Qual a função de uma unidade hidráulica de potência para elevador?

A unidade hidráulica de potência do elevador cria e controla o fluxo de fluido pressurizado para elevar e abaixar a cabine/cabine/carrinho do elevador utilizando um macaco hidráulico. A energia elétrica fornecida à bomba hidráulica é convertida em energia hidráulica, permitindo o funcionamento do elevador. Dependendo do tipo de bomba hidráulica utilizada na unidade hidráulica de potência, a aplicação também varia, sendo recomendável conhecer o tipo de bomba hidráulica mais adequado para cada aplicação específica. 

Embora cada componente usado para construir a unidade de potência do elevador hidráulico tenha várias funções, algumas funções-chave são essenciais para o seu entendimento.

Geração de energia hidráulica

Um motor elétrico, acoplado a uma bomba hidráulica (normalmente uma bomba de engrenagem, palhetas ou pistão), é o principal componente de geração de energia em uma unidade hidráulica. Ele cria a vazão volumétrica (em galões por minuto ou litros por minuto) e a pressão (em libras por polegada quadrada ou bar) necessárias para estender o pistão na velocidade de elevação requerida contra a carga.

Por exemplo, um 2500 lb (1134 kg) elevador de capacidade com um 5″ (127 mm) O diâmetro do pistão normalmente opera a aproximadamente 350-400 PSI pressão estática. Para atingir uma velocidade de projeto de 100 pés/min (0,5 m/s), o sistema normalmente utilizaria um 30 HP (22 kW) motor que aciona um de alto desempenho bomba de parafuso submersa para garantir um funcionamento silencioso e sem vibrações.

Componentes principais dentro de uma unidade de potência de elevador hidráulico

Independentemente da construção e funcionalidade do elevador hidráulico, os seguintes componentes estão sempre presentes:

Função de gerenciamento e bombeamento de fluido hidráulico

A unidade de potência contém um reservatório de óleo onde o óleo hidráulico é armazenado e condicionado termicamente. Quando o elevador recebe o comando para subir, a bomba extrai o óleo desse reservatório e o injeta no sistema sob pressão. É aqui que entra em ação o sistema de controle direcional para gerenciar o movimento da cabine do elevador. Portanto, algumas considerações técnicas para o gerenciamento de fluidos são:

• A capacidade do reservatório deve ser suficiente para permitir o resfriamento adequado do fluido, evitar a cavitação e manter o sistema estável.
• A filtragem minimiza a contaminação que pode danificar válvulas e bombas.
• O controle térmico (resfriadores de óleo ou trocadores de calor) mantém a viscosidade constante para um desempenho consistente.

A qualidade do manuseio de fluidos afeta diretamente a suavidade das viagens de elevador, a vida útil dos componentes e os níveis de ruído.

Controle Direcional e Isolamento do Sistema

Para direcionar o fluido pressurizado para a parte inferior do macaco quando acionado para cima, permitir o retorno do fluido do macaco para o reservatório quando acionado para baixo e bloquear as vias de fluido na posição de parada para manter o carro suspenso. Esta válvula é um dispositivo de segurança, geralmente acionado por mola para a posição "para baixo" em caso de perda de energia. Portanto, o componente principal é uma válvula direcional operada por solenoide (normalmente com configuração 4/3 ou 3/3). Por exemplo, energizar o solenoide "para cima" desloca o carretel da válvula, conectando a porta da bomba (P) à porta do cilindro (A), enviando óleo para o macaco.

Movimentação precisa de elevadores hidráulicos através de conjuntos de válvulas de controle

Além de simplesmente gerar pressão, as unidades hidráulicas utilizam válvulas de controle que regulam o fluxo e garantem o funcionamento suave (necessário para o funcionamento do elevador). Estas incluem:

• Válvula ascendente, que controla a taxa de entrada de óleo no cilindro para gerenciar a aceleração.
• Uma válvula de descida que modula o fluxo de óleo de retorno para obter uma descida controlada utilizando a gravidade.
• As válvulas de nivelamento permitem microajustes para garantir uma precisão de nivelamento de ±3–5 mm.
• Uma válvula de alívio de pressão protege o sistema contra sobrepressão.
• A válvula de contrabalanço (ou de retenção) é uma válvula de retenção operada por piloto, localizada no macaco hidráulico ou próximo a ele, e mantém a pressão no sistema.
• E, por fim, válvulas de segurança que protegem contra sobrepressão e movimentos descontrolados.

Todos esses conjuntos de válvulas proporcionam controle em circuito fechado, o que ajuda a obter um controle suave e preciso para iniciar, parar e nivelar as sequências conforme programado.

