O sistema de acionamento é a parte de uma barreira automática que o comprador especifica em último lugar e com a qual convive durante mais tempo. Determina a velocidade de abertura e fecho, o comportamento do braço no fim do curso, a força que a barreira aplica quando encontra um obstáculo, o consumo em repouso e a fiabilidade a baixas temperaturas. A SUNFRE fabrica barreiras automáticas sobre três plataformas de acionamento, indução AC, BLDC (sem escovas) e servo DC, e produz as três, porque nenhuma tecnologia é correta para todos os locais.
Este guia compara as três, explica onde encaixa o redutor planetário e reúne os dados de especificação que importam quando um projeto vai a concurso.
Uma barreira com motor AC funciona diretamente com rede de 110 V ou 220 V. Uma mola de equilibragem suporta a maior parte do peso estático do braço, de modo que o motor apenas gere a diferença. O motor não dispõe de realimentação de posição: roda até o braço atingir um fim de curso mecânico, e esse interruptor indica à placa de controlo que deve parar.
O projeto é maduro, económico e robusto do ponto de vista mecânico, razão pela qual foi o padrão do setor durante muitos anos. Três características tornam-se limitantes à medida que o tráfego aumenta.
O calor não tem por onde dissipar-se. Os motores AC não oferecem um percurso térmico conveniente nem margem de binário a baixa velocidade, pelo que uma barreira que realiza 800 ciclos por dia passará parte da tarde em proteção térmica enquanto se forma fila na via.
Não existe paragem suave. O braço acelera e embate num batente mecânico, e essa energia de impacto é absorvida pelo redutor, pela mola e pelo invólucro. A fadiga da mola está entre os modos de falha mais frequentes em barreiras AC, e a rotura de uma mola num braço de 6 m não é um incidente menor.
A deteção de posição é um consumível. Os fins de curso são contactos físicos atingidos milhares de vezes. Desregulam-se, desgastam-se e cada substituição corresponde a uma deslocação técnica.
O motor AC continua a ser razoável para uma entrada residencial pequena com 50 a 100 ciclos por dia. Acima desse valor, o preço de compra baixo é compensado pela manutenção e pelas paragens.
Um motor BLDC substitui as escovas de carvão e o comutador mecânico por um controlador eletrónico que comuta o campo do estator na sequência correta e no momento correto. Sem contacto de escovas existe muito pouca fricção, e a fricção é a principal fonte tanto de calor como de desgaste num motor convencional.
Daí decorrem três consequências práticas.
O serviço contínuo é alcançável. Sem fricção de escovas e com um percurso térmico mais curto, uma barreira BLDC pode funcionar ao longo de todo o dia de trabalho. Muitas unidades estão dimensionadas para um ciclo de trabalho de 100%, o que as coloca numa categoria distinta de uma barreira AC que tem de arrefecer entre rajadas de atividade.
O arranque e a paragem suaves são inerentes. Como o controlador já regula eletronicamente a velocidade, a aceleração e a desaceleração controladas estão disponíveis sem acrescentar um variador de frequência. O braço desacelera até à sua posição final em vez de a embater.
A inversão perante obstáculo não exige sensores adicionais. O controlador monitoriza o consumo de corrente. Quando o braço encontra um obstáculo, a corrente sobe, o acionamento registra a alteração em milissegundos e o braço inverte o movimento.
BLDC é a escolha adequada para centros comerciais, hospitais, parques de estacionamento de escritórios, zonas industriais e a maioria dos condomínios residenciais. É a opção maioritária no estacionamento comercial atual e, para a maioria dos projetos, não existe justificação comercial para gastar mais. A SUNFRE fornece unidades BLDC precisamente para estas aplicações e recomendá-las-á em detrimento da sua própria gama servo quando o número de ciclos não justificar o salto.
Um mal-entendido frequente consiste em considerar que um servomotor é uma máquina fundamentalmente diferente de um motor sem escovas. Não é. Um servo é um motor sem escovas ao qual se acrescenta um encoder de alta resolução no veio, juntamente com um acionamento capaz de atuar sobre a informação que esse encoder fornece.
