poderia ser 15°C menor do que na base. Caso os poços dos elevadores fossem equipados com aberturas de ventilação de fumaça convencionais, temia-se que um efeito chaminé reverso pudesse ocorrer com as variações previstas na temperatura externa do edifício, fazendo com que o ar de resfriamento escapasse. Portanto, decidiu-se não utilizar ventilação nos poços dos elevadores, mas, em vez disso, equipar cada poço com um sprinkler de incêndio sensível ao calor e à fumaça. As casas de máquinas dos elevadores possuem sprinklers semelhantes e também serão equipadas com dispositivos de desligamento automático que impedem a energização dos sprinklers até que a energia elétrica seja desligada dos elevadores.

Recursos de Sustentabilidade

Projetos de elevadores sustentáveis ​​exigem que os elevadores da Jeddah Tower atendam a critérios de desempenho e projeto de grupo selecionados de "Classe Mundial A". Essas providências podem exigir custos de capital ligeiramente maiores, mas geralmente resultam em custos reduzidos de equipamentos, operação e manutenção. Elevadores ecológicos são projetados para transportar com eficiência os inquilinos e visitantes do edifício de e para seus destinos em um tempo ideal. A escolha adequada de componentes para o projeto do elevador geralmente resulta em maior produtividade para os inquilinos, refletida na redução do tempo de espera, resposta mais rápida às chamadas, tempos de deslocamento entre andares mais curtos e frenagem dinâmica mais eficiente do equipamento de elevação, além de menor consumo de energia para o transporte de passageiros.

Os seguintes recursos sustentáveis ​​foram incluídos nos projetos dos equipamentos dos elevadores e nas especificações da licitação. Todos os 58 elevadores da Torre serão equipados com a mais recente tecnologia de despacho de destino por demanda de grupo selecionada, controles digitais de motor e movimento e desempenho de piso a piso de "Classe Mundial A". A tecnologia inclui:

• Distribuição de elevadores por grupo: os passageiros que se dirigem para o mesmo andar ou andares contíguos são alocados ao mesmo elevador, e os elevadores só se movem em resposta a chamadas ou atribuições registradas no hall e/ou na cabine.
• Redução do tempo médio de espera em grupo e tempos de chegada mais rápidos aos destinos.
• Todas as máquinas de elevação de elevadores devem ser equipadas com motores síncronos de ímã permanente e unidades de conversão de energia ACV3F, bem como com as tecnologias correspondentes.
• Todos os elevadores devem possuir sistemas de regeneração de energia e frenagem dinâmica (ou seja, devem injetar energia elétrica de volta na rede elétrica do edifício e parar os elevadores quando estiverem funcionando em modo de "revisão").
• Os elevadores de passageiros do observatório, OB1 e OB2, terão capacidade de dois andares com 1600 kg de capacidade e velocidade de 10 m/s, e estão equipados com cabos de tração de fibra de carbono UltraRope, que reduzem o tamanho necessário do motor de tração e a demanda de energia elétrica.