Un ascensor o elevador es un
sistema de transporte vertical diseñado para mover
personas u objetos entre diferentes niveles. Puede ser utilizado para ascender
o descender en un edificio o en una construcción. Está formado por partes
mecánicas, eléctricas y electrónicas que funcionan conjuntamente para lograr un
medio seguro de movilidad.
La
primera referencia de un ascensor aparece en las obras del arquitecto romano Vitruvio, que dice de Arquímedes que había construido un
primer elevador probablemente en 236 a.C. 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 escrito
por Ibn Khalaf al-Muradi, de
la España
islámica se
describe el uso de un ascensor como dispositivo de elevación, a fin de subir un
gran peso para golpear y destruir una fortaleza.2
En
el siglo
XVII, había prototipos de ascensores en algunos edificios
palaciegos ingleses y franceses.
Los
ascensores antiguos y medievales utilizaban sistemas de tracción utilizando el
mecanismo de la 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. El primer modelo fue construido por Ivan Kulibin e instalado en el Palacio de
Invierno en 1793, mientras que varios años más tarde, otro ascensor Kulibin fue
instalado en Arkhangelsk, cerca de Moscú. En 1823, se
inaugura una "cabina de ascenso" en Londres.
Elementos constitutivos de un ascensor
Cabina
La cabina es el
elemento básico del sistema de ascensores. Está formada por dos partes: el
bastidor o chasis y la caja o cabina, o por una cabina auto portante. El
bastidor se apoya en unas guías verticales.
Contrapeso
La mayoría de los
ascensores tienen un contrapeso, que tiene una masa igual a la de la cabina,
más la mitad de la carga máxima autorizada, por lo que el motor no tiene que
mover toda la masa de la cabina, sino solo una fracción. Debido a ello, un
ascensor vacío, pesa menos que el contrapeso. El contrapeso también está
conducido por unas guías. Su función exactamente es equilibrar la carga para
facilitar el trabajo del motor y no forzarlo demasiado al mover una determinada
carga.
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.
Sistema de paracaídas
En los extremos
inferior o superior del bastidor de la cabina, según necesidades, se encuentra
el sistema de paracaídas, ya sea instantáneo o progresivo. Este libera unas
cuñas contra las guías para frenar la cabina en caso de que baje a más
velocidad de la permitida por el limitador, impidiendo así que ésta caiga
libremente incluso en el caso de que se partieran todos los cables que la
sujeta. En los ascensores de la actualidad y según normativa de cada país o
región también frena en subida.
En ocasiones, se instala también un sistema de frenado en el
contrapeso.
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 ésta deba detenerse.
En 1925, la compañía
de ascensores Otis Elevator Company inventó el primer sistema de control con "memoria"
para grupos de ascensores, lo que permitió su automatización y prescindir de
los clásicos ascensoristas.
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. También fue inventado por Otis Elevator Company en 1979.
Los cuadros de
maniobra actuales tienen un sistema de información de errores, que en caso de
avería muestran en una pantalla el código de error de tal forma que el mecánico
del ascensor sabe cuál ha sido el motivo de que el ascensor se haya parado.
Hay que tener en
cuenta 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. En cuanto cualquiera de estos
contactos falle, el ascensor se parará 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 solo 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 patín 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 patín que empuja la polea de la cerradura para permitir abrir 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 Rubén Lorenzo Curiel 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 a la parada más baja. Si nos referimos al STOP
o PARADA normalmente debe dejar parar la cabina en la parada 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.
·
Funcionamiento: Cuando se
produce un corte de suministro eléctrico, se enciende automáticamente el alumbrado
de socorro en el interior de la cabina, la alarma electrónica continua en
disposición de funcionamiento debido a su propia alimentación con acumuladores.
Cuando se restablece el suministro, se apaga el alumbrado de socorro y el
equipo inicia su recarga automáticamente.
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 pesa cargas
En los ascensores
modernos suele instalarse un dispositivo llamado pesacargas. La función de este
elemento es evitar que el ascensor mueva más peso del máximo permitido,
evitando así 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 tracción
y una centralita que recoge la información dada por los sensores. Esta centralita está conectada a
su vez a la caja de revisión del ascensor, por lo que el cuadro de maniobra
sabe en cada momento si el ascensor tiene más 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 todavía mayor.
Los cuadros de
maniobra tienen 3 estados diferentes en lo que al pesacargas se refiere:
·
Normal: La cabina tiene menos peso del máximo permitido, por lo que
todos los sistemas funcionarán 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 más 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 según suba o baje), no parará 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 permitirá ningún viaje hasta que alguna persona
o algún bulto salga de la cabina. En este caso suele haber una indicación
luminosa y sonora que indica el estado de exceso de carga. Las puertas no se
cerrarán y el ascensor no se moverá 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 eléctrica
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 confort (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, se instalan
en ascensores de viviendas de 300 kg o 4 personas de carga
máxima.
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 falta de precisión en la parada.
Dos velocidades
Los grupos tractores
de dos velocidades poseen motores trifásicos de polos conmutables, que
funcionan a 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 siendo retirados, 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.
TIPOS
DE ASCENSORES
Ascensor hidráulico u oleodinámico
En los ascensores
hidráulicos el accionamiento se logra mediante una bomba, acoplada a un motor
eléctrico, que inyecta 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. Este tipo de ascensor,
no tiene contrapeso.
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 metros 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, ahorrando los costes de la tradicional sala de máquinas, pudiendo
ser aprovechada para otros fines o haciendo posible que se pueda llegar con el
ascensor hasta la terraza o planta más alta donde anteriormente se situaba la
sala de máquinas. En este tipo de ascensores se suelen utilizar motores gearless de imanes permanentes,
accionados mediante una maniobra con control por variador de frecuencia,
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.
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