O encoder informa a posição do rotor de forma contínua e com precisão de uma fração de grau. Os servos síncronos de íman permanente fecham habitualmente três malhas de controlo em simultâneo: binário, posição angular e velocidade angular. Os benefícios práticos são concretos e mensuráveis.
Velocidade. As barreiras automáticas de alta velocidade com motor servo da SUNFRE abrem e fecham em 0.3 s, 0.6 s ou 0.9 s, e a velocidade pode ser regulada a partir destes valores até 6 s para se adaptar a diferentes cenários. Isto é relevante em praças de portagem e em qualquer local onde um ciclo inferior a um segundo afete diretamente a capacidade de escoamento.
Desaceleração com um perfil definido. Uma barreira BLDC suaviza a sua paragem; uma barreira servo conhece a posição exata do braço e pode por isso iniciar a desaceleração no ponto preciso, chegando com um movimento residual praticamente nulo. Num braço longo, esta é a diferença entre uma barreira que faz vibrar o invólucro em cada ciclo e outra que não o faz.
Limites de binário programáveis. Como o binário é uma variável controlada, a força que a barreira pode aplicar torna-se um parâmetro configurável e não uma propriedade fixa do redutor.
Autorrecuperação. Se o vento deslocar o braço da sua posição bloqueada, ou se o braço for forçado manualmente, o encoder deteta o desvio de imediato e o acionamento devolve-o à posição correta. Uma barreira com fins de curso não dispõe de qualquer meio para detetar que foi movida.
Sem batentes mecânicos. A posição é obtida por realimentação, pelo que não existe ponto de contacto que se desgaste. O mesmo se aplica após uma interrupção do fornecimento, já que uma barreira baseada em encoder pode referenciar-se de novo em vez de procurar um interruptor físico.
O motor concentra a atenção na maioria dos cadernos de encargos, mas é o redutor que determina quanto dura o motor. Em barreiras de alta velocidade é o componente que separa uma instalação de três anos de uma de dez, e por esse motivo todas as barreiras automáticas de alta velocidade da SUNFRE utilizam um redutor planetário.
Neste mercado são utilizadas duas arquiteturas de redutor. Os redutores planetários repartem a carga por várias rodas dentadas planetárias que giram dentro de uma coroa. Os dentes rolam uns sobre os outros em vez de deslizar, e o contacto por rolamento é eficiente: um único andar planetário devolve aproximadamente 97% a 98% da sua entrada, com folga reduzida e elevada densidade de binário num conjunto compacto e coaxial. Uma perda menor significa menos calor, e o calor é o fator que limita uma barreira que realiza milhares de ciclos por dia. Convém assinalar uma característica, ou seja, que o engrenamento planetário não é auto-bloqueante, pelo que o binário de retenção tem de ser assegurado por outros meios.
Os redutores de parafuso sem-fim transmitem por contacto deslizante, o que é intrinsecamente menos eficiente, tipicamente entre 60% e 90% consoante a relação e abaixo de 60% em relações elevadas. A perda de eficiência surge sob a forma de calor e a coroa de bronze desgasta-se em serviço. A vantagem compensatória é real: em relações elevadas um acionamento sem-fim é auto-bloqueante, o que permite manter um braço pesado em posição sem travão. É esta a razão pela qual as unidades sem-fim continuam a surgir em determinados operadores de baixa velocidade e serviço pesado.
Numa barreira de alta velocidade, o equilíbrio resolve-se numa única direção. Cada ponto percentual de eficiência perdido regressa sob a forma de calor dentro de um invólucro sem ventilação, e cada ciclo é uma nova passagem sobre uma face dentada que desliza. Os redutores planetários da SUNFRE oferecem maior vida útil, funcionamento mais rápido e menor ruído do que os redutores de parafuso sem-fim ou de engrenagens convencionais, e a diferença mede-se em serviço, não se limitando a uma declaração na ficha técnica.
O ciclo de trabalho é o número de ciclos por hora e por dia que uma barreira tem de suportar no pior mês do ano.
