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Racionalização do uso de energia em movimentação vertical
Considerações e possível soluções
Introdução
Apesar de estarmos saindo de um período de racionamento, esse problema
difilcimente nos abandonará se simplesmente esquecermos dele. Enquanto
novas hidrelétricas não forem construídas, novos métodos de produção de
energia implementados e novas formas de conservação criadas, teremos que
nos policiar para impedir que entremos novamente em uma crise como foi a do
ano passado (2001), a qual desacelerou nossa economia, diminuiu os
investimentos externos no nosso país e causou polêmicas sociais e políticas
por toda a extensão do território nacional.
O comércio e a indústria utilizam a maior parte da energia consumida e
com certeza são os maiores prejudicados quando as máquinas deixam de
funcionar e os computadores não ligam mais. Mesmo com a ajuda de geradores
e no-breaks, a disponibilidade de energia é importante e o seu consumo
custa caro. Dessa forma, são dados todos os motivos para que todos se
preocupem a todo momento na economia e utilização racional desse bem.
Os edifícios comerciais são centros onde se encontram diversas empresas
dos mais variados ramos de atividade, as quais, como qualquer outra, se
preocupam em gastar o mínimo possível e assim lucrar o máximo. Sendo assim,
é importante que a energia seja consumida por elas com moderação na medida
de sua necessidade. No caso específico de prédios comerciais, que
normalmente concentram 1 ou 2 empresas por andar, é importante se preocupar
com o consumo de energia do edifício, visto que quem paga por essa energia
é a própria empresa.
Nesse tipo de prédio, normalmente os maiores consumidores de
eletricidade são os elevadores e o ar refrigerado. Nesse estudo
discutiremos maneiras de impedir o uso desnecessário de energia nos
elevadores e criar soluções para reduzir ao máximo a utilização
desnecessária dessa, de forma a criar uma relação custo-benefício que seja
a melhor solução para esse problema.
Características do edíficio comercial
Para que não aconteça nenhum tipo de contradição em relação a
determinados edifícios comerciais de hoje em dia, que podem apresentar
variados tipo de necessidades e diversos picos de utilização dos
elevadores, vamos nos basear nas características abaixo durante todo a
apresentação, de forma que estabeleçamos uma média de utilização em um
edifício comercial padrão.
Com isso espera-se que seja possível adotar a idéia geral das soluções
apresentadas em qualquer edifício e em qualquer situação, logicamente que
com as devidas alterações a fim de adaptá-las aos casos específicos.
Características físicas do edifício:
Tipo de edifício: Comercial
Média de altura dos andares: 3 metros
Andares: 20
Número de elevadores: 4
Pessoas por andar: aproximadamente 50 (número de funcionários de
uma empresa)
Características da utilização dos elevadores:
Média de viagens diárias por pessoa: 6
Percurso médio de cada viagem: metade do percurso total do
elevador
Capacidade dos elevadores: 12 a 20 pessoas
O uso de energia em elevadores
Podemos dizer que a potência de um elevador médio (10HP) é equivalente
a 75 lâmpadas de 100W. O consumo de energia exato de um elevador , é um
cálculo complexo, pois envolve diversas variáveis: Tais como modelo e
características técnicas do equipamento; demanda (picos de partida) , tipo
de tráfego, carga que transporta em cada viagem, se os elevadores operam em
grupo ou individualmente, grau de conscientização dos usuários etc.
O consumo se deve principalmente a energia utilizada pelo motor de
tração. Também consomem, mas em menor escala, a luz da cabina, o
ventilador, operador de porta e o quadro de comando.
A seguir estão as estimativas de preço para um elevador de uso
residencial e, destacado, para uso comercial. Vale destacar que esses
valores são referentes a elevadores da mais baixa tecnologia.
"Tipo "Potência "kWh/mês "Custo (R$)1 "
"1) Ed. Residencial "7,5 KW "900 "194,77 "
"2) Ed. Comercial "15 KW "1057 "228,75 "
1 Base custo Kwh – Eletropaulo R$ 0,21641 – Custo calculado sem ICMS
Podemos ainda acrescentar:
Iluminação da cabina média 60 watts (geralmente entre 2 a 4
lâmpadas fluorescentes de 20 watts cada) permanentemente ligados o que
resultaria num consumo de 43 KWH por mês (R$ 7,75 sem sobretaxa).
