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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.