Elevador

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Antecedentes

Um elevador é uma plataforma, aberta ou fechada, usada para elevar pessoas ou cargas aos andares superiores de um edifício. Os elevadores são uma parte padrão de qualquer edifício comercial ou residencial alto. Nos últimos anos, a introdução da Lei Federal dos Americanos com Deficiências exigiu que muitos edifícios de dois e três andares fossem reformados com elevadores.

Elevadores operados manualmente eram usados ​​para içar cargas em armazéns e fábricas desde 1600. O elevador moderno é um descendente direto de um projeto mostrado pela primeira vez por Elisha G. Otis na Feira Mundial de Nova York em 1853. Uma característica notável do elevador Otis, e a principal razão para sua aceitação popular, foi um dispositivo de segurança que engatou imediatamente e segurou o elevador no caso de os cabos de içamento quebrarem. Os primeiros elevadores eram operados a vapor para girar os tambores de cabos. Em 1871, os primeiros elevadores hidráulicos foram introduzidos usando a pressão da água como fonte de energia. No início, os aríetes hidráulicos eram de uma só peça, o que significava que um buraco tinha que ser cavado sob o poço do elevador tão profundo quanto o elevador deveria ser alto. Posteriormente, aríetes hidráulicos telescópicos de múltiplas seções permitiram orifícios mais rasos. Em muitas cidades, a energia hidráulica para esses primeiros elevadores era fornecida por empresas de energia que instalaram e mantiveram redes de tubulação hidráulica em toda a cidade. O primeiro elevador elétrico com sucesso comercial foi instalado em 1889, e a eletricidade rapidamente se tornou a fonte de energia aceita.

Os elevadores elétricos oferecem duas vantagens significativas. Em primeiro lugar, a energia elétrica estava claramente se tornando universalmente disponível, e qualquer prédio provavelmente equipado com um elevador também teria energia elétrica. Em segundo lugar, os elevadores hidráulicos eram severamente limitados na altura à qual podiam subir, enquanto os elevadores elétricos, usando um cabo simples e sistema de polia, praticamente não tinham limite de altura. Por muitos anos, os elevadores elétricos usaram motores de corrente contínua (DC) ou motores de corrente alternada (AC). Hoje, quase todos os elevadores usam um dos dois tipos de motores CA:os mais comuns são os motoredutores para elevadores que se movem a velocidades de até 500 pés por minuto (153 m por minuto), enquanto os motores de acionamento direto são usados ​​para elevadores que se movem em velocidades mais altas velocidades. Alguns elevadores modernos de alta velocidade se movem a até 2.000 pés por minuto (610 m por minuto).

Os sistemas de controle dos primeiros elevadores exigiam que os operadores humanos regulassem a velocidade do elevador e da descida, parassem o elevador em cada andar e abrissem e fechassem as portas. Na década de 1950, os sistemas de controle por botão de pressão automático substituíram os controles manuais. Na década de 1970, os controles eletromecânicos foram gradualmente substituídos por controles eletrônicos de estado sólido.

Andar em uma pequena caixa a centenas de metros no ar seria uma experiência desconcertante se não estivéssemos convencidos de sua segurança. Os elevadores elétricos são equipados com dois mecanismos primários de segurança:um regulador que controla a velocidade do elevador controlando a velocidade das polias dos cabos e o freio de emergência que consiste em garras que prendem os trilhos de guia do elevador no caso de rompimento dos cabos. Os elevadores também incluem travas eletromecânicas das portas para evitar que o elevador opere se a porta não estiver completamente fechada e para proteger os passageiros de serem presos pelo fechamento da porta. Os mesmos bloqueios de porta também evitam que as portas externas em cada andar se abram se o elevador não estiver presente. A maioria dos elevadores está equipada com um telefone e, às vezes, com um alçapão no teto, para que os passageiros possam pedir ajuda ou escapar se um elevador ficar preso entre os andares.