Elevador em modo de espera ("stand by") o comando, se já for
eletrônico, consome apenas cerca de 20 W (ex modelo IFL-750 da
Infolev.) Já os comandos antigos que ainda utilizam reles consomem
varias vezes mais, mesmo quando parados
Enunciação do problema
"Racionalização do uso de energia na movimentação vertical num edifício
de escritórios."
Possíveis soluções
Abaixo apresentaremos as possíveis soluções encontradas para o problema
apresentado. Algumas dessa soluções com certeza podem ser descartadas logo
a primeira vista para certos casos, no entanto o objetivo aqui não é
descobrir a melhor solução e sim descobrir quais seriam as possíveis
soluções da questão.
1] Uso de escadas em determinados períodos
Em todo edifício comercial existem os períodos em que a utilização dos
elevadores aumenta e os que ela diminui. Em muitos casos, próximo às 8
horas o movimento é muito menor do que no período de almoço por exemplo
(aproximadamente das 11:00 as 14:00 horas). Nesses horários de menor
utilização, os elevadores poderiam ser desligados de forma reduzir o
consumo de energia elétrica. No entanto esse tipo de solução em
determinados edifícios não funcionaria devido a existência de pessoas
idosas, com deficiências físicas ou outros problemas que impossibilitem a
utilização das escadas. Nesse caso seria interessante manter um elevador
ligado para emergências.
2] Uso de escadas em período integral
Alguns edifícios comerciais com poucos andares podem optar pelo corte
do uso dos elevadores caso seja necessário. Após perceberem que o custo de
conservação de um elevador está sendo grande demais para o benefício que
ele está trazendo, muitos edifícios utilizam esse artifício para reduzir o
consumo de energia.
3] Instalação de elevadores com sistemas mais eficientes
Equipamentos mais modernos são bem mais eficientes e portanto reduzem o
consumo de energia significativamente. Portanto é importante considerar a
possibilidade de uma modernização dos equipamentos, especialmente se os
mesmos já tiverem mais de 20 anos.
Abaixo segue alguns sistemas e equipamentos que podem ser instalados
para realizar essa modernização.
Controle de tráfego entre vários elevadores. Ao se chamar o elevador
no térreo ou em qualquer andar, o sistema verifica qual dos elevadores
está mais próximo do andar onde foi feita a chamada e manda este atendê-
la. Dessa forma o consumo e o desgaste das peças é reduzido através da
racionalização do deslocamento de cada elevador.
Sistema de acionamento de motores mais eficientes. Novos modelos de
motores de tração chegam a economizar até 40% de energia em relação a
modelos antigos.
Controle inteligente de chamadas. O sistema detecta se alguém
inadivertidamente apertou mais de um botão dentro da cabine e atende
somente o primeiro ou o último comando. Assim as paradas inúteis em
diversos andares são evitadas e o consumo de energia é reduzido. Ex.:
crianças que brincando fazem o elevador parar em todos os andares.
Instalação de sistemas de Stand-by. O elevador, como muitos
computadores atuais, entra em um modo de consumo menor de energia se
não utilizado por um período pré-determinado de tempo, através de
desligamento de luzes, painéis, etc.
Verificação de lotação. Nesse caso, o sistema detecta se o limite
máximo de peso foi atingido e ignora novas paradas até que seja
possível aceitar novos passageiros.
4] Instalação de novos sistemas de elevadores
Atualmente no mercado existem novos sistemas de movimentação vertical
que, apesar de apresentarem custos mais elevados, reduzem o custo de
energia, além de apresentar novas tecnologias que podem ser um diferencial
nesse tipo de solução.
Elevadores com sistemas microprocessados. A fabricante OTIS, com sua
linha Elevonic apresenta esse tipo de elevador próprio para edifícios
comerciais, onde o controle de frequência e tensão são
microprocessados, oferecendo menor consumo de energia elétrica (até 40%
menor) e maior controle nas paradas em pavimentos.
Elevadores sem casa de máquinas. Essa é a mais nova inovação
produzida na área de elevadores. Além de disponibilizar para o
arquiteto e para o engenheiro a área onde deveria ser colocada a casa
de máquinas (já que essa é instalada na própria cabine do elevador),
esse sistema oferece o mais eficiente sistema de economia de energia
disponível. A OTIS apresenta a sua linha Gen2 com essa tecnologia,
enquanto que a Atlas Schindler possui o seu Smart MRL, cada qual
apresentando suas características de design e funções.
