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Ascensor:
Un ascensor o elevador es un sistema de transporte vertical diseñado
para movilizar personas o bienes entre diferentes alturas. Puede ser
utilizado ya sea para ascender o descender en un edificio o una
construcción subterránea. Se conforma con partes mecánicas, eléctricas y
electrónicas que funcionan conjuntamente para lograr un medio seguro de
movilidad. Si se considerara un medio de transporte, sería el segundo
más utilizado después del automóvil
Se instalan fundamentalmente dos tipos, el ascensor electromecánico y el
ascensor hidráulico, más propiamente llamado oleodinámico. También se
denominan ascensores hidráulicos a los sistemas de esclusas en los
canales de navegación, como los ascensores hidráulicos del Canal du
Centre, en Bélgica.
Historia
Diseño de elevador diseñado por el ingeniero germano Konrad Kyeser
(1405)
La primera referencia de un elevador es en las obras del arquitecto
romano Vitruvius, quien reportó que Arquímedes (ca. 287 a. C. – ca. 212
a. C.) había construido un primer elevador probablemente en 236. En
algunas fuentes literarias de épocas posteriores, los ascensores se
mencionaron como cabinas sostenidas con cuerda de cáñamo y accionadas a
mano o por animales. Se supone que ascensores de ese tipo se instalaron
en el monasterio de Sinaí, en Egipto.
En 1000, en el Libro de los Secretos por Ibn Khalaf al-Muradi, de la
España islámica describe el uso de un elevador como dispositivo de
elevación, a fin de subir un gran peso para golpear y destruir una
fortaleza. En el siglo XVII, algunos prototipos de ascensores se
encontraban en los edificios de palacios de Inglaterra y de Francia.
Los ascensores antiguos y medievales utilizaban sistemas de tracción
sobre la base de grúa. La invención de otro sistema basado en la
transmisión a tornillo, fue tal vez el paso más importante en la
tecnología del ascensor desde la antigüedad, lo que finalmente condujo a
la creación de los ascensores de pasajeros modernos. La primera unidad a
sinfin fue construida por Ivan Kulibin e instalada en el Palacio de
Invierno en 1793, mientras que varios años más tarde, otro ascensor
Kulibin fue instalado en Arkhangelskoye, cerca de Moscú. En 1823, una
"cabina de ascenso" hace su debut en Londres.
En 1851, un tal Waterman inventó el primer prototipo de montacargas. Se
trataba de una simple plataforma unida a un cable, para subir y bajar
mercancías y gente. A medida que se fueron construyendo edificios más
altos, la gente se sintió menos inclinada a subir escaleras empinadas.
Los grandes almacenes comenzaron a prosperar, y surgió la necesidad de
un aparato que trasladara a los clientes de un piso a otro y empleara un
mínimo de esfuerzo.
El montacargas inspiró a un
estadounidense de Vermont, Elisha G. Otis, a inventar un elevador con un
sistema dentado, que permitía amortiguar la caída del mismo en caso de
que se cortara el cable de sustento. Esta fue la primera demostración de
un satisfactorio sistema elevador de pasajeros. El 30 de agosto de 1957
se inició el sistema de puertas automáticas en los ascensores de
pasajeros, haciendo que el proceso de abrir y cerrar la puerta se
eliminara.
Por extraño que parezca, el talento de Elisha Otis como diseñador se
descubrió mientras trabajaba como maestro mecánico en una fábrica de
armazones de camas de Albany (estado de Nueva York). Él inventó varios
dispositivos que ahorraban trabajo, y por eso fue enviado a Yonkers
(Nueva York), donde podría utilizarse mejor su aptitud. Allí diseñó y
construyó el primer ascensor que incluía un mecanismo automático de
seguridad, en caso de que hubiera alguna avería en el cable. Para 1853
había establecido su propio negocio de fabricar ascensores. El año
siguiente Otis hizo la demostración de este invento en una exposición
que se llevó a cabo en Nueva York.
Ascensores en el mundo
Los negocios pronto se dieron cuenta del potencial del artefacto recién
inventado, y en 1857 se instaló el primer ascensor de pasajeros en un
gran almacén ubicado en la avenida Broadway, esquina calle Broome, en la
ciudad de Nueva York. Movido a vapor, este ascensor subía cinco pisos en
menos de un minuto. En aquel entonces, eso era rápido. En contraste con
eso, hoy los ascensores de uno de los edificios más altos del mundo, el
Sears Tower, en Chicago, suben rápidamente 412 metros (1.353 pies) en
menos de un minuto.
