Elevadores de carga: tudo o que você precisa saber antes de comprar, instalar ou manter um

O que são os elevadores de carga e como eles diferem dos elevadores de passageiros

Elevadores de carga - também chamados de elevadores de carga, elevadores de mercadorias ou elevadores industriais - são sistemas de transporte vertical projetados especificamente para mover cargas pesadas, paletes, equipamentos e materiais entre andares de um edifício, em vez de transportar pessoas como função principal. Enquanto um elevador de passageiros é projetado em torno do conforto humano, qualidade de condução suave e acabamentos internos estéticos, um elevador de carga é construído em torno da capacidade de carga, durabilidade estrutural e resistência ao abuso mecânico do uso comercial e industrial diário – entrada de empilhadeira, carregamento de paleteiras, impacto de carrinhos e carrinhos e as demandas contínuas de ciclismo de operações de armazém e fabricação.

A distinção entre um elevador de carga e um elevador de passageiros é mais profunda do que a diferença óbvia no tamanho e acabamento da cabine. Os elevadores de carga são classificados separadamente de acordo com códigos de construção e padrões de elevadores - nos Estados Unidos sob ASME A17.1/CSA B44, e na Europa sob EN 81-1 e EN 81-2 - com seus próprios requisitos específicos para carga nominal, construção de cabine, tipo de porta, design de portão e uso permitido. Um elevador de carga é classificado com base no que transporta e como é carregado: Classe A cobre carga geral, Classe B cobre veículos motorizados, Classe C cobre caminhões industriais (empilhadeiras e porta-paletes) e Classe C3 cobre as aplicações industriais mais pesadas onde cargas concentradas de veículos pesados ​​criam carga localizada no piso que destruiria uma plataforma de elevador de passageiros padrão em um único uso.

Compreender esta estrutura de classificação é o primeiro passo na seleção do elevador de carga certo para uma aplicação específica – um armazém que carrega uma palete de 3.000 kg por empilhadeira tem requisitos estruturais fundamentalmente diferentes de um armazém de varejo que carrega manualmente prateleiras de roupas, mesmo que ambos possam descrever sua necessidade como um "elevador de carga". A classe de carga, a construção do piso, as dimensões da abertura da porta e os requisitos do sistema de segurança diferem substancialmente entre esses dois cenários, e especificar a classe errada de equipamento é uma conformidade com o código e uma falha de segurança, independentemente de o número de capacidade nominal na placa de identificação parecer adequado.

Tipos de: sistemas de tração, hidráulicos e de acionamento de tambor

Elevadores de carga são fabricados em três configurações principais de sistema de acionamento – tração elétrica, hidráulica e acionamento de tambor – cada uma adequada para diferentes combinações de altura de deslocamento, capacidade de carga, velocidade de deslocamento e ambiente de instalação. A seleção do sistema de acionamento tem implicações em cascata para os requisitos da sala de máquinas, consumo de energia, custo de instalação e perfil de manutenção a longo prazo da instalação.

Elevadores de carga de tração elétrica

Os sistemas de tração elétrica usam um motor com ou sem engrenagens para acionar uma roldana sobre a qual passam cabos de aço - uma extremidade presa ao carro e a outra a um contrapeso. O contrapeso compensa aproximadamente 40–50% do peso do carro mais uma parte da carga nominal, reduzindo a potência necessária do motor e melhorando a eficiência energética. Os elevadores de carga de tração são a escolha preferida para edifícios de médio a alto porte e aplicações de alta velocidade de deslocamento. Eles são capazes de atingir velocidades de deslocamento de 0,5 a 2,5 m/s e alturas de deslocamento de alguns andares até 100 metros ou mais em instalações industriais de armazéns altos. As máquinas de tração com engrenagens utilizam caixa de engrenagens sem-fim ou helicoidal entre o motor e a polia, proporcionando alto torque com menor custo; As máquinas de ímã permanente sem engrenagens eliminam totalmente a caixa de engrenagens, produzindo um acionamento mais suave, silencioso e com maior eficiência energética, cada vez mais especificado em novas instalações de elevadores de carga, onde as metas de desempenho energético fazem parte das especificações do edifício.

