Por que os elevadores hidráulicos são tão populares? Parte I

Por que os elevadores hidráulicos são tão populares? Parte I
Dr. Ferhat ÇELİK1 & Dr. Banu KORBAHTI2
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Blain Hydraulics GmbH, 74078-Heilbronn, Alemanha.
Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade de Istambul, Turquia.
Palavras-Chave: Elevador Hidráulico, Mercado de Elevadores, Segurança em Elevadores.
Resumo
Os elevadores hidráulicos têm dominado o mercado de elevadores durante 50 anos até o início do
século XXI. Com o surgimento dos elevadores de tração (MRL) sem casa de máquinas em 1995, os
elevadores hidráulicos começaram a lidar com o aumento da concorrência. Não obstante, os
sistemas de fluidos têm suas vantagens distintas, tais como baixo custo de manutenção devido
aos componentes de condução livres de desgaste, flexibilidade de design da cabine e da casa de
máquinas, melhores características de segurança, instalações fáceis e rentáveis.
As conhecidas propriedades da sala dos MRLs inicialmente geraram um aumento do número de
aplicações MRL, no entanto isto não deve ser interpretado como uma queda no mercado de
elevadores hidráulicos, uma vez que o motivo é o aumento anual da produção de válvula de
controle hidráulico. Conforme os elevadores hidráulicos e suas vantagens se tornam mais
conhecidos nos países em desenvolvimento, espera-se a estabilização da tendência crescente aos
MRLs. O futuro dos sistemas de elevadores pode tornar-se certo enquanto suas vantagens e seus
custos reais tornam-se públicos.
Esse artigo apresenta informações estatísticas sobre a tendência do mercado atual de elevadores
para edifícios baixos.
1. Introdução
Desde o século XIX, os elevadores de cabo de aço, bem como o sistema hidráulico a base de água foram
utilizados para o transporte vertical. Em 1950, as soluções de elevador hidráulico a óleo foram
introduzidas nos EUA e na Alemanha, na mesma época, e rapidamente se tornaram populares.
Inicialmente, os elevadores hidráulicos foram utilizados para o transporte vertical de carga em geral
(excluindo o transporte de pessoas) e ao longo do tempo, devido às melhorias nos controles da válvula e
por razões econômicas, os elevadores hidráulicos começaram a ser usados para o transporte de
passageiros. As razões econômicas que favoreceram o hidráulico em detrimento ao de tração incluíam o
custo da construção da caixa de corrida, dos equipamentos e da mão de obra necessários para a
instalação.
De acordo com as estatísticas da National Elevator Industry, Inc. (NEII), as empresas produziam mais
elevadores hidráulicos do que elevadores com engrenagem ou de tração sem engrenagem nos anos de
1970. Em 1973, a produção de elevadores hidráulicos ultrapassou a produção total de tração, mais do
que dobrou a produção a cada ano desde meados da década de 1980. Em 1986, aproximadamente 70%
de todas as unidades de elevadores vendidas para novos edifícios nos EUA foram do tipo hidráulico. A
produção de elevador hidráulico até o ano de 2000 manteve-se entre três a quatro vezes maior que a
produção de elevadores de tração. Essas estatísticas são apenas para as empresas-membro da NEII.
Certamente muito mais elevadores hidráulicos foram instalados pelas empresas que não eram membros
da NEII ao longo desses anos [1].
Figura 1. Produção de elevadores entre os anos de 1980 e 1998 nas empresas-membro da NEII [1].
Desde 1995, as principais empresas de elevadores tem lançado um novo sistema de acionamento,
visando diretamente o mercado de edifícios baixos e de porte médio. O novo sistema é conhecido como
sistema sem casa de máquina (MRL). Ele implementa a tecnologia do motor Síncrono de imãs
Permanentes (PMS) que elimina o mecanismo de redução da velocidade, resultando na redução do peso
e do tamanho da máquina de tração. Com essa solução, a máquina e em alguns casos, o controle são
colocados dentro da caixa de corrida, eliminando assim a necessidade de uma casa de máquinas
separada. Portanto, a flexibilidade arquitetônica do edifício é melhorada. A economia de energia é
alcançada eliminando o consumo de energia da transmissão da engrenagem de sem-fim. Entre suas
vantagens adicionais estão a compacidade, o design livre de lubrificação e o torque alto a baixas
velocidades. Enquanto a utilização de materiais PM aumenta os custos de fabricação do motor, a
eliminação do mecanismo de transmissão da engrenagem ajuda a equilibrar esse aumento [2].