Elementos constitutivos de un ascensor
Cabina
La cabina es el elemento portante del sistema de ascensores. Está
formada por dos partes: el bastidor o chasis y la caja o cabina. En sus
extremos inferior o superior, según necesidades; se encuentra el sistema
de paracaídas, ya sea instantáneo o progresivo. Este sistema libera unas
cuñas contra las guías para frenar la cabina en caso de que baje a mas
velocidad de la permitida por el limitador de velocidad, impidiendo que
la cabina pueda caer libremente incluso en el caso de que se partieran
todos los cables que sujetan la cabina. En los ascensores de la
actualidad y según normativa de cada país o region también frena en
subida, es decir cuando la cabina sube.
Grupo tractor en los ascensores electro-dinámicos
Los grupos tractores para ascensores están formados normalmente por un
motor acoplado a un reductor de velocidad, en cuyo eje de salida va
montada la polea acanalada que arrastra los cables por adherencia.
Maniobras de control
El control de los sistemas de ascensores funciona mediante sistemas
electrónicos, encargados de hacer funcionar la dirección de movimiento
de la cabina y de seleccionar los pisos en los que esta deba detenerse.
Actualmente, los controles de ascensores funcionan con microprocesadores
electrónicos que mediante algoritmos de inteligencia artificial
determinan la forma de administrar la respuesta a los pedidos de
llamadas coordinando los distintos equipos para trabajar en conjunto.
Los cuadros de maniobra actuales tienen un sistema de informacion de
errores, que en caso de averia muestran en un dispay el codigo de error
de tal forma que el mécanico del ascensor sabe cual ha sido el motivo de
que el ascensor se haya parado.
Hay que tener en cuenta de que un
ascensor cuenta con múltiples dispositivos de seguridad para evitar
cualquier riesgo de accidentes y en cuanto cualquier dispositivo falla
el ascensor quedará automáticamente parado. Cualquier ascensor por
antiguo que sea tiene contactos en las puertas exteriores, puertas de
cabina, contacto de rotura de cables (actualmente ya no se montan),
contacto de disparo de polea del limitador superior, contacto de
aflojamiento de cable en polea de limitador inferior, contacto de
acuñamiento en cabina, etc. etc. En cuanto cualquiera de estos contactos
falle el ascensor se parara indicando el contacto o dispositivo que ha
fallado
Dispositivos de Seguridad
La seguridad del sistema es un elemento clave en los ascensores. Para
maximizarla se emplean varios dispositivos específicos:
Enclavamiento electromecánico de las puertas
En el acceso a los pisos, que hace imposible la apertura de todas las
puertas de acceso excepto la del piso en que se halla detenida la
cabina.
Todas las cerraduras, una en cada rellano, tienen un fleje o un brazo
con una ruedita, que al ser oprimido permite el destrabe de la puerta, y
sólo cuando está mecánicamente trabada mediante el gancho de doble uña,
queda habilitada la parte eléctrica que permite el movimiento del
ascensor. Hay dos tipos de mecanismos que permiten abrir las puertas
exteriores cuando la cabina llega a planta.
En los ascensores antiguos hay un
elemento llamado electroleva que es el encargado de oprimir el fleje de
la puerta del piso de destino. Esta electroleva es retráctil, es decir,
viaja con la cabina retraído para no oprimir los flejes de cada piso por
el que va pasando (lo que permitiría la apertura de cada una de las
puertas y la detención del ascensor), por lo que sólo cuando el control
de maniobras le indica mediante una señal eléctrica que la cabina se
encuentra en la parada pertinente, la electroleva se expande y acciona
el fleje de la puerta correspondiente.
El proceso inverso se da cuando el
ascensor es requerido desde otro sitio: la electroleva se retrae antes
de la partida y sólo se expande al llegar a él. En los ascensores
modernos hay otro tipo de mecanismos. Si las puertas exteriores son
automáticas, es decir se abren por si mismas, una de las hojas de cabina
lleva instalado un patin retráctil que abre la puerta exterior al mismo
tiempo que abre la interior de la cabina. Si las puertas exteriores son
manuales o semi-automáticas (las abre la persona que va a entrar en el
ascensor y se cierran solas), las puertas de cabina incorporan un patin
que empuja la polea de la cerradura para permitir abir la puerta
exterior.