Elevadores hidráulicos de carga

Os elevadores de carga hidráulicos usam uma bomba e um cilindro de óleo para levantar e abaixar o carro - empurrando o carro para cima pressurizando o óleo no cilindro e baixando-o pela liberação controlada de óleo de volta ao reservatório sob a gravidade. Os sistemas hidráulicos são caracterizados pela sua capacidade de transportar cargas muito pesadas – capacidades de 5.000 a 50.000 kg são alcançáveis ​​– a velocidades de deslocamento relativamente baixas de 0,1–0,5 m/s, tornando-os ideais para aplicações baixas com cargas pesadas ou irregulares. Eles não exigem contrapeso ou sala de máquinas suspensa, simplificando os requisitos estruturais e tornando-os atraentes para instalações de modernização em edifícios sem poço de elevador existente. As principais limitações dos elevadores de carga hidráulicos são o seu maior consumo de energia em comparação com os sistemas de tração com contrapeso (a bomba levanta todo o carro e o peso da carga em cada viagem ascendente), a exigência de um cilindro subterrâneo em projetos de êmbolo direto e o risco ambiental de vazamento de óleo hidráulico em instalações próximas a ambientes sensíveis à água. Projetos hidráulicos sem furos que usam configurações de êmbolo telescópico ou hidráulico com cabo evitam a necessidade de cilindros subterrâneos e são o padrão para novas instalações de elevadores hidráulicos de carga na maioria dos mercados.

Elevadores de carga com movimentação de tambor

As talhas de acionamento de tambor usam um motor elétrico para enrolar os cabos da talha em um tambor, em vez de passá-los sobre uma roldana. Isso elimina o contrapeso e permite que o sistema seja mais simples na configuração, mas limita a altura prática de deslocamento à capacidade do cabo do tambor – normalmente de 20 a 30 metros no máximo. Os sistemas de acionamento de tambor são comuns em monta-cargas, pequenos elevadores de serviço e talhas de produtos industriais de baixa altura, onde a simplicidade e o baixo custo superam as vantagens de eficiência dos sistemas de tração com contrapeso. Eles também são usados ​​em aplicações especializadas, como sistemas de elevadores de navios e guinchos de minas, onde a geometria específica da instalação torna os sistemas de roldanas de tração impraticáveis.

Capacidade de carga, tamanho da plataforma e configuração da porta: as três especificações principais

Três especificações definem a capacidade operacional de um elevador de carga mais do que qualquer outra: a capacidade de carga nominal, as dimensões da plataforma (piso da cabine) e a configuração de abertura da porta. Esses três parâmetros são interdependentes: uma plataforma dimensionada para entrada de empilhadeira requer uma largura de abertura de porta que acomode a empilhadeira, além de espaço livre em ambos os lados, e a construção do piso deve suportar as cargas concentradas por eixo da empilhadeira carregada, que podem ser várias vezes maiores que a carga distribuída do peso nominal da carga na plataforma.

Tipos de portas e portões para elevadores de carga

As entradas dos elevadores de carga utilizam conjuntos de portas e portões mais pesados e robustos do que os elevadores de passageiros para suportar o abuso físico das operações regulares de carregamento. Portas bipartidas verticais — que abrem dividindo-se em uma seção superior e inferior que se retraem para a parte superior e para o poço — fornecem a maior abertura livre para o menor requisito de espaço horizontal, tornando-as padrão para aplicações de entrada de empilhadeiras onde toda a largura da plataforma deve ser acessível. As portas deslizantes horizontais funcionam como portas de elevador convencionais, mas são construídas com estruturas mais pesadas e painéis resistentes a impactos para lidar com o impacto de carrinhos e paletes. Portões dobráveis ​​operados manualmente são usados ​​em elevadores de carga de baixo custo em aplicações onde o carregamento é feito manualmente ou em carrinho manual - eles exigem que o usuário abra e feche o portão manualmente, o que é aceitável em aplicações leves de varejo ou restaurantes, mas inadequado para ambientes industriais de alto ciclo, onde a fadiga do operador e as restrições de tempo de ciclo exigem portas operadas eletricamente. Todas as portas do elevador de carga devem incluir contatos de porta com classificação de carga e mecanismos de travamento que impeçam a abertura da porta enquanto o elevador estiver em movimento e impeçam o movimento enquanto a porta estiver aberta – o mesmo requisito funcional dos elevadores de passageiros, mas construídos para suportar cargas mecânicas muito mais altas.