Por outro lado, os custos da tração por MRLs são ainda maiores do que as unidades hidráulicas. Acreditase que com o tempo, vai aumentar o volume de fabricação dos MRLs e o custo vai cair, aumentando a
competitividade dos MRLs [1].
No entanto, os elevadores operados hidraulicamente estabeleceram uma posição muito forte no mercado
com o seu elevado nível de segurança, os recursos de fácil instalação e as características de serviço de
funcionamento livre. A Figura 2 mostra o percentual anual de reparos de válvulas de controle hidráulico
(recebidos dos clientes) em Blain Hydraulics GmbH, que é um fabricante importante de válvulas de
controle. Podemos ver que os reparos totais recebidos são de no máximo 0,087% do total de válvulas em
operação (350.000), em 2003, 0,037% dos quais são atribuídos ao manuseio incorreto da válvula (sujeira
no interior da válvula, erro de ajuste, erro de montagem após a prestação de serviço, etc.). Estes números
são 0,037% e 0,028% em 2005 respectivamente. Ter uma pequena porcentagem de falhas para o
elemento-chave do sistema hidráulico sugere que os sistemas de elevadores hidráulicos têm padrões de
confiabilidade, que são inigualáveis comparados aos sistemas de tração.
Figura 2. Porcentagem total de reparos e manuseio incorreto (Dados recebidos de Blain Hydraulics).
Como concorrentes, os fabricantes de MRL têm tentado reduzir a popularidade dos elevadores hidráulicos
introduzindo dois argumentos como desvantagens desse tipo de elevador. Esses são o consumo de
energia e as preocupações com o meio ambiente. Esses argumentos, que serão discutidos no próximo
artigo, são trazidos principalmente pelos fabricantes de elevadores de tração, enquanto não há
praticamente nenhuma reclamação dos usuários finais. De maneira compreensiva, tais declarações
gerais e observações críticas contra os elevadores hidráulicos têm o objetivo de aumentar a quota de
mercado dos MRLs de qualquer maneira.
2. O mercado de elevadores
Um grande número de instalações de elevadores tem ocorrido nos países desenvolvidos. A maioria
desses países tem números consideráveis de edifícios baixos, além daqueles que têm um espaço de
terra limitado e grandes populações. Nesses países, a indústria hidráulica também tinha avançado, com
válvulas, bombas, motores, tomadas de controle de elevadores hidráulicos de alta qualidade e outros
equipamentos relacionados, disponíveis a preços baixos. Além disso, as vantagens proeminentes dos
elevadores hidráulicos também persuadiram as empresas de elevadores e os construtores a escolher as
unidades de acionamento hidráulico para suas aplicações. Houve também uma consciência pública de
conforto e segurança, que fez com que o tipo hidráulico se tornasse mais favorável. Como resultado, as
instalações de elevadores hidráulicos foram 60% mais elevadas do que os elevadores de tração em todo
o mundo (Figura 1). Essa tendência mudou por volta de 1995, quando os MRLs de tração foram
introduzidos no mercado de edifícios baixos.
Figura 3. Porcentagem de instalações de elevadores
na Europa [3].
Figura 4. Tendência crescente na produção de válvulas
de controle. (Dados recebidos de Blain Hydraulics).
A vantagem de não ter nenhuma casa de máquinas é muito apreciada pelos arquitetos e engenheiros
civis, e por isso o número de instalações MRL tem aumentado em um curto espaço de tempo. A
reputação das empresas multinacionais altamente respeitadas é outra razão para a aceitação geral dos
MRLs de tração. Relatórios revelam que a quota de elevadores hidráulicos foi reduzida a 40% em todo o
mundo, e no ano de 2010, espera-se que dois terços dos novos elevadores sejam MRLs. Os resultados
estatísticos para a Europa nos anos 2000 e 2004 são mostrados na Figura 3, onde, os dados irregulares
para a Grécia foram atualizados [3]. De acordo com as estatísticas do ano 2000, 81% das instalações de
elevadores nos Estados Unidos foram do tipo hidráulico [4].
No entanto, a situação do mercado hidráulico não é tão grave como parece. Isso é mostrado pelo
aumento da exigência de válvulas de controle hidráulico para instalações a cada ano. Como exemplo, a
Blain Hydraulics produziu 72% mais válvulas em 2004 do que em 2000 (ver Figura 4). Pode haver mais
instalações de tração do que hidráulica nos próximos anos, mas isso não impede o aumento anual de
instalações hidráulicas. Com o tempo, como as vantagens dos elevadores hidráulicos são reconhecidas
nos países em desenvolvimento, a proporção de instalações hidráulicas para instalações de tração pode
estabilizar.
