Cálculo da potência de motores para elevadores elétricos

A importância de dominar os fundamentos

Embora existam hoje diversos softwares e aplicativos que auxiliam no dimensionamento de motores elétricos para elevadores, é fundamental que engenheiros e projetistas dominem os cálculos manuais. Conhecer os fundamentos permite analisar criticamente os resultados obtidos por essas ferramentas e identificar erros ou inconsistências que podem comprometer o desempenho ou a segurança do equipamento. Afinal, somente quem compreende profundamente os princípios físicos e matemáticos envolvidos é capaz de validar soluções com segurança e responsabilidade técnica.

Neste artigo, abordaremos como calcular a potência necessária de um motor elétrico para elevadores, destacando os principais parâmetros a serem considerados e as normas que orientam o dimensionamento. O objetivo é reforçar a importância da análise manual, sem renunciar ao uso consciente das tecnologias disponíveis.

1. Entendendo o que é POTÊNCIA

Um cavalo-vapor (CV) é definido como a potência necessária para levantar uma massa de 75 quilogramas a uma altura de 1 metro em um segundo. Para facilitar a compreensão, veja a imagem abaixo. Quando o cavalo conseguir andar um metro em um segundo levantando algo com 75 kg, então ele está gerando a potência de 1 CV. É uma forma prática e visual de entender a capacidade de um motor ou máquina.

Entendendo a carga a ser TRACIONADA

1. Dados que devem ser conhecidos para o Cálculo de Potência do motor

• Carga útil (Q): Peso máximo a ser transportada (em kg).
  • • Para Elevadores de Passageiro. Q= N° de passageiros x 75
• Para Elevadores de Carga. Q= Carga total a ser transportada.
• Velocidade Nominal (v): Velocidade da cabina (m/min ou m/s).
• Peso da Cabina (Pc): Peso estrutural total da Cabina (em kg)
• Peso do contrapeso (Pcp): peso da cabina mais 50% da carga útil (em kg)
• Eficiência do sistema (η): É a medida de quão bem ele converte energia elétrica em energia mecânica (em %)

Notas sobre eficiência:

• Redutor com 1 entrada: rendimento ≈ 50%
• Redutor com 2 a 4 entradas: rendimento entre 55% e 65%
• Gearless: rendimento médio de 85%

Nota: esses valores são estimativas médias. Para maior precisão, consulte o fabricante.

1. Velocidades normalmente usadas

Normalmente, as velocidades são expressas em m/min ou m/s. A tabela abaixo apresenta os valores mais comuns:

1. Fórmula para Cálculo da Potência do motor (CV)- Tração 1:1

Se a velocidade de deslocamento da cabina for apresentada em m/mim.

Fórmula da potência

Entendendo cada parcela da fórmula:

1. P(CV): potência calculada em CV
2. Q/2: metade da carga útil, pois se considera o balanceamento de 50%
3. V: velocidade da cabina em (m/min)
4. 60: fator de conversão de minutos para segundos
5. 75: referência de um CV (Cavalo Vapor)
6. η: rendimento da Máquina de tração.

5- Exemplo prático

Vamos considerar um elevador com:

• Capacidade: 8 pessoas (600 kg)
• Velocidade: 60 m/min

Aplicando a fórmula para três tipos de máquinas de tração:

1. Máquina com redutor de 1 entrada (η = 0,50)

P(kW)= 8 × 0,735 = 5,9kW

2) Redutor com mais de uma entrada (η = 0,60)

P (kW)= 6,7 × 0,735 = 4,9kW

• 1. Máquina gearless (η = 0,85)

P (kW)= 4,7 × 0,735 = 3,5kW

Observação: Esses cálculos consideram tração 1:1 e balanceamento de 50%.

Observa-se uma diferença significativa nos valores das POTÊNCIAS destas três máquinas de tração para executar o mesmo serviço.

6 – SISTEMAS DE TRAÇÃO

Os sistemas de tração aplicáveis aos elevadores incluem:

• Simples (1:1)
• Duplo Tiro (2:1)
• Triplo Tiro (3:1)
• Quádruplo Tiro (4:1)

No sistema 1:1, a rotação da polia de tração equivale diretamente ao deslocamento da cabina. Já nos sistemas de multiplicação (2:1, 3:1, 4:1), a carga útil é aumentada proporcionalmente, enquanto a velocidade nominal da cabina é reduzida na mesma proporção.