Principais indústrias e aplicações para elevadores de carga

Os elevadores de carga atendem a uma ampla variedade de tipos de edifícios e indústrias, e os requisitos específicos de desempenho – capacidade de carga, taxa de ciclo, configuração da porta, construção do piso e recursos de segurança – variam significativamente entre os setores. Compreender os casos de uso dominantes para cada setor ajuda a identificar quais especificações de elevadores de carga são mais críticas para um determinado projeto.

Centros de Armazenagem e Distribuição

Instalações de armazéns multiníveis e centros de distribuição são o ambiente de maior demanda para elevadores de carga. Os elevadores nessas configurações lidam com cargas de paletes montadas em empilhadeiras de 1.000 a 2.500 kg várias vezes por hora, 24 horas por dia em instalações de operação contínua. O ciclo de trabalho – o número de partidas por hora e a porcentagem da carga nominal transportada em cada viagem – é muito maior em um centro de distribuição do que em praticamente qualquer outra aplicação. Elevadores de carga Classe C com piso de plataforma em aço temperado, capacidade de carga por eixo adequada para empilhadeiras e portas bipartidas acionadas por energia totalmente automáticas são a especificação padrão. Em instalações de sistemas automatizados de armazenamento e recuperação (ASRS), módulos de elevação vertical e sistemas de transporte de mercadorias para pessoas geralmente integram mecanismos de elevador de carga personalizados dentro da estrutura de armazenamento, em vez de usar produtos de elevador convencionais.

Edifícios comerciais e de varejo

Lojas de departamentos, supermercados, shopping centers e edifícios comerciais de uso misto utilizam elevadores de carga para movimentar mercadorias das docas de recebimento e áreas de armazenamento para andares de vendas, praças de alimentação e áreas de serviço, sem usar a capacidade dos elevadores de passageiros ou criar conflitos de segurança entre o manuseio de mercadorias e o tráfego de clientes. Os elevadores de carga de varejo normalmente operam no serviço de carga geral Classe A com taxas de ciclo mais baixas do que as aplicações industriais, mas exigem uma integração cuidadosa com a circulação arquitetônica do edifício – o núcleo do elevador de carga deve ser acessível a partir do corredor de serviço em todos os andares, permanecendo segregado das áreas voltadas para o cliente. Muitos ambientes de varejo também exigem que o elevador de carga atenda a uma área de recebimento de subsolo ou subsolo, o que significa que a profundidade do poço e a geometria geral do poço devem acomodar deslocamentos abaixo do nível do solo, o que adiciona complexidade estrutural ao projeto da fundação do edifício.

Instalações de produção de alimentos e cadeia de frio

Plantas de processamento de alimentos, instalações frigoríficas e cozinhas comerciais exigem elevadores de carga construídos para ambientes úmidos, corrosivos e com temperatura controlada, para os quais os elevadores industriais padrão não são projetados para lidar. Interiores de cabine em aço inoxidável, componentes elétricos selados classificados para limpeza por lavagem, plataformas de drenagem antiderrapantes e especificações de materiais em conformidade com HACCP são requisitos padrão para instalações de elevadores de carga de qualidade alimentar. Os elevadores de carga para armazenamento a frio enfrentam o desafio adicional de engenharia de operar de forma confiável em temperaturas de -30 °C a 5 °C, o que requer lubrificantes especiais, compartimentos de eixo aquecidos em alguns climas e sistemas de portas que não congelem ou percam a integridade da vedação ao alternar entre zonas de temperatura.