5] Desligamento de alguns elevadores em determinados períodos.
Através de uma pequena pesquisa, podem ser determinados horários em que
os elevadores são menos visados. Nesses períodos alguns dos elevadores do
edifício podem ser desligados a fim de reduzir o consumo e depois novamente
ligados quando o tráfego aumentar. Essa medida reduziria drasticamente o
consumo, visto que um elevador ligado já consome grande quantidade de
energia.
6] Instalação de elevadores que se movem apenas em determinados
andares.
Em edifícios comerciais, empresas maiores e com mais funcionários
costumam ter a necessidade de elevadores com maior frequência, enquanto que
empresas menores não. Dessa forma, a divisão dos andares do edifício entre
os mais visados e menos visados pode tornar a opção de elevadores que se
limitam a alguns andares viável. Dessa forma empresas que não apresentam
uma demanda muito grande de utilização podem ser acessíveis por apenas 1 ou
2 elevadores enquanto que as que apresentam maiores necessidades de
transporte pelo edifício terem a sua disposição um maior número.
7] Desligamento de algumas funções dos elevadores em certos períodos.
Durante certos períodos do dia, algumas funções dos elevadores podem
ser desligadas de forma a reduzir o consumo. Ventiladores, lâmpadas
internas, painéis podem ser desligados quando não estão sendo utilizados,
ou no caso dos ventiladores, programados para se ligarem automaticamente
atendendo a uma determinada programação. Apesar de representar um
diminuição muito pequena no consumo, se comparada a possibilidade de
desligar o elevador completamente, esta solução pode ser a mais viável para
edifícios que não encontram outra possibilidade e precisam reduzir os
gastos com energia.
8] Instalação de diferentes tipos de elevadores.
Se durante a utilização diária do edifício os elevadores são usados
muitas vezes para o transportes de cargas pesadas, pode-se optar pela
instalação de um elevador específico para esse tipo de transporte, que seja
mais simples que os demais utilizados pelas pessoas. Dessa forma pode-se
gastar menos utilizando sistemas que só requerem uma grande tração para as
cargas pesadas e sistemas normais de elevadores para os usuários.
9] Verificação do nível de utilização anterior à instalação
Em muitos casos vemos que diversos elevadores ficam ligados e
funcionando ociosamente com o passar do tempo. Isso é resultado de uma
falha no cálculo de utilização e demanda de elevadores no edifício. Esse
desperdício de energia pode ser solucionado com uma pesquisa intensa sobre
as prováveis necessidades das empresas e consequente melhor escolha do
sistema a ser adotado.
10] Uso de elevadores hidráulicos
Desenvolvidos para edifícios comerciais baixos e com pouca demanda de
tráfego, os elevadores hidráulicos apresentam funcionamento mais silencioso
e facilidades para uma eventual falta de energia, como resgate automático
de passageiros presos, além de apresentarem um consumo menor que os
elevadores com engrenagens. Nesse sistema, a OTIS produz a sua linha HDI
Comercial.
Solução paralela e imprecindível – Conscientização dos usuários
Nesse contexto torna-se imprescindível que os usúarios sejam informados
e conscientizados dos problemas que o uso inadequado dos elevadores podem
causar. Podem ser tomadas medidas muito simples que podem melhorar muito a
utilização de energia.
1] Ao se chamar o elevador em um andar onde há mais de um botão (para
subir e descer), apertar somente um, de forma a evitar o deslocamento
desnecessário do segundo elevador.
2] Se é possível chamar apenas um dos elevadores, chamar apenas um
elevador, pois apesar da economia de tempo de chamar mais de um, o
deslocamento dos elevadores não utilizados é um gasto desnecessário de
energia elétrica.
3] Dentro da cabine, dar o comando somente para o andar desejado.
4] Se possível, utilizar as escadas para subir ou descer até dois
andares.
Edifícios comerciais que não contam com ascensoristas podem organizar a
subida das pessoas nos horários de grande demanda dos elevadores, de forma
a maximizar a utilização do elevador através de menos viagens e portanto
menos energia gasta.
