Entendendo as grandezas físicas na Série ABNT NBR 16858
Uma visão didática e técnica sobre Joules, Newtons, Watts e propriedades geométricas aplicadas aos elevadores
1. Introdução
As normas da série ABNT NBR 16858 (partes 1, 2, 3 e 7) estabelecem critérios de segurança, dimensionamento e ensaio para elevadores de passageiros e de cargas. Elas formam o alicerce da segurança vertical, mas sua linguagem — repleta de unidades como Joules, Newtons, metros por segundo e Pascais — pode parecer abstrata à primeira leitura. Por trás de cada número, há uma realidade física concreta. Este artigo busca traduzir algumas dessas grandezas para imagens mentais e situações práticas, ajudando projetistas e técnicos a compreenderem o que cada unidade representa — com rigor técnico e clareza didática.
2. O que é uma grandeza física
Toda norma técnica fala em grandezas — força, energia, pressão, velocidade, potência, massa — e em suas respectivas unidades de medida.
Essas unidades são a linguagem universal da engenharia. Compreendê-las é enxergar, por trás de cada número, a ação física real que acontece dentro do elevador.
3. Exemplo prático da norma: energia cinética de 10 Joules
Trecho da ABNT NBR 16858-1, item 5.3.6.2.2.1:
“A energia cinética da porta de pavimento e/ou da porta da cabina e os elementos mecânicos rigidamente ligados a ela, calculada ou medida à velocidade média de fechamento, não pode exceder 10 J.”
A norma está dizendo que a porta automática do elevador não pode se mover com energia suficiente para machucar alguém. Mesmo que se feche rapidamente, a energia total do seu movimento não deve ser maior que 10 Joules. 10 Joules é aproximadamente a energia que um objeto de 1 kg (como um kg de açúcar) adquire ao cair de 1 metro de altura. Portanto, o impacto da porta ao se fechar não pode ser mais forte do que essa leve pancada.
4. O cavalo-vapor: um retrato visual da potência
Muitos projetistas ainda preferem pensar em CV (cavalo-vapor) em vez de Watts. 1 CV = 735,5 W, e representa a potência necessária para levantar 75 kg a 1 metro de altura em 1 segundo. Imagine um cavalo real puxando um peso de 75 kg e conseguindo levantá-lo verticalmente, a um metro por segundo:
esse cavalo está produzindo 1 CV de potência. Assim, um motor de 10 CV tem a força de dez cavalos realizando esse esforço juntos.
5. FORÇA na unidade NEWTON (N)
Trecho da ABNT NBR 16858-1, item 5.4.3.2.2
“Cada uma das paredes da cabina deve ter uma resistência mecânica que:
a) quando uma força de 300 N uniformemente distribuída em uma área circular ou quadrada de 5 cm2 for aplicada perpendicularmente à parede em qualquer ponto de dentro para fora da cabina:
⎯ não haja qualquer deformação permanente maior que 1 mm;
⎯ não haja deformação elástica maior que 15 mm;”
Primeiro, vamos entender essa unidade N (Newton). Uma forma simples e eficaz de entender essa unidade é separar bem duas ideias:
- quilograma (kg) → está ligado à massa (quanto “de coisa” existe)
- newton (N) → está ligado à força (quanto essa massa “puxa” ou “empurra”)
- “O quilograma diz quanto algo tem de massa.
O newton diz a força com que essa massa é puxada pela gravidade.” - Na Terra, existe uma relação prática muito fácil de lembrar:
- 1 kg ≈ 10 N
- (na verdade é 9,81 N, mas para entendimento mental usamos 10 N)
Imagine um bastão metálico com aproximadamente 1 polegada de diâmetro, posicionado horizontalmente contra o painel interno da cabina. Esse bastão aplica uma força de 300 N — equivalente aproximadamente a 30 kg — distribuída sobre a superfície de contato do painel. Esse é o ensaio de resistência mecânica da parede da cabina que a norma especifica.
6. Por que isso importa na prática
As normas exigem cálculos e ensaios baseados nessas grandezas para garantir:
- segurança nos impactos (Joules),
- dimensionamento correto (Newtons, MPa),
- controle de velocidade e frenagem (m/s, m/s²),
- e seleção adequada de motores (CV, Watts, Volts e Ampères).
Compreender o significado físico dessas unidades evita erros de projeto, reduz riscos e transforma números em conhecimento real.
7. PROPRIEDADES GEOMÉTRICAS
Entendendo as propriedades geométricas nas estruturas de elevadores:
Ao observar um elevador em funcionamento, raramente pensamos na complexidade técnica escondida por trás do movimento suave da cabina. Guias, trilhos e estruturas metálicas trabalham silenciosamente para garantir segurança, conforto e durabilidade. Para entender por que esses componentes se comportam tão bem, é preciso olhar além do peso e do material, entrando no campo das propriedades geométricas. Entre elas, quatro conceitos merecem destaque: momento de inércia, raio de giração, módulo resistente e módulo de elasticidade. Embora técnicos, esses termos descrevem, de forma simples, como a forma e o material influenciam o comportamento das estruturas.
7.1. Momento de Inércia (I)
Unidade: mm⁴ ou cm⁴
O momento de inércia é uma das propriedades geométricas mais importantes no projeto de guias, vigas e perfis metálicos.