Hospitais e instalações de saúde

Os hospitais usam elevadores de serviço dedicados – classificados como elevadores de carga de acordo com os códigos de construção, mas projetados de acordo com padrões específicos do hospital – para transportar roupas de cama, resíduos, carrinhos de serviço de alimentação, suprimentos farmacêuticos, equipamentos médicos e camas entre andares, sem congestionar os bancos de elevadores clínicos e de passageiros. Os elevadores de serviço hospitalar devem acomodar dimensões de macas e camas (normalmente exigindo uma profundidade mínima de cabine de 2.400 mm e largura de porta de 1.800 mm), operar com vibração mínima para evitar perturbações aos pacientes e equipamentos sensíveis, e incluir superfícies internas compatíveis com desinfecção. Em instalações hospitalares de maior dimensão, elevadores dedicados são especificados para tipos de serviço específicos – resíduos e roupa suja tratados em elevadores separados do serviço de alimentação e do abastecimento limpo – refletindo os protocolos de controlo de infeções que regem os fluxos de materiais nos edifícios de saúde.

Sistemas de segurança e requisitos regulamentares para elevadores de carga

Os elevadores de carga estão sujeitos a códigos de segurança abrangentes que regem todos os aspectos de seu projeto, instalação, inspeção e manutenção. Como os elevadores de carga normalmente operam sem um atendente dedicado, transportam cargas que podem se deslocar ou cair e, na maioria dos casos, são acessados ​​por trabalhadores e não por membros do público em geral, seus requisitos de sistema de segurança são rigorosos e específicos da aplicação. A não conformidade com os códigos de elevadores aplicáveis ​​não é uma questão administrativa menor — constitui uma violação do código de construção que pode resultar na retirada de serviço do elevador, responsabilidade legal significativa se ocorrer um incidente e, em algumas jurisdições, responsabilidade criminal para proprietários e gerentes de edifícios que conscientemente permitem a operação de equipamentos não conformes.

Dispositivos de segurança essenciais em todos os elevadores de carga

• Governador de segurança e segurança do carro: O regulador é um dispositivo sensor de velocidade que aciona a segurança do carro – um mecanismo de freio mecânico que fixa os trilhos guia – se o carro exceder um limite definido de excesso de velocidade. Isto evita a queda livre em caso de falha do cabo de elevação ou mau funcionamento do sistema de acionamento e é necessário em todos os elevadores de carga com tração e acionamento por tambor.
• Tampão de poço: Amortecedores de absorção de energia no poço do elevador param o carro com segurança se ele descer abaixo do patamar mais baixo. Amortecedores óleo-hidráulicos são necessários para elevadores acima de uma velocidade nominal definida; amortecedores de mola são permitidos para aplicações de baixa velocidade.
• Dispositivo de sobrecarga: Impede que o elevador opere quando a carga na cabine exceder a capacidade nominal. Obrigatório em todos os elevadores de carga — sobrecarregar um elevador de carga é uma das causas mais comuns de falha mecânica em ambientes de armazém.
• Intertravamentos de portas e contatos do portão do carro: Impedir o movimento da cabina com qualquer porta de patamar ou portão da cabina na posição aberta e evitar a abertura da porta de patamar a partir do lado de patamar quando a cabina não estiver presente e nivelada nesse piso.
• Iluminação e comunicação de emergência: Iluminação de emergência alimentada por bateria e um sistema de comunicação bidirecional (intercomunicador ou telefone) são necessários no carro para permitir que pessoas que possam estar presas se comuniquem com a equipe de emergência.
• Nivelamento automático: Garante que o piso do carro esteja nivelado com o piso de pouso dentro de tolerâncias definidas (normalmente ±6 mm) para evitar riscos de tropeços para pedestres e para permitir a entrada suave de equipamentos com rodas sem impacto ou travamento.

Requisitos periódicos de inspeção e teste

Na maioria das jurisdições, os elevadores de carga devem ser inspecionados e testados por um inspetor de elevadores licenciado em intervalos regulares – anualmente em muitos estados dos EUA e países europeus, com inspeções mais frequentes exigidas em aplicações comerciais e industriais de alto ciclo. A inspeção abrange tanto a funcionalidade do dispositivo de segurança (teste de disparo do governador, teste de buffer, verificação de intertravamento da porta) quanto a condição mecânica dos cabos de elevação, roldanas, freios e sapatas-guia. Um certificado de inspeção deve ser exibido dentro ou ao lado do elevador, e o proprietário do edifício é responsável por garantir que a certificação de inspeção atual seja mantida. Operar um elevador de carga sem um certificado de inspeção atualizado é uma violação do código na maioria das jurisdições e anula qualquer cobertura de seguro para incidentes envolvendo o elevador.