Controle de pressão e retenção de carga

A válvula de alívio é normalmente ajustada a 140% da pressão máxima de operação (por exemplo, 700 PSI) para proteger o sistema contra sobrecarga estrutural. Para uma descida segura, o sistema depende de uma válvula de controle de descida de precisão. Ao contrário dos sistemas hidráulicos comuns, um elevador desce por gravidade, controlada pela válvula solenoide de descida. Para garantir a segurança, a válvula permanece estanque quando parada, impedindo qualquer "deslocamento". Durante a descida, a válvula garante uma velocidade suave e constante, independentemente da carga, enquanto uma válvula de ruptura Montado diretamente no macaco, oferece proteção máxima contra quedas descontroladas em caso de falha da mangueira.

Descida controlada usando gravidade e modulação de válvulas

A principal diferença entre elevadores de tração e elevadores hidráulicos é que os primeiros utilizam uma bomba para descer. Já os elevadores hidráulicos, quando o controlador comanda um movimento descendente:

• A bomba desliga imediatamente.
• A válvula de descarga se abre, permitindo que o óleo retorne ao tanque.
• A válvula de controle de fluxo (geralmente integrada à válvula direcional ou ao coletor) controla o fluxo de óleo.
• A gravidade abaixa o carro, enquanto a válvula de controle regula a velocidade.

Para controlar (restringir) o fluxo de óleo que sai do macaco hidráulico durante a descida, controlando assim a velocidade de descida independentemente da carga do veículo. Isso garante uma descida constante e regulada, independentemente do peso dos passageiros. Por exemplo, uma válvula de agulha ou um orifício proporcional ajusta o fluxo de óleo da porta do macaco (A) para a porta do reservatório (T) durante o ciclo de descida, mantendo a velocidade em 30,5 m/min, quer o veículo esteja vazio ou totalmente carregado.

Este design energeticamente eficiente reduz o consumo de eletricidade, pois não requer energia para a descida, exceto para os componentes eletrônicos de controle.

Condicionamento e estabilização do sistema

Os elevadores hidráulicos são ineficientes, pois a maior parte da energia de entrada se converte em calor. Isso cria a necessidade de um trocador de calor. Este, por sua vez, mantém a viscosidade do óleo e evita danos ao sistema. Além disso, exige que o tanque seja dimensionado para proporcionar tempo de residência adequado do fluido para resfriamento e desaerificação. Por exemplo, um sistema de 50 GPM pode ter um tanque de 200 galões e um trocador de calor de 15 kW com ventilador para manter a temperatura do óleo abaixo de 60 °C (140 °F).

Controle de inicialização e desligamento do elevador

A unidade hidráulica impede o movimento da cabina do elevador durante um pico de carga na partida e controla as condições térmicas. Ela utiliza um interruptor de reinicialização, um interruptor de temperatura e um relé de retardo para desviar o circuito. Na partida, uma válvula solenoide desvia brevemente o fluxo da bomba diretamente para o tanque até que a pressão total seja atingida, evitando o deslocamento da cabina. Além disso, abaixo de um ponto predefinido (por exemplo, 32 °C), o controlador pode desligar o ventilador do trocador de calor. Acima de um ponto máximo, ele pode desligar o elevador até que o resfriamento ocorra.

Classificação de unidades hidráulicas de potência por tipo de bomba

Unidades de potência para bombas de palhetas

As bombas de palhetas são econômicas e amplamente utilizadas. No entanto, apresentam níveis mais elevados de ruído operacional e pulsação de pressão, o que pode causar vibração e ressonância entre o veículo e o cilindro hidráulico. Consequentemente, são menos adequadas para instalações que exigem alto conforto e baixos níveis de ruído. Nível de ruído ≈ 55 dB(A) (medido a 1 metro).

Bomba de engrenagem helicoidal com dentes em arco

A bomba de engrenagem helicoidal com dentes em arco é um projeto otimizado de bombas de engrenagem que foi introduzido nos últimos anos. Ela combina um perfil de dente em forma de arco com uma estrutura de engrenagem helicoidal para otimizar a trajetória de engrenamento, reduzir a pulsação do fluido e é adequada para clientes com requisitos de desempenho específicos. Nível de ruído ≈ 50 dB(A) (medido a 1 metro).

Unidades de potência para bombas de três parafusos

As unidades de potência para bombas de três parafusos são projetadas para aplicações residenciais de alto padrão. Suas principais vantagens incluem:

• Saída de pressão suave e contínua, praticamente sem pulsação.
• Vibração significativamente reduzida
• Vida útil prolongada devido ao atrito interno mínimo.