Paracaídas de rotura o desequilibrio
de cables de tracción (a. electro-dinámicos)
Existen instantáneos y también progresivos, para ascensores de alta y
media velocidad. Consiste en un sistema de palancas cuyo movimiento
acciona unas cuñas o rodillos que se encuentran en una caja junto a las
guías (caja de cuñas). Cuando se da la caída de la cabina o sobrepasa la
velocidad nominal , las guías son mordidas por las cuñas o rodillos y se
produce la detención de la cabina.
Limitador de velocidad (a. electro-dinámicos) (Gobernador de velocidad)
Lo componen dos poleas, una instalada en el cuarto de máquinas y otra
alineada verticalmente con la primera en el fondo del hueco. A través de
ambas pasa un cable de acero cuyos extremos se vinculan, uno a un punto
fijo del bastidor de la cabina, y otro a un sistema de palancas cuyo
extremo se encuentra en la parte superior del bastidor.
El cable acompaña a la cabina en todo
momento y es absolutamente independiente de los cables de tracción, es
decir, no interviene en la sujeción de la cabina y el contrapeso. En la
polea superior del limitador se produce la detención brusca del cable
cuando la velocidad de dicha polea (y por tanto la de la cabina) supera
el 25% de la velocidad nominal. El cable limitador activa el sistema de
palancas, llamado paracaídas. Asimismo incorpora un contacto eléctrico
tanto en el mecanismo de acuñamiento de la cabina como en la polea
superior que corta la serie principal para evitar que el motor siga
funcionando una vez que la cabina ha quedado "clavada" a las guías
mediante el mecanismo de acuñamiento. Este mecanismo fue patentado por
Elisha Otis en 1853.
Finales de carrera
Interrumpen la alimentación cuando la cabina rebasa los extremos en
ascenso o en descenso.
Dispositivo de parada de emergencia
Interrumpe la maniobra, corta la alimentación del grupo tractor y actúa
el freno. Permite la detención del ascensor dejando sin efecto los
mandos de cabina y pisos. Normalmente deja bajar la cabina en la parada
más baja. Si nos referimos al STOP o PARADA normalmente debe dejar parar
la cabina en la paradas siguiente tanto hacia arriba como abajo. Este
sistema de emergencia también se puede denominar "Rescata-matic". En
ascensores antiguos, la pulsación del botón de PARADA o STOP, producía
una detención instantánea de la cabina, pudiendo el viajero quedar
atrapado entre dos pisos sin posibilidad de salida. En los modelos
actuales, este botón ha dejado de existir en los tableros de cabina,
quedando únicamente el botón de alarma como dispositivo de emergencia en
manos del usuario.
Timbre de alarma
Para que lo utilicen los pasajeros en caso de emergencia. En ocasiones
está conectado a una línea de teléfono desde la que se puede solicitar
asistencia en caso de quedar atrapado.
Luz de emergencia
Ilumina la cabina en caso de que el alumbrado normal sea interrumpido.
Debe existir una fuente de socorro, de recarga automática que sea capaz
de alimentar al menos una lámpara de un vatio durante una hora, en el
caso de interrupción de la corriente de alimentación del alumbrado
normal. El alumbrado de emergencia debe conectarse automáticamente desde
que falle el suministro del alumbrado normal.
Sistema de Pesacargas
En los ascensores modernos suele instalarse un dispositivo llamado
pesacargas. La función de este elemento es evitar que el ascensor mueva
mas peso del máximo permitido, evitando asi el desgaste excesivo del
grupo tractor y los frenos. Hay varios tipos de sistema de pesacargas y
en la actualidad todos ellos son digitales por lo que tienen una
exactitud bastante elevada.
En ascensores antiguos a los que quiera adaptarse un sistema de
pesacargas, se suele emplear un sistema que consta de unos sensores que
se adaptan en los cables de traccion y una centralita que recoge la
informacion dada por los sensores. Esta centralita esta conectada a su
vez a la caja de revision del ascensor por lo que el cuadro de maniobra
sabe en cada momento si el ascensor tiene mas peso del permitido.
En los ascensores nuevos, el sistema es parecido, pero los sensores se
colocan entre el suelo de la cabina y el chasis, permitiendo una
exactitud aun mayor.