Surpreendentemente, em uma indústria que se orgulhava dos seus registros de segurança, com a
introdução do elevador MRL, grandes empresas sacrificaram as construções de elevadores mais seguras
a fim de ganhar o controle econômico das instalações de elevadores para edifícios baixos. Para favorecer
esse comportamento, os códigos de segurança estão sendo alterados para relaxar a exigência de uma
casa de máquinas. A maioria das pessoas não está ciente dos riscos que podem resultar das alterações
desses códigos. Espera-se que ao tomar-se o risco como desnecessário seja reconhecido antes que haja
sérias consequências.
Com o objetivo de melhorar a competitividade, os fabricantes de elevadores hidráulicos também
desenvolveram soluções MRL, destinadas a remover a necessidade da casa de máquinas [5,6],
permitindo que a unidade de energia esteja localizada dentro caixa de corrida, no fosso ou dentro de um
conjunto da porta de desembarque. Quando os aplicativos MRL são comparados no que diz respeito à
segurança, os MRLs hidráulicos adéquam-se melhor a aplicações que omitem as casas de máquinas do
que os MRLs de tração. Isso ocorre porque, com os sistemas hidráulicos, todas as operações são
realizadas diretamente no poço ou na porta de desembarque mais baixa para a facilidade e a segurança
do instalador. Por outro lado, as instalações elétricas exigem a manutenção do teto da cabine do elevador
com as máquinas colocadas na parte superior potencialmente sem segurança do poço de elevação.
3. Situação na Europa e na Turquia
A Figura 5 mostra as proporções de "Elevações Existentes/Empregados" para diversos países da Europa,
para o ano de 2004. Na Turquia, a proporção é metade da média europeia. Isso pode ser interpretado que
a concorrência no mercado é mais desafiadora na Turquia em termos de número de concorrentes. A
figura a seguir dá a porcentagem de instalações de elevadores na Europa no mesmo ano. A partir daí,
pode-se perceber que o mercado europeu é dominado pelos MRLs de tração, exceto para os mercados
da Turquia e da Grécia. O maior número de instalações de elevadores na Grécia é do tipo hidráulico
(aproximadamente 85%), enquanto que o modelo tração com casa de máquinas domina (80,4%) na
Turquia. Os elevadores hidráulicos e MRL são 12,9% e 6,7%, respectivamente, na Turquia.
Figura 5. Proporções de instalações de elevadores para o número de empregados na Europa [3].
Figura 6. Porcentagem de instalações de elevadores na Europa para o ano 2004 [3].
O parque imobiliário dos países europeus é geralmente de edifícios médios e baixos. Como as empresas
multinacionais tornaram-se mais fortes no mercado, particularmente com sistemas MRLs patenteados, as
pequenas empresas e de porte médio reduziram seus preços para se manter na concorrência. Isso
resultou no corte dos preços no mercado, seguido pela estratégia das multinacionais de assumir o
controle das pequenas empresas e de porte médio, a fim de dominar o mercado. Atualmente, as
multinacionais oferecem preços muito competitivos para as novas instalações, sobre as bases da
obtenção de contratos de serviços e venda de peças de reposição. A manutenção é vista como a “galinha
dos ovos de ouro” pelas multinacionais. Sua estratégia é: já que não se pode ganhar muito com a venda
inicial, faça isso durante a manutenção [8]. Como resultado de sua estratégia de marketing, 75% dos
negócios de elevadores na Alemanha são compartilhados entre algumas empresas multinacionais, e os
25% restantes é compartilhado por cerca de 400 pequenas empresas, que são a maioria do setor de
manutenção. Se essa tendência cresce, não vai haver espaço no mercado para pequenas empresas
concorrentes, que normalmente servem para manter os preços razoáveis.
Na Figura 7, as vendas de válvulas para vários países são indicadas em porcentagens. A partir daí, a
situação atual na Alemanha também pode ser claramente vista. A demanda por válvulas na Alemanha
está diminuindo devido à expansão das aplicações MRL. No entanto, outros países mostram, em geral,
tendências estáveis. A maioria das vendas de válvulas são feitas para a Grécia e para os Estados Unidos.