Um parque de estacionamento de 500 lugares com aproximadamente 1.2 entradas por lugar e por dia gera cerca de 600 ciclos, e uma hora de ponta pode absorver de 150 a 200. É a janela de ponta, e não o total diário, que vence um motor AC. O calor não se dissipa quando os ciclos chegam uns atrás dos outros, e a proteção térmica traduz-se numa fila de veículos na rua.
BLDC suporta este padrão sem dificuldade porque a fonte de calor foi em grande medida eliminada. Servo suporta-o assegurando adicionalmente binário e posição controlados, com um custo unitário superior.
Os compradores assumem frequentemente que a escolha se coloca entre um detetor de laço e um motor que deteta obstáculos. Na prática são necessários ambos, e desempenham funções distintas.
Os dispositivos externos, detetores de laço indutivos e fotocélulas de infravermelhos, impedem que o braço inicie a descida quando existe um veículo ou uma pessoa na trajetória. Constituem a camada de proteção primária, e são também componentes externos que podem desregular-se, ficar obstruídos ou avariar.
A deteção de binário no próprio motor é a segunda camada. Atua quando algo já se encontra na trajetória e o braço já está em movimento. Numa barreira servo ou BLDC, o acionamento deteta o pico de corrente e inverte o movimento. Numa barreira servo, o limiar de inversão é um valor programável, pelo que a força que a barreira pode aplicar se torna uma especificação selecionada e não aquilo que o redutor produza por acaso.
A inversão a partir do motor não deve ser encarada como substituto da deteção por laço. É a camada que capta o que os sensores externos deixam passar.
Esta pergunta decide mais concursos do que o próprio tipo de motor, e existem duas respostas válidas.
Módulo de supercondensadores com elevação automática do braço. Um banco de supercondensadores armazena energia suficiente para levar o braço à posição aberta quando a rede falha, de modo que os veículos que já se encontram dentro da via não ficam encurralados. Recarrega em segundos após o restabelecimento e, ao contrário de uma bateria, não exige substituição a cada dois ou três anos.
Desbloqueio manual. Um dispositivo mecânico permite a um operador elevar o braço à mão. É simples, não contém eletrónica que possa falhar e representa a base que qualquer barreira deve oferecer independentemente do resto.
Ambas as opções estão disponíveis nas barreiras SUNFRE e podem ser combinadas. Quando um braço bloqueado deixaria veículos encurralados no interior de uma zona paga ou vedada, como uma praça de portagem ou a entrada de um hospital, deve especificar-se a elevação automática. Quando a barreira raramente fica sem vigilância, o desbloqueio manual é habitualmente suficiente.
| Parâmetro | Especificação |
|---|---|
| Opções de motor | Indução AC, BLDC (sem escovas), servo DC |
| Velocidade de abertura e fecho | 0.3 s, 0.6 s, 0.9 s, regulável até 6 s |
| MTBF nominal | 5,000,000 de ciclos |
| Vida útil de projeto | Superior a 10,000,000 de ciclos |
| Redutor em modelos de alta velocidade | Redutor planetário |
| Grau de proteção | IP54 |
| Temperatura de funcionamento | −20 °C a +75 °C |
| Garantia | 18 meses a contar da data de envio, extensível a 20 meses para destinos remotos com trânsito marítimo prolongado |
| Comportamento perante falha de energia | Elevação automática do braço por supercondensadores e/ou desbloqueio manual |
| Colocação em serviço | Colocação em serviço de fábrica, ou assistência remota durante a colocação em serviço no local |
Os padrões de falha diferem consoante a tecnologia, e vale a pena compreendê-los antes de assinar um contrato de manutenção.
As barreiras AC perdem fins de curso e molas de equilibragem, e atingem a proteção térmica no verão. O desgaste do redutor decorre da carga de impacto em cada batente.
As barreiras BLDC raramente falham mecanicamente. Quando uma unidade para, a causa costuma ser a placa de acionamento, frequentemente após uma descarga atmosférica ou num local com qualidade de rede deficiente.
