Por Renato Ota
Eficiência energética e conectividade são temas em constante crescimento na realidade mundial. Com a evolução tecnológica da indústria 4.0 no setor da construção, a demanda por novos equipamentos e processos que tornem os sistemas mais ágeis, práticos e seguros é cada vez maior. Entre as principais características deste novo momento estão a automação dos processos, o armazenamento de dados e informações e a eficiência energética.
Vamos trazer neste artigo, algumas tendências e novidades nos sistemas de elevadores que estão alinhados com o tema.
Redução do diâmetro da polia de tração para a melhoria do sistema
O termo ESG (Environmental, Social, Governance) tem tido um peso importante em tomadas de decisão de investimentos no âmbito industrial e residencial, visto que este termo tem se tornado símbolo de responsabilidade socioambiental, reputação e credibilidade para as grandes corporações.
Uma das principais maneiras de se ganhar visibilidade ESG é a melhoria em eficiência energética, por meio da elaboração de projetos eficientes ou modernização dos equipamentos em operação. Em outras palavras, ao diminuir o consumo de energia, a indústria ou condomínio estará reduzindo a quantidade de gases do efeito estufa emitidos na atmosfera resultantes da geração de tal energia. Consequentemente, a neutralidade de carbono (equilíbrio entre as emissões e a absorção de carbono por sistemas naturais) será beneficiada com menor necessidade de compensação para alcançar a neutralidade.
Em se tratando de elevadores, uma das tendências no mercado europeu é a utilização de polias de tração de menor diâmetro. Sendo a máquina de tração o coração da força motriz dos elevadores, o correto selecionamento de uma polia de tração é a chave para um bom projeto eficiente.
E qual a relação da polia de tração com consumo energético das máquinas de tração? Vamos mostrar em seguida. Primeiramente, a polia de tração está diretamente relacionada ao torque demandado da máquina. Ou seja, ao diminuirmos a polia de tração, diminuimos a distância (D) da fórmula abaixo e consequentemente o torque demandado da máquina.
Onde:
M = Torque (Nm)
Q = Carga útil (kg)
F = Peso Cabina (kg)
G = Peso Contra-peso (kg)
D = Diâmetro da Polia de Tração (m)
g = Aceleração da gravidade ( = 9,81 m/s²)
Por sua vez, sabe-se que a Potência e Torque são diretamente proporcionais em sistemas rotativos por meio da equação abaixo:
Onde:
P = Potência (kW ou CV)
M = Torque (Nm)
n = Rotação (rpm)
C = Constante no valor de 9550 se P em kW ou 7022 se P em CV
Em outras palavras, ao diminuirmos o torque, reduzimos a potência demandada para o carregamento em questão e consequentemente reduzimos o consumo energético da máquina de tração. É interessante mencionar da possibilidade se alcançar ainda melhores resultados de eficiência ao projetar a operação das máquinas de tração sem engrenagem em cargas parciais. Devido a forma contrutiva das máquinas síncronas de imãs permanentes, existe um aumento de eficiência conforme a diminuição do torque solicitado (gráfico exemplar abaixo).
Adicionalmente, a redução da polia resulta também na redução da quantidade de material necessário na máquina (imãs permanentes, embobinado de cobre, entre outros), ou seja, diminui-se a carcaça. Máquinas menores possibilitam a otimização do investimento do projeto (em máquinas de tração, inversores de frequência, bases de fixação, polias de desvio, cabeamento, etc). Em adição, permitem também uma maior utilização de espaço útil para a cabina (em elevadores sem casa de máquinas).
Como observação, para um correto dimensionamento, sugere-se que a aplicação da relação polia-cabo (D/d) seja maior ou igual a 40. Caso a relação de diâmetros precise ser menor que 40, é preciso a comprovação dos devidos certificados para tal aplicação. Em projetos com D/d < 40, é comum na Europa a utilização de cabos de aço de menor diâmetro ou cabos com revestimento de PU (polímero poliuretano), que permitem ângulos de abraçamento menores e portanto maior tração cabo-polia. Tais cabos absorvem fortemente as vibrações e desgastam minimamente a polia de tração, gerando um bom funcionamento do sistema e maior vida útil.
Segue abaixo um comparativo de redução da máquina, conforme a redução da polia para uma carga útil de 1000 kg em suspensão 2:1.