Figura 7. Porcentagem de vendas de válvulas de controle
para vários países. (Dados recebidos de Blain Hydraulics)
Figura 8. Número de instalações de elevadores
hidráulicos na Turquia.
A situação na Turquia, que pode ter semelhanças com outros países em desenvolvimento no Oriente
Médio e Extremo Oriente, é, no momento, mais desafiadora para as multinacionais entenderem o
mercado de elevadores de uma maneira mais fácil. Nos países em desenvolvimento como a Turquia, o
uso de elevadores é crescente da mesma maneira como avança a qualidade da construção. Há um
grande número de fabricantes de elevadores e de peças, bem como as empresas de manutenção, a
maioria dos quais lida com elevadores de tração com casa de máquinas. Muitas dessas empresas são
pequenas, com poucos funcionários e tem uma base financeira e tecnológica limitada. Apesar dos
sistemas de elevadores ou equipamentos de tais empresas não poderem acompanhar o código de
segurança dos elevadores, seus baixos preços atraem proprietários e construtores. Acredita-se que tais
empresas sendo premiadas pelos certificados da Organização Internacional para Padronização (ISO) e
da Conformité Europeénne (CE) são de maneira apropriada um motivo de preocupação. A existência de
certificados não merecidos afeta a concorrência no mercado, criando enormes diferenças de preço entre
os produtos de baixa e alta qualidade. Por outro lado, já que os clientes geralmente desconhecem o
sistema de elevador mais adequado para as suas necessidades, o preço do sistema de elevador torna-se
um fator crucial ao fazer sua escolha.
O elevador hidráulico é geralmente um fator desconhecido na Turquia, e, portanto, muito poucos
construtores recomendam elevadores hidráulicos. A falta de engenheiros hidráulicos e técnicos
competentes na indústria de elevadores tem grandes consequências nas instalações e manutenção de
elevadores hidráulicos. É mais fácil e requer pouca especialização para as pequenas empresas construir
elevadores de tração inferiores com as quais estão familiarizados, sem considerar alternativas melhores.
Tal comportamento vem da falta de conhecimento e compreensão das vantagens do sistema hidráulico,
que geralmente têm uma melhor relação preço/desempenho do que o sistema de trações. A popularidade
dos elevadores hidráulicos na Turquia, no entanto, está aumentando de forma constante. A Figura 8
mostra os recordes de vendas anuais dos sete principais fabricantes de elevadores hidráulicos na
Turquia, o que indica um aumento de 29,3% nas instalações de elevadores hidráulicos em 2005 em
relação ao ano anterior.
Enquanto isso, as empresas multinacionais estão se expandindo no mercado turco com suas soluções
MRL. Seus preços são ainda elevados para o mercado turco em comparação com os elevadores
hidráulicos e de tração. Nesse momento, em tais condições que as multinacionais não são competitivas
com MRLs. No entanto, não se deve esquecer que suas comprovadas estratégias de marketing e a
capacidade de influenciar os códigos podem levar ao aumento dos fatores de risco no aumento do
número de instalações.
Soluções sem segurança não deveriam ser permitidas nos sistemas de transporte vertical. Os fabricantes
de MRL em si aceitam o fato de que a colocação da máquina na caixa de corrida, no fosso ou no pé
direito, é uma solução de segurança condicional [9]. As soluções MRL podem executar com segurança
sob algumas condições específicas, no entanto, é melhor lembrar que elas estão sendo usadas em
diferentes circunstâncias. A situação mais dramática ocorre quando tais elevadores sem segurança são
permitidos em regiões sísmicas. Suspender a máquina na caixa de corrida não garantirá que ela
suportará os movimentos sísmicos sem cair. (No artigo anterior, foi apresentado um estudo abrangente
sobre a adequação dos diferentes tipos de elevadores nas regiões sísmicas [10]). Por exemplo, 93% da
Turquia está na zona sísmica ativa e 98% de toda a população está sob risco de terremoto. De acordo
com as estatísticas (Instituto de Estatísticas de Estado na Turquia, www.die.gov.tr) 97% do número total
de edifícios na Turquia tem 6 andares ou menos. O número total de novos edifícios com número de
andares através dos anos de acordo com a licença de ocupação é mostrado na Figura 9. Pode-se ver que
o número de edifícios está diminuindo ao longo dos anos e a quantidade de prédios altos (6) está tendo
uma menor taxa a cada ano. Nos últimos anos, no entanto, o aumento nas construções de edifícios altos
em regiões sísmicas é outro conflito contra a segurança.