Los cuadros de maniobra tienen 3 estados diferentes en lo que al
pesacargas se refiere:
Normal: La cabina tiene menos peso del permitido por lo que todos los
sistemas funcionaran normalmente
Completo: El ascensor ha llegado al peso máximo permitido, por lo que el
cuadro de maniobra permitirá a la cabina hacer el viaje programado, pero
no permitirá que nadie mas entre en la cabina hasta que no baje uno de
los pasajeros o carga. En caso de ascensores con maniobra selectiva (el
ascensor va recogiendo pasajeros segun suba o baje) no parara en ninguna
planta hasta que el estado del pesacargas vuelva a estar en estado
normal, es decir hasta que alguna persona o carga salga de la cabina
Exceso de carga: El ascensor no permitira ningun viaje hasta que alguna
persona o algun bulto salga de la cabina. En este caso suele haber una
indicacion luminosa y sonora que indica el estado de exceso de carga.
Las puertas no cerraran y el ascensor no se movera hasta que vuelva al
estado normal.
Mecanismos
La construcción y característica de los grupos tractores y de los
motores con que estos van equipados, varían según sea la velocidad
nominal del ascensor y del servicio que deben prestar
Ascensor de Tracción Eléctrico
Se le llama así al sistema en suspensión compuesto por un lado por una
cabina, y por el otro por un contrapeso, a los cuales se les da un
movimiento vertical mediante un motor eléctrico. Todo ello funciona con
un sistema de guías verticales y consta de elementos de seguridad como
el amortiguador situado en el foso (parte inferior del hueco del
ascensor) y un limitador de velocidad mecánico, que detecta el exceso de
velocidad de la cabina para activar el sistema de paracaídas, que
automáticamente detiene el ascensor en el caso de que esto ocurra.
El ascensor eléctrico es el más común para transporte de personas a baja
y alta velocidad (superior a 0,8 m/s), elevadores con alta exigencia de
comfort (hospitales, hoteles) o elevadores que sirven más de 6 pisos.
Una velocidad
Los grupos tractores con motores de una velocidad, solo se utilizan para
ascensores de velocidades no mayores de 0,7 m/s, por lo general eran
colocados en ascensores de viviendas de 300 kg y 4 personas.
Su nivel de parada es muy impreciso y varía mucho con la carga, incluso
es distinto en subida como en bajada. En muchos países está prohibida su
instalación para nuevos ascensores por su imprecisión en la parada.
Dos velocidades
Los grupos tractores de dos velocidades poseen motores trifásicos de
polos conmutables, que funcionan a una velocidad rápida y otra lenta
según la conexión de los polos. De esta manera se obtiene con una
velocidad de nivelación baja un frenado con el mínimo de error
(aproximadamente 10 mm de error) y un viaje más confortable. Estos
grupos tractores en la actualidad están en retirada, ya que consumen
demasiada energía y son algo ruidosos.
Variación de frecuencia
La aceleración en la arrancada y la
deceleración antes de que actúe el freno se llevan a cabo mediante un
variador de frecuencia acoplado al cuadro de maniobra. El freno actúa
cuando el ascensor está prácticamente parado y se consigue así una
nivelación y un confort que superan incluso los del sistema de dos
velocidades.
Ascensor Hidráulico u Oleodinámico
En los ascensores hidráulicos el accionamiento se logra mediante un
motor eléctrico acoplado a una bomba, que impulsa aceite a presión por
unas válvulas de maniobra y seguridad, desde un depósito a un cilindro,
cuyo pistón sostiene y empuja la cabina, para ascender. En el descenso
se deja vaciar el pistón del aceite mediante una válvula con gran
pérdida de carga para que se haga suavemente. De este modo el ascensor
oleodinámico solamente consume energía en el ascenso. Por el contrario,
la energía consumida en el ascenso es cuatro veces superior a la que
consume el ascensor electro-mecánico, por lo que el resultado es que,
por término medio, consumen más o menos el doble que éstos.
El grupo impulsor realiza las
funciones del grupo tractor de los ascensores eléctricos, y el cilindro
con su pistón la conversión de la energía del motor en movimiento.
El fluido utilizado como transmisor del movimiento funciona en circuito
abierto, por lo que la instalación necesita un depósito de aceite.
La maquinaria y depósito de este tipo de ascensor pueden alojarse en
cualquier lugar, situado a una distancia de hasta 12 m del hueco del
mismo, con lo cual permite más posibilidades para instalar este ascensor
en emplazamientos con limitación de espacio.
Son los más seguros, más lentos y los que más energía consumen, aunque
son los más indicados para instalar en edificios sin ascensor.
