Hva forklarer nytten av forskningsresultatene?

Nos grandes centros urbanos mais populosos como Nova York ou Tóquio, é extremamente caro a expansão de espaços rentáveis em grandes edifícios. Entretanto, quanto

mais largo e maior for o edifício, mais elevadores são requeridos para manter aceitável o tempo de espera para o despacho. [5]

O aumento do interesse dos grandes edifícios ou “arranha-céu”, na possibilidade de exceder os 600m de altura, inspira as empresas de elevadores a intensificar os esforços em pesquisas de tecnologias alternativas, fazendo essas empresas investirem para desenvolver novos conceitos de transporte vertical.

No sistema de transporte vertical em arranha-céu são discutidos vários temas que têm importância na definição deste. Tais como:

• Configuração do transporte com o de fluxo de tráfego dentro e entre os edifícios. • Diversidade na capacidade do edifício de incorporação do residencial, comercial e

funções de serviço.

• Uso de sistemas alternativos de transporte (elevador com cabo, elevador sem cabo, escadas rolantes).

• Alto grau de confiança, segurança e resgate dos passageiros.

• Conforto na viagem (mudança da pressão do ar, vibração, deslocamento vertical e horizontal e tempo de viagem).

• Propulsão do elevador, direção, freios, consumo de energia, controle e comunicação.

Nos novos arranha-céus agregam-se novos problemas de construção de elevadores de alta velocidade:

• Oscilações verticais. • Oscilações horizontais. • Ruído.

• Limitações devido ao uso do cabo.

Os sistemas com cabos de aço longos, fazem com que pequenos distúrbios apareçam, devido a um pequeno ripple produzido pela máquina de tração, causando oscilações. Essas vibrações podem favorecer a amplificação da oscilação na cabina, quando o distúrbio ocorre na freqüência natural do sistema. Em alguns casos essa trepidação pode desestabilizar o sistema que controla a velocidade do elevador.

A oscilação horizontal do elevador pode ser causada pela curvatura ou imperfeições em suas junções nos trilhos guias. Já o ruído acontece devido às corrediças de rolos (É uma corrediça na qual são usados roletes que giram sobre as guias) sobre as guias e o ruído do vento (ar passando através da cabina em deslocamento).

O limite de c omprimento do passadiço é imposto devido à massa do cabo, da resistência e pode ser considerado em função de cinco variáveis:

1- Fator segurança. 2- Resistência do cabo.

3- Massa do cabo por unidade de comprimento. 4- Número de cordas preso a cabina.

5- Massa da cabina.

Assim segundo [6], na situação mais favorável um elevador com cabo, alcança aproximadamente 1200m, baseado numa configuração de 10 cabos presos à cabina com 320kN de força, e a massa do cabo por unidade de 2,14 Kg/m.

O elevador sem cabo com múltiplas cabinas em um passadiço pode ser uma solução prática para arranha-céus acima de 1000m. O primeiro fato importante é que a tecnologia de elevadores com cabo possa não ser a solução para essa altura devido à resistência do cabo. Outro problema é que no sistema com elevador a cabo, é necessário o uso de skylobbies (andares intermediários onde as pessoas podem mudar de um elevador expresso, para um elevador local que pode parar em cada andar dentro de um segmento do edifício), que irão consumir muito espaço físico da construção. Uma análise feita pela Mitsubishi Corporation [6] demonstrou que aproximadamente 30% do espaço total em um edifício de 100 andares deve ser dedicado aos elevadores, incluindo seus passadiços, halls e casa de máquinas.

O uso do sistema de elevador sem cabo está sendo considerado como promissor para estes tipos de problemas. Ele eliminaria a suspensão por cabos e junto com isso, os problemas de oscilação (vertical e horizontal) e a resistência do cabo. E com a possibilidade de se utilizar em apenas um passadiço para múltiplas cabinas, ocorrendo uma economia no fator de ocupação, podendo se reduzir de 65 a 80% o espaço necessário em relação a sua contrapartida com cabo. [5]

estão instalando protótipos de sistemas sem cabo, pois a partir de 2800m de profundidade o sistema de cabos não suporta seu próprio peso e a da carga útil juntos. [5]

Para uma melhor análise das vantagens do uso de um sistema sem cabo, pode-se analisar a eficiência do elevador. Para este critério o cálculo da eficiência é feito através da 1.1. [7] . )g m m (m g m P P cabo 1 1 inm outm ⋅ + + ⋅ ⋅ = = _(1.1)

Onde P_outm é a potência mecânica requerida para içar a carga útil, P e a potência _inm mecânica total requerida para operar o sistema, m e a massa da carga útil, m a massa da ₁ cabina, m_caboa massa dos cabos, g a aceleração da gravidade e a velocidade linear.

Assumindo uma velocidade constante de operação e desprezando o atrito, a eficiência de um sistema com cabo e expressa na equação 1.2 e para o sistema sem cabo é expressa em 1.3. [7] . ) m m (m m cabo 1 1 cabo com + + = _(1.2) . m) (m m 1 1 cabo sem + = (1.3)

Assumindo que a massa da cabina e da carga útil são as mesmas, a eficiência do sistema torna-se inteiramente dependente da massa dos cabos.

Assim quanto mais alto ou profundo for o passadiço, maior o comprimento do cabo e conseqüentemente maior será sua massa.

Um gráfico da eficiência em função da altura pode ser obtido a partir das equações 1.2 e 1.3, onde m_cabo =0,25⋅ ⋅ ⋅ _cabo⋅d2cabo⋅l_cabo, onde é a massa específica do aço e cabo,dcabo, e lcabo são respectivamente, o número de cabos em paralelo, diâmetro e o

comprimento do cabo. Assim pode ser visto na figura 1.8, onde podemos ver que a eficiência do elevador com cabo, a partir de uma determinada altura começa a cair tendendo a zero a partir de 2800m enquanto em sua contrapartida, no elevador sem cabo permanece constante.

A desvantagem do uso do elevador sem cabo em relação ao elevador com o cabo, vem na economia de energia, pois o uso do contrapeso faz com que a máquina de tração necessite deslocar apenas a diferença das massas, ou seja, a massa do contrapeso menos à massa da carga útil. Enquanto o sistema sem cabo deve içar sempre o conjunto inteiro das massas. Sendo assim o consumo de energia para um elevador de cabo para um menor percurso é melhor que o consumo de um elevador sem cabo.

Fig. 1.8 Comparação entre as eficiências do elevador com e sem cabo. [5]