Design

Os próprios elevadores são dispositivos simples e os sistemas básicos de elevação não mudaram muito em mais de 50 anos. Os sistemas de controle, no entanto, mudaram substancialmente para melhorar a segurança e a velocidade de operação. Os elevadores são projetados para um edifício específico, levando em consideração fatores como a altura do edifício, o número de pessoas que viajam para cada andar e os períodos esperados de alto uso.

A maioria dos elevadores usa contrapesos que igualam o peso do elevador mais 40% de sua carga nominal máxima. Este contrapeso reduz o peso que o motor deve levantar e garante que o elevador não caia fora de controle enquanto o cabo estiver intacto. Em uma instalação de tambor de elevação, um cabo de talha desce de um tambor de transmissão ligado ao motor de talha, em torno de uma grande polia no topo do elevador, até uma segunda polia pendurada no teto do poço do elevador e desce novamente para o contrapeso. Em uma instalação de tambor de tração, o cabo segue do elevador, para cima e uma vez ao redor de um tambor de transmissão conectado ao motor da talha, depois de volta ao contrapeso. O elevador, chamado de carro, e o contrapeso correm em seus próprios conjuntos de trilhos-guia. Um segundo cabo do regulador vai da cabine até a polia do regulador, depois desce até a polia tensora na parte inferior do poço do elevador e sobe até a cabine novamente. Este cabo gira a polia reguladora a uma velocidade diretamente proporcional à velocidade do carro. No caso de velocidade excessiva do carro, o regulador usa outro cabo para ativar as mandíbulas do freio de emergência que prendem os trilhos guia e reduzem a velocidade do carro até a parada.

Uma barra em rampa na lateral do poço do elevador ativa uma série de interruptores na parte externa do carro para diminuir a velocidade e pará-lo no andar adequado. Conforme o carro se aproxima do andar desejado, a rampa ativa o interruptor de desaceleração, que sinaliza ao motor da talha para reduzir a velocidade. Quando o carro está alinhado com a abertura da porta externa, a rampa ativa um interruptor de limite para parar o carro. Se o intertravamento da porta também detectar que o carro está no local correto, o motor elétrico de abertura da porta será ativado para abrir a porta interna e a porta do piso externo.

Os edifícios comerciais modernos geralmente têm vários elevadores com um sistema de controle unificado. O objetivo do sistema de controle é minimizar o tempo médio que qualquer passageiro gasta desde o momento em que o botão de chamada do elevador é pressionado até a chegada do primeiro elevador disponível. Sistemas diferentes usam níveis diferentes de sofisticação. Os sistemas mais simples usam um único botão para cima e para baixo em cada andar, independentemente do número de elevadores. Quando um passageiro chama um elevador, o controlador envia o elevador mais próximo que está viajando na direção desejada. A aproximação de uma cabina de elevador é sinalizada por uma seta iluminada acima das portas dos elevadores apontando para cima ou para baixo.

Em sistemas mais sofisticados, o controlador monitora o sistema de chamada do elevador para um conjunto, ou banco, de elevadores operando lado a lado. A zona de operação desses elevadores é dividida em setores, sendo cada setor composto por andares contíguos. Quando um carro atende uma chamada e conclui a corrida designada, ele fica disponível para atender outra chamada. Neste ponto, dependendo da programação do controlador, o carro pode ser devolvido a um andar designado "casa", ou pode ser enviado para o setor mais distante de outros carros em operação ou disponíveis para cobrir aquele setor. Quando uma chamada é recebida, o controlador compara automaticamente a localização de todos os carros no banco e envia o mais próximo.

