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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 máquina (Tecnologia atual)

Por elevador

470

101,71

Total

1878

406,42

Consumo frequência variável - Máq. s/ engrenagem (Tecnologia atual)

Por elevador

604

130,71

Total

2415

522,63

Consumo frequência variável - Máq. c/ engrenagem (Tecnologia atual)

Por elevador

650

140,67

Total

2601

562,88

Consumo corrente alternada - Máq. c/ engrenagem (Tecnologia antiga)

Por elevador

929

201,04

Total

3715

803,96

Consumo Hidráulico

Por elevador

929

201,04

Total

3715

803,96

Consumo corrente contínua - Máq. s/ engrenagem (Tecnologia antiga)

Por elevador

845

182,87

Total

3381

731,68

Consumo corrente contínua - Máq. c/ engrenagem (Tecnologia antiga)

Por elevador

1057

228,75

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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