Comparativo de medidas SM132.35 & SM200.45D
Por outro lado, para manter a velocidade do elevador, a redução da polia de tração irá resultar na necessidade do aumento da rotação da máquina, conforme a equação abaixo:
v = velocidade (m/s)
D = Diâmetro da Polia (m)
n = Rotação (rpm)
Desta forma, considerando a fórmula da potência mencionada anteriormente, o aumento da rotação seguiria em contra-mão da diminuição do torque, acrescendo a potência demandada do sistema. Portanto, para o melhor selecionamento da polia de tração, é extremamente importante levar em consideração a combinação torque x rotação, de modo a se obter um resultado otimizado.
Diante do exposto, conclui-se que a polia de tração tem uma influência relevante para o sistema como um todo, e seu correto dimensionamento vai influenciar diretamente no custo energético de seu elevador. A ZIEHL-ABEGG está preparada para projetar elevadores eficientes com segurança, contando com uma equipe treinada de engenheiros e com ferramentas adequadas (a exemplo do software de cálculo ZAlift, onde é selecionada a perfeita combinação de máquina de tração e inversor de frequência para o projeto).
Conectividade do sistema de elevador – Tecnologia na Nuvem
Com a ampliação da presença de edifícios inteligentes (ou “smart buildings”) mundialmente, a demanda por inovações tecnológicas cresce a cada dia. Em edifícios inteligentes, existe um sistema de gerenciamento dos condomínios que visa a diminuição do impacto ambiental e potencialização da autonomia dos usuários e funcionalidades do edifício. Soluções, como por exemplo, elevadores inteligentes, portaria inteligente, sensores detectores de fumaça e de temperatura são comuns em tais edifícios.
Tendo em vista tal realidade, a ZIEHL-ABEGG desenvolveu uma plataforma na Nuvem – ZAblugalaxy, com o objetivo de conectar seu portfólio de produtos e equipamentos na nuvem, a fim de coletar dados e informações cruciais para o melhor gerenciamento de elevadores.
Com a plataforma ZAbluegalaxy, o usuário pode receber diversos status dos equipamentos conectados, como inversor de frequência, acionamento de portas, controle do elevador, dispositivo de medição de carga, entre outros. Complementarmente, a plataforma disponibiliza dados essenciais como análises de vibração, número de viagens, consumo de energia, temperatura ambiente, etc. Tais informações são a chave para uma manutenção preditiva de qualidade, auxiliando na detecção de desgastes do sistema e análise de falhas.
Com o ZAbluegalaxy, também é possível:
- Comunicação por diversos protocólos;
- Gerenciamento de gateways;
- Administração de usuários, clientes ou produtos;
- Notificação de alarmes via e-mail, SMS e serviços de mensagens;
- Imposição o nível de segurança e privacidade necessários para a solução IoT do dispositivo para a rede e para a nuvem;
Ziehl-Abegg do Brasil
A ZIEHL-ABEGG é uma desenvolvedora e fabricante líder internacional de produtos em tecnologia de ventilação, controle e drives de elevadores. Desenvolvimentos extraordinários para inúmeras aplicações e tecnologias em todas as nossas áreas de negócios – este é o resultado da experiência e competências tecnológicas únicas dos nossos mais de 300 engenheiros e técnicos altamente qualificados. A empresa foi fundada por Emil Ziehl. Em 1910, começou a construir motores elétricos duráveis e eficientes em Berlim.
Desde 2009, a unidade do Brasil localizada em Cajamar, São Paulo, possui a estrutura para ofertar a linha completa de produtos para elevadores, que incluem máquinas de tração “gearless” de imãs permanentes, inversores de frequência, unidades regenerativas e de evacuação, entre outros. A Ziehl-Abegg do Brasil possui estoque local para possibilitar um prazo de entrega competitivo aos seus clientes. Adicionalmente, a empresa possui uma equipe comercial e de serviços preparada para atender qualquer demanda do mercado, seja em projetos de elevadores novos ou modernizações.
Contato comercial:
(11) 97691-2194
SOBRE O AUTOR
Renato Ota
Formado em engenharia mecânica pela universidade de São Paulo (UNESP). Iniciou sua carreira trabalhando na Alemanha na multinacional Ziehl-Abegg SE na área de Gestão da Qualidade. Posteriormente, fez sua transição de trabalho para a Ziehl-Abegg do Brasil. Atualmente trabalha como Engenheiro de Vendas e Aplicação atuando nos segmentos de ventilação e drives para elevadores.