Os controladores também podem ser programados para responder de maneira diferente em diferentes momentos do dia. Por exemplo, o controlador de elevador em um prédio comercial movimentado receberá uma preponderância de chamadas do andar térreo pela manhã, quando os trabalhadores estão chegando e precisam se deslocar para seus locais de trabalho nos andares superiores. Nesse caso, o controlador será programado para enviar todos os carros não atribuídos para o andar térreo, em vez de fazer com que eles retornem a um andar de casa em seu setor. No final do dia, um conjunto diferente de instruções pode ser usado para enviar elevadores não atribuídos a diferentes setores, uma vez que os passageiros que saem do edifício estarão muito mais uniformemente distribuídos entre os andares do que pela manhã.

Todos os elevadores modernos também têm controles de cancelamento especiais que os bombeiros podem ativar com uma chave para fazer os elevadores irem diretamente para um andar específico sem paradas intermediárias.

Matérias-primas

A própria cabine do elevador é construída com uma estrutura de aço para durabilidade e resistência. Um conjunto de vigas de aço acima do vagão, chamado de cabeça cruzada, abrange o poço do elevador de um lado a outro e segura a polia do cabo da talha. Uma estrutura de aço, chamada de eslinga, se estende pelas laterais do carro a partir da cruzeta e se apoia no chão, ou plataforma. As laterais de uma cabina de elevador de passageiros são geralmente feitas de chapa de aço e guarnecidas por dentro com painéis decorativos. O chão do carro pode ser em azulejo ou alcatifado. Corrimãos e outros acabamentos internos podem ser feitos de aço inoxidável para aparência e usabilidade. Um teto suspenso é geralmente pendurado abaixo da parte superior real do carro e pode conter iluminação fluorescente acima dos painéis difusores de plástico. Os controles do elevador, botões de alarme e telefone de emergência estão localizados atrás de painéis na frente do carro, próximo às portas.

Rolos de guia de aço ou sapatas de guia são fixados na parte superior e inferior da estrutura de eslinga em cada lado para correr ao longo dos trilhos de guia. Os trilhos de guia também são de aço e são fixados nas paredes internas do poço do elevador, que vai do topo ao fundo do edifício. O mecanismo do freio de emergência consiste em duas faces de fixação que podem ser acionadas juntas por uma cunha para apertar no trilho-guia. A cunha é acionada por um parafuso girado por um tambor preso ao cabo de emergência.

O elevador da nova loja de departamentos Lord and Taylor em Nova York estava assim no dia da inauguração em 1873. (Das coleções do Museu Henry Ford e Greenfield Village.)

O elevador é uma daquelas invenções cujo "efeito cascata" costuma ser esquecido. Pense na praticidade de qualquer edifício com mais de oito ou dez andares sem elevador. Então imagine uma cidade moderna sem prédios com mais de dez andares! Junto com o aço estrutural e o concreto armado, o elevador foi essencial para o desenvolvimento do arranha-céu moderno e, portanto, para a forma comum do centro urbano moderno.

O impacto prático do elevador foi quase igualado por seu impacto simbólico. Os $ 1880 foram anos de imenso crescimento urbano, e o influxo de recém-chegados às cidades incluía gente de carreira da classe média, bem como operários de fábrica. Com os valores das propriedades disparando nas cidades, as famílias de classe média não podiam pagar casas para uma única família. Os proprietários de prédios de apartamentos promoviam a moradia com anúncios de amenidades de "alta tecnologia":água quente e fria corrente, sistemas de telefone, gás central para cozinhar e iluminação, banheiros totalmente equipados e elevadores.

Além disso, com todas essas conveniências modernas, morar em um apartamento capturou a imaginação da classe média como a personificação de uma nova organização das tarefas domésticas. Os edifícios vinham com sistemas centralizados de aquecimento, ventilação e encanamento; alguns tinham cozinhas no porão que preparavam comida para moradores de apartamentos individuais; alguns até tinham um sistema de vácuo centralizado com bocais em cada cômodo conectado a uma bomba no porão.

