Elevadores

2ª Lei de Newton, aplicação em elevadores

Um elevador ou ascensor é um dispositivo de transporte utilizado para mover bens ou pessoas verticalmente ou diagonalmente.

Em 1500 a.C., os egípcios já utilizavam rudimentares elevadores para elevar as águas do rio Nilo, através de tração animal e humana. A partir daí, com a Revolução Industrial, principalmente, essas formas de tração foram sendo substituídas pela energia do vapor e logo após, pela eletricidade.

O elevador moderno só apareceu em 1853, inventado pelo americano Elisha Graves Otis. Naquele ano, na feira mundial de Nova York, Otis demonstrou não só as facilidades de sua invenção como também a segurança, exibindo várias vezes a eficiência dos freios de emergência de um jeito radical: ele cortava os cabos com um machado quando estava a vários metros do solo.

Os primeiros elevadores eram muito lentos; para um passageiro alcançar o oitavo andar de um prédio, levava em média 2 minutos. Atualmente, alguns elevadores são capazes de atingir a velocidade de 550 m/min, o que significa dizer que são mais de 45 vezes mais rápidos do que os seus antecessores.

Os elevadores brasileiros começaram a ser fabricados em 1918. Era o cabineiro, girando uma manivela, que fazia com que o elevador subisse ou descesse. As portas eram abertas e fechadas manualmente.

Com a construção de edifícios mais altos, o transporte movido à manivela foi substituído por sistemas elétricos mais complexos que dispensavam o serviço dos cabineiros. Hoje em dia, os elevadores contam com modernos sistemas, que permitem grande conforto e segurança aos usuários.

Partes de um elevador

De modo geral podemos dividir um elevador em seis partes sendo elas:

• Casa de máquinas é o nome dado ao local onde normalmente são instalados os equipamentos de tração e o quadro de força que aciona o elevador. Com os Avanços tecnológicos, existem modelos de elevadores que dispensam a presença desta, ficando o motor apoiado nas guias (trilhos do elevador) e o quadro de comando embutido no último ou primeiro marco dependendo do fabricante;

• Cabina é o nome dado ao compartimento onde é transportada a carga;

• Contrapeso é uma parte fundamental do sistema e permite que a carga na cabina seja transportada e balanceada utilizando menos energia na operação;

• Caixa ou caixa de corrida é o nome dado ao local no interior do qual a cabina se desloca;

• Patamar ou pavimento é nome dado ao local através do qual a carga entra na cabina;

• Poço é o nome do local onde ficam instalados dispositivos de segurança (para-choques) para proteção de limite de percurso do elevador.

Um elevador só consegue subir e descer porque fica ligado a um contrapeso por meio de um sistema de polias e engrenagens. Para que essa operação seja possível, o contrapeso deve ter pelo menos 40% do peso da cabine e da capacidade máxima do elevador (se um elevador cheio pesar 1 000 kg, por exemplo, o contrapeso terá 400 kg). O resto da força que movimenta a cabine é o motor quem faz.

Esquema básico de funcionamento do elevador

A cabina é montada sobre uma plataforma, em uma armação de aço constituída por duas longarinas fixadas em cabeçotes (superior e inferior). O conjunto cabina, armação e plataforma denomina-se carro.

O contrapeso consiste em uma armação metálica formada por duas longarinas e dois cabeçotes, onde são fixados pesos (intermediários), de tal forma que o conjunto tenha peso total igual ao do carro acrescido de 40 a 50% da capacidade licenciada.

Tanto a cabina como o contrapeso deslizam pelas guias (trilhos de aço do tipo T), através de corrediças. As guias são fixadas em suportes de aço, os quais são chumbados em vigas, de concreto ou de aço, na caixa.

O carro e o contrapeso são suspensos por cabos de aço ou novos elementos de tração que passam por polias, de tração e de desvio, instaladas na casa de máquinas ou na parte superior da caixa.

O movimento de subida e descida do carro e do contrapeso é proporcionado pela máquina de tração, que imprime à polia a rotação necessária para garantir a velocidade especificada para o elevador. A aceleração e o retardamento ocorrem em função da variação de corrente elétrica no motor. A parada é possibilitada pela ação de um freio instalado na máquina.

Além desse freio normal, o elevador é dotado de um freio de segurança para situações de emergência. O freio de segurança é um dispositivo fixado na armação do carro ou do contrapeso, destinado a pará-los, de maneira progressiva ou instantânea, prendendo-os às guias quando acionado pelo limitador de velocidade. Sua atuação é mecânica. O limitador de velocidade, por sua vez, é um dispositivo montado no piso da Casa de Máquinas ou no interior da caixa, constituído basicamente de polia, cabo de aço e interruptor. Quando a velocidade do carro ultrapassa um limite preestabelecido, o limitador aciona mecanicamente o freio de segurança e desliga o motor do elevador.

Posicionamento dos componentes do elevador para projetos de edifícios sem casa de máquinas

A construção de edifícios sem casa de máquinas para instalação de elevadores se tornou possível para edifícios residenciais de médio porte e edifícios comerciais de pequeno porte e tráfego. Os equipamentos de tração passam a ser instalados na parte extrema superior da caixa enquanto os dispositivos de comando se distribuem pela cabina, botoeiras de chamadas dos pavimentos e interior do batente da porta do último pavimento. Nestas instalações o contrapeso está localizado normalmente ao lado, na caixa. O projeto de edifícios com elevadores que dispensam a construção de casa de máquinas proporciona maior versatilidade para o projeto arquitetônico, a possibilidade de ocupar o último pavimento com área de cobertura para os condôminos ou a construção de mais um pavimento tipo, observados os limites de altura da edificação de acordo com os códigos de edificações locais. A redução de custos e prazos de obra civil são fatores adicionais para a opção de execução de projetos nesta modalidade.

Segunda Lei de Newton

A segunda lei de Newton, também conhecida como o princípio fundamental da dinâmica, faz uma relação da resultante das forças aplicadas em um corpo com a aceleração exercida por ele.

Newton