Ele representa a resistência de uma seção transversal à flexão, ou seja, o quanto uma peça resiste a se dobrar quando submetida a cargas. Na prática, quanto maior o momento de inércia, mais rígida é a peça e menor será sua deformação sob a ação de forças.
Aplicação na NBR 16858-2
Na NBR 16858-2, o momento de inércia aparece diretamente em diversos critérios de verificação, entre eles:
- Verificações de deflexão das guias sob o peso da cabina e do contrapeso;
- Cálculo da rigidez do quadro de sustentação da cabina;
- Limites de deformação admissível, garantindo conforto no deslocamento e o paralelismo entre os trilhos.
Regra prática:
Quanto maior o momento de inércia, mais difícil é dobrar ou deformar a peça. Por esse motivo, perfis com formato em “T”, “U” ou semelhantes são amplamente utilizados em trilhos e guias: eles concentram mais material afastado do eixo neutro, resultando em momento de inércia elevado e, consequentemente, alta rigidez estrutural.
Imagem mental para fixação do conceito
(O elefante sobre a prancha)
“Veja que é o mesmo elefante, com o mesmo peso. O que muda não é o quanto ele pesa, mas como esse peso está distribuído.”
- No primeiro desenho, com a prancha na posição vertical, o peso do elefante está mais afastado do centro da seção. Nessa situação, a flexão é mais difícil e o momento de inércia é grande.
- No segundo desenho, com a prancha na posição horizontal, o peso do elefante está mais próximo do centro da espessura da prancha. A flexão ocorre com mais facilidade e o momento de inércia é menor.
Apesar de o peso ser exatamente o mesmo nos dois casos, a resistência à flexão muda completamente, apenas pela forma como o material está distribuído.
Frase-chave para fixação
“O momento de inércia não depende só do peso, depende de onde o peso está.”
Essa frase resume a essência do conceito e ajuda a criar uma imagem mental clara e duradoura.
7.2. Raio de giração (r): onde o material “prefere ficar”
O raio de giração pode ser entendido como uma forma de responder à seguinte questão:
Em média, a que distância do centro está distribuído o material da seção?
Imagine novamente o exemplo do elefante sobre a prancha. Se a maior parte do material da prancha estiver afastada do centro, o sistema se torna mais estável e resistente à flexão. O raio de giração traduz exatamente essa ideia: quanto mais espalhado o material, maior o raio de giração. De forma intuitiva, ele indica se o perfil é “esbelto” ou “robusto” do ponto de vista geométrico. Em guias de elevadores, um raio de giração maior significa mais estabilidade e menor tendência à deformação ao longo do percurso.
7.3. Momento resistente (W): até onde a peça aguenta
Enquanto o raio de giração fala sobre como o material está distribuído, o momento resistente responde a outra pergunta essencial:
Quanto esforço a seção consegue suportar antes de começar a se deformar de forma crítica?
O momento resistente está diretamente ligado à forma da seção transversal. Perfis bem desenhados conseguem resistir melhor aos esforços de flexão justamente porque posicionam material em regiões estratégicas, longe do centro. Na prática, o momento resistente representa a capacidade da peça de enfrentar o esforço, funcionando como uma espécie de “limite geométrico de resistência”. Em elevadores, isso se reflete na segurança estrutural das guias e na capacidade de suportar cargas e solicitações sem comprometer o funcionamento.
7.4. Módulo de elasticidade (E): o temperamento do material
Se até agora falamos de forma e geometria, o módulo de elasticidade muda o foco para o material em si. Ele responde à pergunta:
O material é mais rígido ou mais flexível?
Dois perfis com exatamente a mesma forma podem se comportar de maneira diferente se forem feitos de materiais distintos. O módulo de elasticidade indica o quanto um material resiste a se deformar elasticamente quando submetido a uma força.No caso dos elevadores, o aço é amplamente utilizado justamente porque apresenta um módulo de elasticidade elevado, garantindo rigidez, previsibilidade e conforto no deslocamento da cabina.
Conclusão
Quando falamos de elevadores, é comum pensar primeiro na cabina no motor e no painel de comando. Mas, como vimos ao longo deste artigo, muita coisa importante acontece bem antes disso — no desenho das guias e dos perfis metálicos. Conceitos como momento de inércia, raio de giração, módulo resistente e módulo de elasticidade podem até parecer distantes do dia a dia, mas, na prática, eles explicam algo muito simples: por que algumas estruturas se deformam menos, vibram menos e funcionam melhor do que outras.
A ABNT NBR 16858 usa exatamente esses princípios para definir limites e critérios que garantem segurança e conforto. Mesmo sem fazer contas, dá para entender a lógica da norma: distribuir bem o material, escolher a forma certa e usar um aço com comportamento conhecido faz toda a diferença no desempenho do elevador.
No fim das contas, não é apenas uma questão de colocar mais material ou tornar tudo mais pesado. É uma questão de engenharia bem pensada. Quando forma e material trabalham juntos, o elevador se movimenta de forma mais suave, mais silenciosa e mais segura — exatamente como o usuário espera, mesmo sem perceber o que está por trás desse movimento.
SOBRE O AUTOR
Eliseu S. Pereira é Engenheiro Mecânico (Crea 038043), pós-graduado em Engenharia de Segurança do Trabalho, com mais de 40 anos de experiência em projetos, fabricação, instalação e manutenção de elevadores de passageiros e carga, plataformas de acessibilidade, escadas e esteiras rolantes. Atualmente, atua como consultor técnico para diversas empresas do setor de elevadores.