Ascensor sin cuarto de máquinas
Actualmente se está generalizando el ascensor eléctrico sin cuarto de
máquinas o MRL (Machine Room Less). Las ventajas desde el punto de vista
arquitectónico son claras: el volumen ocupado por la sala de máquinas de
una ejecución tradicional desaparece, y puede ser aprovechada para otros
fines. En este tipo de ascensores se utilizan motores gearless de imanes
permanentes, situados en la parte superior del hueco sobre una bancada
directamente fijada a las guías, que están ancladas a cada forjado. Con
ello, las cargas son transferidas al foso en lugar de transmitirse a las
paredes del hueco, evitando así vibraciones y molestias a las viviendas
adyacentes.
Ascensores Twin (gemelos)
La empresa alemana ThyssenKrupp
Elevator es el primer fabricante de ascensores en inventar e implantar
un sistema de dos cabinas viajando independientemente en un mismo hueco
de ascensor. Gracias a un extraordinario trabajo de ingeniería y un
avanzado sistema de control, con un concepto de alta seguridad, es
posible que operen las dos cabinas de forma independiente, creándose
inmensos beneficios potenciales para su uso en nuevas instalaciones y en
modernizaciones de edificios.
El corazón del sistema es un control de selección de destino, capaz de
asignar de manera inteligente a cada ascensor las llamadas de los
distintos pisos. Cuando un usuario llama a un ascensor desde el pasillo,
antes de que el pasajero entre en el ascensor, recoge la información de
la planta en la que está y de la planta a la que se dirige y le asigna
el ascensor más adecuado para su trayecto.
La principal ventaja de este sistema, es que incrementa la capacidad de
transporte de los elevadores del edificio, utilizando un menor volumen
de construcción y de espacio.
Algoritmos de Maniobras
Para lograr un funcionamiento más eficaz, los sistemas de ascensores
poseen una memoria que almacena los pedidos de llamada y los atienden
priorizando las peticiones que están en dirección al coche, según
distintos algoritmos de funcionamiento:
Colectiva Descendente
Las botoneras colocadas en los pasillos de los pisos poseen un solo
botón.
En subida: el ascensor va deteniéndose en todos los pisos marcados desde
la cabina, pero no atiende ninguna llamada de piso, salvo la del piso
más alto por encima del último registrado por los pasajeros. Una vez
llegada la cabina al último piso cuya llamada haya sido registrada, y
pasado un tiempo sin nuevos pedidos, el ascensor cambia de dirección.
En bajada: el ascensor va deteniéndose en todos los pisos registrados en
la cabina y también atiende los pedidos de llamada de los pisos, que
supone son de bajada, hasta llegar al piso inferior que tenga un pedido
de atención. En caso de que el ascensor disponga de dispositivo
pesacargas el ascensor no parara en las plantas intermedias si la cabina
tiene la carga completa
Colectiva ascendente-descendente
Las botoneras colocadas en los pasillos de los pisos poseen dos botones,
uno para pedidos de subida y otro para bajada.
En subida: el ascensor va deteniéndose en todos los pisos marcados desde
la cabina y también en los pedidos de piso marcados como subida, pero no
los de bajada. Al llegar al piso más alto por encima del último
registrado por los pasajeros o desde los rellanos, y pasado un tiempo
sin nuevos pedidos, el ascensor cambia de dirección.
En bajada: el ascensor va deteniéndose en todos los pisos registrados en
la cabina y también atiende los pedidos de llamada de los pisos en
bajada pero no los de subida, hasta llegar al piso inferior que tenga un
pedido de atención.
Sistema de Coordinación
Los modernos ascensores disponen de avanzados sistemas de inteligencia
artificial con algoritmos lógicos que maximizan el rendimiento de los
equipos coordinando las operaciones de cada uno, para lograr acelerar la
atención de llamadas y aumentar la capacidad de transporte.
Este modo de funcionamiento, llamado en batería, logra una máxima
eficiencia mediante índices que calculan varias veces por segundo las
circunstancias de funcionamiento en que se halla cada equipo, decidiendo
cual de todos posee una situación más ventajosa frente al conjunto para
atender el pedido de llamada.
Los equipos de última generación emplean un microprocesador
especialmente para realizar la tarea de coordinación, debido a la gran
cantidad de variables y datos en tiempo real que tienen en cuenta los
complejos algoritmos.
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