Exemplo:
Um motor dimensionado para elevar 8 pessoas a 60 m/min em um sistema 1:1, ao ser aplicado em um sistema 2:1, poderá transportar o dobro da carga (1600 kg), mas a velocidade será reduzida pela metade (30 m/min).

Importante:
Por esse motivo, nos cálculos de potência, é prática comum converter qualquer relação de tração para 1:1. Isso simplifica o dimensionamento, eliminando o efeito da multiplicação. Após o cálculo, aplicam-se os ajustes finais conforme a relação real do projeto.

• 1. Considerações finais

Ao selecionar uma máquina de tração para elevadores, é importante considerar as recomendações abaixo para garantir a eficiência, segurança e durabilidade do equipamento. Aqui estão algumas diretrizes a serem seguidas:

Capacidade de Carga: Verifique a capacidade de carga sobre o eixo da máquina de tração para garantir que ela possa suportar o peso máximo do elevador, incluindo peso do carro + capacidade + peso do contrapeso + peso dos cabos de tração + peso das corrente ou cabos de compensação + o peso dos cabos de manobra.

Rendimento e Eficiência Energética: Escolha uma máquina com alto rendimento para garantir eficiência energética. Máquinas gearless geralmente oferecem melhor eficiência em comparação com máquinas com redutor.

Velocidade de Operação: Determine a velocidade necessária para o elevador e selecione uma máquina de tração que possa atender a essa velocidade de forma eficiente.

Tipo de Sistema de Tração: Decida entre máquinas gearless e com redutor, considerando as vantagens e desvantagens de cada tipo em termos de manutenção, custo e eficiência.

Compatibilidade e Dimensões: Assegure-se de que a máquina de tração é compatível com o espaço disponível na casa de máquinas e com a configuração do elevador.

Nível de Ruído e Vibração: Avalie o nível de ruído e vibração produzido pela máquina. Máquinas gearless tendem a ser mais silenciosas e suaves na operação.

Facilidade de Manutenção: Considere a facilidade de manutenção e a disponibilidade de peças de reposição. Máquinas de tração com design simplificado podem facilitar o processo de manutenção.

Confiabilidade e Vida Útil: Verifique a confiabilidade da máquina e sua vida útil esperada. Opte por máquinas de fabricantes renomados com boa reputação no mercado.

Conformidade com Normas e Regulamentações: Certifique-se de que a máquina de tração cumpre todas as normas e regulamentações de segurança e qualidade aplicáveis ao setor de elevadores.

Custo Total de Aquisição: Considere o custo total de aquisição, que inclui o preço de compra, frete, custos de instalação e manutenção.

Suporte Técnico e Garantia: Verifique a disponibilidade de suporte técnico e garantia oferecidos pelo fabricante, garantindo assistência em caso de problemas ou necessidade de reparos.

• 1. Normas Relevantes
• ABNT NBR 16858-1: Elevadores – Requisitos de segurança para construção e instalação. Parte 1: Elevadores de passageiros e elevadores de passageiros e cargas.
• ABNT NBR 14039: Instalações elétricas de média tensão.
• ABNT NBR 5410: Instalações elétricas de baixa tensão.
• IEC 60034: Normas internacionais sobre motores elétricos.
• ABNT NBR 17094: Máquinas Elétricas Girantes
  1. Conclusão

O domínio dos cálculos manuais de potência de motores em elevadores é um diferencial importante para engenheiros e projetistas. Mais do que apenas executar, o profissional que compreende profundamente os parâmetros envolvidos pode identificar anomalias, ajustar projetos com precisão e garantir maior confiabilidade ao sistema. O uso de softwares é bem-vindo, desde que acompanhado de senso crítico técnico e desenvolvido a partir do conhecimento prático e teórico sólido – lembrando que a base que sustenta a engenharia é o conhecimento.

SOBRE O AUTOR

Eliseu S. Pereira é Engenheiro Mecânico, 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.