Planejando a instalação de um elevador de carga: requisitos de poço, poço e sala de máquinas

A instalação de um elevador de carga requer uma coordenação cuidadosa entre o projetista do elevador, o engenheiro estrutural, o arquiteto e o empreiteiro desde os primeiros estágios do projeto do edifício. O poço, o poço, o vão superior e a casa de máquinas são elementos estruturais do edifício que não podem ser facilmente modificados após a construção - um poço de elevador dimensionado para um carro de 2.000 kg não pode ser ampliado para acomodar um elevador com entrada de empilhadeira de 5.000 kg sem uma grande demolição estrutural e reconstrução. Acertar os requisitos espaciais na fase de projeto é o fator mais importante em um projeto de elevador de carga que atenda aos seus requisitos operacionais.

Dimensões e folgas do eixo

O poço do elevador (eixo) deve ser dimensionado para acomodar a plataforma do carro, além das folgas necessárias em todos os lados — normalmente 75–150 mm em cada lado e parte traseira entre o carro e a parede do poço, e folgas maiores no caminho de deslocamento do contrapeso. O poço deve ser estruturalmente independente da estrutura circundante do edifício em termos de isolamento de vibração para aplicações sensíveis, e deve ser cercado por paredes com classificação de resistência ao fogo correspondente à classificação de incêndio do conjunto piso/teto do edifício. A carga do piso do poço no poço deve ser projetada para suportar a carga de impacto do engate de segurança do carro durante um evento de excesso de velocidade - uma carga dinâmica significativamente maior que o peso estático do carro e a carga máxima, normalmente calculada como 4 a 6 vezes a carga estática para fins de projeto de dispositivo de segurança.

Profundidade do poço e folga aérea

A profundidade do poço – a distância do nível mais baixo do piso de patamar até a parte inferior do poço – deve acomodar a altura do amortecedor mais a folga necessária entre a soleira do carro e o piso do poço quando o carro está apoiado no amortecedor totalmente comprimido. As profundidades mínimas do poço para a maioria dos elevadores de carga variam de 1.200 mm a 2.500 mm, dependendo da velocidade nominal e do peso do carro. A folga superior - a distância do nível do piso superior até a estrutura suspensa acima da roldana ou do piso da sala de máquinas - deve acomodar o deslocamento completo do carro acima do patamar superior, mais a folga necessária para o estiramento do cabo, a folga superior do carro e a folga do piso da sala de máquinas. Em sistemas de elevadores de tração, os requisitos de espaço aéreo de 4,5 a 6,0 metros acima do patamar superior são típicos para a maioria das aplicações de elevadores de carga.

Localização e requisitos da sala de máquinas

Os elevadores de carga de tração tradicionais exigem uma sala de máquinas – um espaço fechado dedicado que abriga a máquina de elevação, o controlador e o regulador – localizada diretamente acima do poço do elevador. O piso da sala de máquinas deve ser projetado para suportar as cargas estáticas e dinâmicas da máquina e da roldana, que para grandes elevadores de carga podem ser de 50.000 a 200.000 N concentradas na área da base da máquina. A sala de máquinas deve ser acessível para manutenção, ter ventilação adequada para manter o equipamento dentro dos limites de temperatura especificados pelo controlador e pelo fabricante da máquina, e ter espaço suficiente ao redor de todos os equipamentos para acesso seguro para manutenção. Os projetos de elevadores de tração sem casa de máquinas (MRL) montam a máquina na altura livre do poço e eliminam a sala de máquinas separada, mas os sistemas MRL têm capacidade de carga mais limitada do que os sistemas convencionais de sala de máquinas e não estão disponíveis em toda a gama de tamanhos e velocidades de elevadores de carga - particularmente para aplicações de entrada de empilhadeiras Classe C, onde os tamanhos maiores de máquinas necessários não se enquadram nas configurações MRL padrão.