As barreiras servo falham no acionamento ou no encoder, e apresentam um modo de falha que as restantes não têm: podem ficar numa configuração incorreta após uma intervenção. Uma barreira servo que não voltou a ser colocada em serviço comporta-se pior do que uma barreira BLDC à qual simplesmente não se tocou. Um servo vale exatamente aquilo que vale a pessoa que o configurou.
Esse ponto não é razão para evitar a tecnologia servo. É razão para estabelecer quem a fornece e quem a coloca em serviço. A SUNFRE coloca as barreiras em serviço na fábrica antes do envio, ou presta assistência remota enquanto o engenheiro do cliente realiza a colocação em serviço no local, de modo que os parâmetros que justificam uma barreira servo são definidos por quem a construiu.
As instalações mais exigentes da lista de referências da SUNFRE são as praças de portagem em autoestrada, onde a barreira constitui o estrangulamento da capacidade e o tempo de paragem se mede em veículos por hora e não em peças de manutenção. As barreiras SUNFRE prestam serviço em entradas e saídas de autoestrada de forma massiva, e a empresa dispõe de fotografias de obra dessas instalações. Os compradores que especifiquem para um serviço comparável podem solicitá-las, uma vez que a fotografia de uma barreira instalada junto a uma via em serviço transmite mais sobre a qualidade de fabrico do que qualquer ficha técnica.
O preço de compra coloca AC em primeiro lugar, BLDC em segundo e servo em terceiro. O custo total de propriedade inverte essa ordem com relativa rapidez.
As barreiras AC trocam uma fatura baixa pela substituição recorrente de molas e interruptores, a par do custo operacional de uma barreira que fica periodicamente fora de serviço. Num parque de estacionamento pago, uma barreira em baixo durante a hora de ponta da manhã é um problema de receita e de reputação, não uma rubrica de manutenção.
As barreiras BLDC suportam um prémio moderado e exigem muito pouca manutenção programada, porque não há escovas a substituir nem batente a embater.
As barreiras servo custam mais inicialmente e menos em funcionamento, desde que sejam colocadas em serviço corretamente e que o local exija realmente as suas capacidades. As três plataformas têm a mesma garantia de 18 meses a contar da data de envio, extensível a 20 meses quando o trânsito marítimo até ao destino é prolongado, pelo que para além desse período a diferença reside integralmente naquilo que se desgasta. Acima de um determinado número de ciclos a comparação deixa de ser equilibrada. Abaixo, o comprador paga por um desempenho que nunca utilizará.
| Aplicação | Ciclos diários típicos | Recomendação |
|---|---|---|
| Entrada residencial pequena | 50 a 150 | AC é viável; BLDC se o orçamento o permitir |
| Condomínio de 200 a 500 frações | 150 a 400 | BLDC |
| Parque de estacionamento de escritórios | 300 a 800 | BLDC |
| Centro comercial, hospital | 800 a 2,000 | BLDC, ou servo quando a capacidade em hora de ponta é crítica |
| Zona industrial, veículos pesados | Consoante o turno de trabalho | BLDC, pela sua margem de binário |
| Praça de portagem, autoestrada | 2,000 e superior | Servo; a abertura inferior a um segundo é um requisito de capacidade |
| Aeroporto, estádio, acesso pedonal de alta segurança | Elevado, crítico para a segurança | Torniquetes acionados por servo |
A mesma lógica aplica-se ao controlo de acesso pedonal. Um torniquete de tripé ou de batente num átrio de escritórios com pouco tráfego e um torniquete de altura total acionado por servo no perímetro de um aeroporto respondem a questões operacionais distintas.
Alguns fornecedores afirmarão que uma barreira servo é sempre superior. Não é.
Quando uma barreira realiza 200 ciclos por dia num condomínio residencial, uma unidade BLDC fará o mesmo trabalho por menos dinheiro, com menos parâmetros que possam ser mal configurados e um regime de manutenção mais simples. O servo justifica o seu preço em três situações concretas: um requisito de abertura inferior a um segundo, números de ciclos muito elevados e sustentados, e locais onde o braço tenha de manter uma posição bloqueada precisa face ao vento ou a uma interferência deliberada.