Sob tais condições sísmicas e do parque imobiliário, tentando promover o MRL de tração não só provoca
mais fatalidades durante desastres naturais, como também traz mais danos e custos de renovação devido
ao carro de suspensão e ao contrapeso na caixa de corrida. As empresas de elevadores estão cientes de
que as consequências dos terremotos em elevadores de tração são muito mais perigosas do que as suas
consequências nos elevadores hidráulicos. Elas também estão cientes de que ajudar as pessoas presas
a escapar é muito mais difícil para os cidadãos comuns no caso dos MRLs. Os fabricantes de MRL
devem, portanto, ser responsáveis pela exposição desnecessária da vida e da integridade física das
pessoas.
Figura 9. Número total de novos edifícios e número de andares de acordo
com a permissão de ocupação [12].
É uma grande responsabilidade dos fabricantes do código dos elevadores e de todas as autoridades
relacionadas aos elevadores promover sistemas de elevadores mais seguros. Catástrofes futuras terão
consequências maiores ou menores, dependendo de suas decisões.
8. Conclusões
Embora a porcentagem de elevadores hidráulicos no mercado tenha diminuído cerca de 20-25% em todo
o mundo devido ao surgimento dos MRLs, os elevadores hidráulicos estão sendo instalados cada vez
mais devido às suas propriedades imbatíveis tais como a operação livre de avaria, o baixo custo inicial, a
fácil instalação, o alto conforto, etc.
O mercado europeu é dominado por sistemas MRL. Por outro lado, é difícil lidar com o mercado de
elevadores para edifícios baixos nos países em desenvolvimento. Nesses mercados, os elevadores de
tração com casa de máquinas estão liderando. Os elevadores hidráulicos são geralmente desconhecidos
lá e os construtores sofrem por falta de técnicos. Espera-se que as quotas de MRL e hidráulico atinjam
uma proporção constante assim como a indústria vai se tornando familiarizada com os elevadores
hidráulicos. O primeiro critério de seleção para um elevador pode ser a segurança. Podem seguir o tempo
de operação livre de serviço e o custo da manutenção. Os elevadores hidráulicos têm de maneira clara os
melhores registros nesses critérios.
Um aumento nas instalações de elevadores hidráulicos seguros produzidos por empresas turcas
contribuiria para melhorar o setor hidráulico de várias maneiras, criar novos postos de trabalho e servir
para fazer com que o país avance nessa área.
As novas soluções MRL de tração destinam-se principalmente a entender o mercado de edifícios baixos,
criando um monopólio, enquanto visam os requisitos necessários, tais como segurança e confiabilidade.
Os países com ocorrência frequente de catástrofes naturais devem reconsiderar a aceitação dos MRLs
imediatamente. Nesses casos, os códigos devem ser dirigidos para sustentar uma compreensão clara
dos requisitos específicos de segurança. Os direitos do consumidor é outra área a ser protegida contra os
custos altos dos componentes e da manutenção.
9. Referências Bibliográficas
1: D. Sedrak, ‘Hydraulic Elevators: A look at the past, present and future’, Elevator World, Junho de 2000,
p.100.
2: D. Yimin, ‘Permanent Magnet Synchronization Gearless Drive’, Elevator World, Fevereiro de 2004,
p.108.
3: E. Gemici, ‘European Statistics of the Lift Industry’ Presentation, 9th International Lift Technology & byindustries Fair, 15 de Abril de 2004, Istambul.
4: The Elevator World Source 2001-2002, Outubro de 2001, Elevator World.
5: Kleemann Group, Hydro MRL, www.kleemann.gr.
6: C. E. Thoeny, ‘Smart Hydronics for the elevator future’, Proceedings of Elevcon 2004-Istambul, IAEE,
p.270.
7: Lift-Journal, ‘Drive Concepts in Lift Technology’, 1/2004, p.39.
8: Asansör Dünyası, ‘Professionalism is the most important step institutionalization’, Asansör Dünyası,
Março-Abril de 2005, p.52.
9: J. Jong & H. Hakala, ‘The Advantage of PMSM Elevator Technology in High Rise Buildings’,
Proceedings of Elecon 2000, IAEE, p.284.
10: F. Celik, ‘Elevator Safety in Seismic Regions’, Asansör Dünyası, Março-Abril de 2005.
11: R. Blain, ‘Safety and Servicing of Hydraulic Elevators’, Blain Hydraulics - Educational Focus, 2003.
12: State Institute of Statistics in Turkey, www.die.gov.tr