Manutenção e confiabilidade a longo prazo de elevadores de carga industriais

Um elevador de carga em um armazém ou centro de distribuição pode completar de 50 a 200 ciclos operacionais por dia – uma contagem de ciclos anuais de 15.000 a 70.000 viagens que excede em muito o ciclo de trabalho da maioria das instalações de elevadores de passageiros. Nesta taxa de ciclo, o desgaste dos componentes acumula-se rapidamente, e um programa de manutenção que possa ser adequado para um elevador de serviço predial de baixa utilização deixará itens de desgaste críticos sem solução até que produzam uma avaria. Estabelecer um programa de manutenção compatível com a taxa real do ciclo operacional — e não apenas com o intervalo mínimo de inspeção exigido pelo código — é o fator mais importante para alcançar um desempenho confiável a longo prazo de um elevador de carga industrial.

• Cordas de elevação: Os cabos de aço em elevadores de carga de tração desgastam-se nos pontos de contato das roldanas e devem ser substituídos quando os fios quebrados por comprimento de torção atingirem os critérios de descarte definidos pelo código. Em aplicações de ciclo alto, intervalos de substituição do cabo de 3 a 5 anos são comuns, versus 7 a 10 anos para instalações de ciclo baixo. A lubrificação dos cabos com o tipo de lubrificante correto — nem excessivamente lubrificado (o que causa deslizamento na polia motriz) nem sublubrificado (o que acelera a fadiga do fio) — é uma tarefa crítica de manutenção.
• Sapatas guia e lubrificação do trilho: As sapatas-guia deslizantes no carro e na estrutura do contrapeso devem ser ajustadas e lubrificadas para manter um deslocamento suave e evitar arranhões nos trilhos. As sapatas guia dos rolos exigem a substituição periódica dos rolos à medida que os rolos elastoméricos endurecem e perdem suas propriedades de amortecimento. A lubrificação dos trilhos deve ser mantida para reduzir o desgaste da sapata guia sem criar riscos de escorregamento na parte superior do carro e no piso do pit.
• Inspeção e ajuste do freio: O freio eletromecânico é o principal dispositivo de parada de segurança em um elevador de carga de tração. O desgaste das lonas de freio deve ser monitorado e as lonas substituídas antes que o desgaste atinja o ponto em que a distância de frenagem aumente além da margem de parada projetada. O teste de resistência de isolamento da bobina do freio identifica o desenvolvimento de falhas elétricas antes que elas causem falha no freio.
• Operador de porta e manutenção de intertravamento: As portas dos elevadores de carga estão sujeitas a cargas de impacto muito maiores do que as portas dos elevadores de passageiros e exigem ajustes mais frequentes das forças do operador da porta, configurações de velocidade e alinhamento do came de intertravamento. Uma porta que não trava corretamente ou abre durante a viagem do carro é uma violação do código e um risco imediato à segurança que deve ser corrigido antes de retornar o elevador ao serviço.
• Manutenção do sistema hidráulico (elevadores hidráulicos): Verifique o nível de óleo, a configuração da válvula de alívio de pressão e a integridade da conexão da tubulação de acordo com um cronograma definido. Faça amostras de óleo hidráulico anualmente para verificar se há contaminação, produtos de oxidação e entrada de água – o óleo hidráulico degradado causa desgaste da válvula, emperramento e, por fim, perda de controle de pressão que resulta em movimento errático ou descontrolado do carro.

Abordagens de manutenção preditiva — usando monitoramento de vibração na máquina de elevação, análise de assinatura atual no motor de acionamento e monitoramento da força de operação da porta para detectar falhas em desenvolvimento antes que causem quebras — são cada vez mais aplicadas em instalações de elevadores de carga de alto valor em centros de distribuição e instalações de fabricação onde o tempo de inatividade do elevador impacta diretamente o rendimento operacional. O investimento em equipamentos de monitoramento de condições tem retorno rápido em uma instalação onde um único turno de inatividade do elevador interrompe dezenas de milhares de dólares em movimentação de estoque e produtividade da mão de obra.