Essas características resultam em maior conforto ao dirigir., Nível de ruído ≈ 40 dB(A) (medido a 1 metro) e Requisitos de manutenção reduzidos e maior confiabilidade geral do sistema fazem das bombas de três parafusos a solução preferida para elevadores hidráulicos residenciais modernos.

Classificação por Modo de Controle da Válvula

Unidade de potência de válvula de duas velocidades

A unidade de potência com válvula de duas velocidades controla a descida alternando entre válvulas rápidas e lentas. Essa configuração permite o controle básico de aceleração e desaceleração e melhora significativamente o conforto da viagem em comparação com elevadores hidráulicos tradicionais. É adequada para a maioria das aplicações de elevadores residenciais padrão.

Unidade de potência de três válvulas (JL-36-4)

O sistema de três válvulas aprimora o projeto de duas velocidades com a adição de uma válvula de proteção contra sobrepressão. Essa melhoria evita a descida acidental causada por vazamento hidráulico e garante a manutenção do nível do piso por longos períodos. O nível de ruído e as dimensões externas permanecem semelhantes aos da unidade de duas velocidades, enquanto a segurança e a retenção de pressão são aprimoradas.

Unidade de potência da válvula proporcional 

As unidades de potência com válvulas proporcionais representam a solução de controle mais avançada. Utilizando a coordenação de um CLP (Controlador Lógico Programável) com um amplificador de válvula proporcional, elas permitem o ajuste preciso e em tempo real do fluxo hidráulico durante a descida. Isso garante:

• Regulação de velocidade contínua
• Conforto de condução superior
• Redução da dependência de conhecimentos especializados do instalador devido à depuração simplificada.

Essas unidades são particularmente adequadas para elevadores hidráulicos de alta gama, onde o desempenho e o conforto são essenciais.

Classificação por desempenho de ruído

Unidades de alimentação de baixo ruído 

Unidades de baixo ruído, geralmente utilizando bombas de lâmina, operam em aproximadamente 55–60 dB. Elas proporcionam um controle de ruído aceitável para ambientes residenciais padrão quando combinadas com conversores de frequência de alta qualidade.

Unidades de alimentação ultrassilenciosas 

As unidades de potência ultrassilenciosas empregam tecnologia de bomba de três parafusos combinada com um design imerso em óleo e almofadas de amortecimento. O ruído de funcionamento é reduzido para aproximadamente 43–45 dB, com vibração praticamente imperceptível. Essas unidades são recomendadas para ambientes sensíveis ao ruído, como vilas e residências de luxo.

Design para imersão em óleo e recursos de segurança

As unidades de potência imersas em óleo integram componentes essenciais dentro do óleo hidráulico, melhorando a lubrificação, a dissipação de calor e a supressão de ruído. Os recursos padrão de segurança e manutenção incluem:

• Descarga manual de emergência (descarga manual de óleo)
• Válvula de desligamento de emergência para manutenção
• Manômetro e proteção contra sobrecarga
• Interfaces de detecção anti-extrusão

O mecanismo de descida de emergência aprimorado utiliza uma estrutura de botão de reinicialização automática, eliminando a necessidade de ferramentas e permitindo uma resposta rápida durante falhas de energia. 

Princípios de funcionamento hidráulico e elétrico

Operação Ascendente

Durante a subida, um conversor de frequência controla com precisão a velocidade do motor, proporcionando aceleração e desaceleração suaves. O inversor também permite a conversão da energia monofásica da rede elétrica doméstica para a alimentação trifásica exigida pelo motor, solucionando um desafio comum em instalações residenciais. 

Operação descendente

O controle de descida depende da configuração da válvula selecionada:

• Os sistemas de duas velocidades e três válvulas dependem da comutação temporizada das válvulas e de borboletas de compensação de pressão.
• Os sistemas de válvulas proporcionais utilizam sinais de PLC para regular continuamente o fluxo.

Essas estratégias de controle coordenadas garantem uma operação estável tanto sob cargas leves quanto pesadas.

Conclusão

O projeto da Unidade Hidráulica de Potência (HPU) influencia diretamente o conforto da viagem, os níveis de ruído, a eficiência energética e a confiabilidade geral do sistema de elevador. Para técnicos, engenheiros e administradores de edifícios, compreender a HPU é essencial para a manutenção adequada, a resolução de problemas e a otimização do sistema, tornando-a um dos componentes mais importantes em qualquer instalação de elevador hidráulico.