Adquirir uma barreira servo para um local de baixo tráfego e prescindir depois da visita de colocação em serviço é pior do que adquirir uma BLDC desde o início. A SUNFRE fabrica ambas e fá-lo-á constar por escrito na proposta.
Sim, por uma margem considerável. As barreiras servo da SUNFRE abrem e fecham em 0.3 s, 0.6 s ou 0.9 s, e a velocidade pode ser regulada até 6 s. Uma barreira AC de comprimento de braço comparável exige várias vezes mais tempo, e a sua velocidade não pode ser alterada sem acrescentar um variador de frequência.
Partilham a mesma tecnologia de base, já que ambos são sem escovas. A diferença reside na realimentação e no controlo. Uma barreira BLDC regula a velocidade eletronicamente, enquanto uma barreira servo acrescenta um encoder de alta resolução e fecha também a malha de posição e binário. Isto permite pontos de paragem precisos, força de impulsão programável e autorrecuperação após um deslocamento do braço.
No máximo algumas centenas, e não em rajadas consecutivas. O calor é o fator limitante, e a proteção térmica interromperá o serviço em vez de danificar o motor. Locais acima de cerca de 300 ciclos por dia deveriam considerar acionamentos BLDC ou servo.
Para a maioria dos parques de centro comercial, sim. Uma barreira BLDC suporta serviço contínuo, inverte perante obstáculo e não exige substituição de escovas. O servo merece o prémio quando a capacidade em hora de ponta é comercialmente crítica ou quando a via de entrada está exposta a uma carga de vento intensa.
Sim. As barreiras SUNFRE estão dimensionadas para funcionar de −20 °C a +75 °C e possuem grau de proteção IP54, o que cobre vias exteriores expostas na maior parte da Europa, do Médio Oriente e do norte da China. O frio afeta mais molas, lubrificantes e sistemas com apoio de bateria do que o próprio motor, pelo que abaixo de −20 °C convém especificar um invólucro aquecido e um grau de lubrificante adequado.
Existem duas opções disponíveis e podem ser combinadas. Um módulo de supercondensadores leva o braço à posição aberta automaticamente para que os veículos não fiquem encurralados, e recarrega em segundos após o restabelecimento sem o ciclo de substituição associado a uma bateria. Um desbloqueio mecânico manual permite a um operador elevar o braço à mão. Em praças de portagem e entradas de hospital deve especificar-se a elevação automática.
Aplicam-se dois valores que medem coisas distintas, e por isso são frequentemente confundidos nos cadernos de encargos. O MTBF, tempo médio entre falhas, é de 5,000,000 de ciclos nos acionamentos SUNFRE. A vida útil de projeto, ou seja, o número de ciclos que o mecanismo está construído para suportar, ultrapassa os 10,000,000 de ciclos. A 600 ciclos por dia, 5,000,000 de ciclos equivalem a aproximadamente 23 anos de funcionamento em calendário, razão pela qual o limite prático de uma barreira costuma ser o redutor, a mola ou a placa de acionamento e não o enrolamento do motor.
Sim. Os detetores de laço e as fotocélulas impedem que o braço inicie a descida enquanto existe algo na trajetória. A deteção a partir do motor responde depois de o braço já estar em movimento. Ambas cobrem momentos distintos do ciclo e devem instalar-se as duas.
Porque em locais de baixo tráfego frequentemente o é. O servo acrescenta custo e complexidade de colocação em serviço, e as suas vantagens só se amortizam acima de um determinado número de ciclos ou quando uma velocidade inferior a um segundo altera a capacidade de escoamento. A tecnologia é sólida; aplicá-la a um local inadequado não o é.
Indique-nos os seus números de ciclos diários e em hora de ponta, o comprimento de braço necessário e se a via está exposta ao vento, e a SUNFRE indicará qual a plataforma de acionamento que se adequa à aplicação, incluindo os casos em que a opção de menor custo é a correta.
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