Custos de instalação, manutenção e consumo de energia
Custos de instalação e manutenção
O custo de instalação de um elevador ou de um sistema de elevadores,
principalmente em um edifício comercial depende de vários fatores. Entre
esses fatores podemos citar número de elevadores, sistema implantado,
programação, custo de manutenção, layout externo e interno, modelo do
elevador (por exemplo elevadores internos e panorâmicos), que por sua vez
dependem da decisão de arquitetos, engenheiros e da viabilidade da
instalação. Assim fica muito difícil estimar o preço para uma instalação
padrão. No entanto, ao se escolher uma alternativa para a racionalização do
uso de energia elétrica, deve-se levar em conta com certeza o preço, pois
em muitos sistemas, por mais econômicos que sejam, às vezes não possuem uma
instalação economicamente viável para o edifício.
Estima-se que o custo de instalação de um novo elevador em um edíficio
comercial padrão atual fica em torno de R$ 50.000,00. Esse valor pode
variar dependendo da variação nos fatores citados acima. Devido a esse
fato, muitas empresas costumam enviar consultores às obras antes de
informar um orçamento ao cliente de forma a fornecer dados o mais claros
possíveis.
A manutenção dos elevadores tende a ficar cada vez menos necessária com
o advento de novas tecnologias, no entanto nunca é dispensável a fim de
evitar acidentes. O desgaste das peças ocorre em qualquer máquina em maior
ou menor escala e esse tipo de problema é normalmente resolvido com
checagens em tempos pré determinados pela empresa que instalou os
elevadores do edíficio.
Custos de consumo elétrico
O consumo elétrico dos elevadores depende da tecnologia utilizada, do
número de paradas por período de tempo, quantidade de pessoas em cada
viagem (capacidade da cabina), número de andares do edifício e
principalmente do tipo de edifício. A mudança tecnologia utilizada
representa grande parte desse consumo. Elevadores novos tendem a consumir
bem menos energia que antigos devido a novos projetos de construção e novos
conceitos de instalação. Por mais revolucionárias que as tecnologias sejam
(como por exemplo os elevadores sem casa de máquinas), o custo com energia
sempre tem importância majoritária na decisão de instalação ou não, não
somente pela relação custo/benefício mais favorável, mas também por causa
dos problemas que elevadores podem apresentar numa eventual falta de
energia.
Abaixo segue uma tabela de consumo elétrico e custo para os elevadores
da fabricante OTIS, que pode muito bem servir de referência para elevadores
com tecnologias semelhantes.
"Características do Equipamento "Consumo (kWh/mês) "Custo "
" " "(R$)1 "
"Consumo Gen2 - Elevador sem casa de "Por elevador"470 "101,71 "
"máquina (Tecnologia atual) " " " "
" "Total "1878 "406,42 "
"Consumo frequência variável - Máq. s/ "Por elevador"604 "130,71 "
"engrenagem (Tecnologia atual) " " " "
" "Total "2415 "522,63 "
"Consumo frequência variável - Máq. c/ "Por elevador"650 "140,67 "
"engrenagem (Tecnologia atual) " " " "
" "Total "2601 "562,88 "
"Consumo corrente alternada - Máq. c/ "Por elevador"929 "201,04 "
"engrenagem (Tecnologia antiga) " " " "
" "Total "3715 "803,96 "
"Consumo Hidráulico "Por elevador"929 "201,04 "
" "Total "3715 "803,96 "
"Consumo corrente contínua - Máq. s/ "Por elevador"845 "182,87 "
"engrenagem (Tecnologia antiga) " " " "
" "Total "3381 "731,68 "
"Consumo corrente contínua - Máq. c/ "Por "1057 "228,75 "
"engrenagem (Tecnologia antiga) "elevador " " "
" "Total "4226 "914,55 "
1 Base custo Kwh – Eletropaulo R$ 0,21641 – Custo calculado sem ICMS
Pela tabela pode-se comprovar o que foi dito acima. Elevadores com uma
tecnologia ultrapassada gastam mais que os mais recentes. A única
discrepância a regra fica por conta dos elevadores hidráulicos em relação a
elevadores com tecnologia antiga funcionando em corrente alternada, onde os
dois tipos apresentam praticamente os mesmos números. No entanto isso de se
esperar, visto que elevadores hidráulicos utilizam um sistema totalmente
diferente dos elevadores mecânicos e são destinados a edíficios com altura
reduzida.
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Smart MRL
OTIS Gen2
Esquema padrão de funcionamento de um elevador