O elevador foi até mesmo elogiado como um contribuinte para a democracia. Em um prédio equipado com elevador, não faz muita diferença em qual andar se vive; cada andar era igualmente acessível. Em contraste, na Europa, as famílias ricas geralmente ficavam nos andares intermediários, onde não precisavam subir muitos lances de escada. As famílias mais pobres geralmente ficavam confinadas no porão ou nos andares superiores.

William S. Pretzer

O cabo de içamento do elevador geralmente consiste em seis ou mais fios, cada um dos quais consistindo de uma série de fios de aço separados. Os fios podem ser torcidos em torno de um centro de cânhamo que serve como uma almofada e também contém um lubrificante.

Em uma instalação de tambor de elevação, um cabo de talha desce de um tambor de transmissão conectado ao motor de talha, em torno de um uma grande polia no topo do elevador, até uma segunda polia que sai do telhado do elevador e desce até o contrapeso. Em uma instalação de tambor de troca, o cabo segue do elevotor, para cima e uma vez ao redor de um tambor de transmissão conectado ao motor da talha, em seguida, bata no contrapeso.

Os motores elétricos de içamento são projetados especificamente para o serviço de elevadores e podem conduzir o tambor de içamento através de uma caixa de engrenagens, sendo que ambos são peças adquiridas.

O processo de fabricação

1. Os carros do elevador são construídos na fábrica do fabricante do elevador usando corte de metal padrão, soldagem e técnicas de conformação. Se os carros ficarem expostos às intempéries durante a construção, o acabamento interno poderá ser instalado após a conclusão da construção.
2. O resto do elevador é montado no local da construção. O projeto do edifício integra o poço do elevador desde o início, e o poço cresce à medida que o edifício é erguido. As paredes do poço são de concreto derramado, e a retidão do poço e A maioria dos elevadores usa contrapesos que igualam o peso do elevador mais 40% de sua carga nominal máxima. Este contrapeso reduz o peso que o motor deve levantar e garante que o elevador não caia fora de controle enquanto o cabo estiver intacto. outras dimensões são monitoradas cuidadosamente à medida que cada andar sobe.
3. Trilhos-guia, rampas de interruptor, escadas de serviço e equipamentos de suporte semelhantes são aparafusados ​​no poço depois que as paredes do poço estão concluídas, mas antes de o poço ser coberto.
4. Enquanto o poço ainda está aberto no topo, um guindaste levanta o contrapeso até o topo do edifício e o abaixa no poço ao longo dos trilhos.
5. O guindaste então levanta o carro do elevador e o insere parcialmente no poço. As rodas-guia conectam o carro aos trilhos-guia e o carro é cuidadosamente abaixado até o fundo do poço.
6. O poço é então coberto, deixando uma sala de máquinas acima do poço. O motor da talha, governador, controlador e outros equipamentos são montados nesta sala, com o motor localizado diretamente sobre a polia da cabine do elevador.
7. Os cabos do elevador e do regulador são amarrados e fixados, as conexões elétricas concluídas e o controlador programado.

Controle de qualidade

Cada instalação de elevador nos Estados Unidos deve atender aos padrões de segurança do American National Standards Institute e da American Society of Mechanical Engineers. Esses padrões podem ser incorporados aos códigos de construção locais ou os códigos locais podem ter seus próprios padrões de segurança. O estado deve inspecionar, avaliar e certificar cada instalação de elevador de passageiros antes de entrar em operação e deve inspecionar novamente regularmente depois disso.

O Futuro

Os elevadores não mudaram substancialmente em muitos anos e é improvável que mudem no futuro próximo. Os controles eletrônicos continuarão a melhorar de maneiras evolutivas e não muito dramáticas. Estão sendo desenvolvidos sistemas de controle que aprenderão com os padrões de tráfego anteriores e usarão essas informações para prever as necessidades futuras a fim de reduzir os tempos de espera. Os controles a laser estão começando a ser usados, tanto para medir a velocidade e a distância do carro, quanto para fazer a varredura do piso dos prédios em busca de passageiros em potencial.