Exposicion Elevadores

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EQUIPO 2 Corts Rincn Omar Rodrigo Daz Hernndez Mariana Guilln Hernndez Karina del Carmen Morales Jurez Cristell Moreno Ayala Alade Torres Cuapa Gustavo Varela Alba Sandra Villatoro Hernndez Valeria

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Instalaciones Especiales: Elevadores

ndice

ndice ................................................................................................................................. 1 Introduccin ....................................................................................................................... 2 Antecedentes ..................................................................................................................... 3 Requerimientos.................................................................................................................. 3 Tipos de elevadores .......................................................................................................... 7 Principales elementos de un equipo de elevadores ........................................................... 8 Dispositivos de Seguridad en Elevadores ........................................................................ 21 Sistemas de Comando en Elevadores ............................................................................. 24 Elevadores hidrulicos ..................................................................................................... 26 Clculo de la capacidad de transporte ............................................................................. 30 Casos especiales............................................................................................................. 35 Conclusin ....................................................................................................................... 39 Bibliografa ....................................................................................................................... 40 Anexos ............................................................................................................................ 41 Grficas para clculo ....................................................................................................... 41

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Introduccin

Muchos de los grandes cambios suscitados en la historia de la arquitectura se han generado por avances tecnolgicos en los sistemas de instalaciones. Si se analiza con un poco de detalle, la mayora de los conceptos arquitectnicos vigentes son realizables gracias a aditamentos tan simples y a la vez geniales como el obturador hidrulico o cespool, empleado comnmente en las instalaciones sanitarias, sin el cual el concepto de casa-habitacin que hoy da se maneja y vive no sera realidad. Anlogamente, se puede hablar de los equipos de transporte vertical, como elevadores, montacargas y escaleras elctricas, sin los cuales sera imposible realizar gigantes de 20,30, 100 y hasta ms pisos de altura. Por otro lado, el alto costo de la tierra en las reas urbanas hace imperativa la bsqueda de soluciones arquitectnicas y tcnicas que permitan incrementar los ndices de rentabilidad. En la mayora de los casos, dicho aspecto se determina por los equipos mecnicos de transporte vertical incluidos en los edificios, pues de ellos dependen la facilidad, comodidad y eficacia en el acceso a los espacios arquitectnicos y, por tanto, su valoracin comercial. Lo anterior, aunado al alto costo actual de este tipo de equipos el cual (en equipos de elevadores) flucta entre 1070 y 15% del costo final del edificio, hace indispensable evaluar todos los aspectos que intervienen en la eleccin final del equipo mecnico de transporte vertical. En este trabajo se presenta una serie de recomendaciones, normas y grficas que permiten establecer el equipo de transportacin vertical idneo en capacidad y calidad de servicio para cada edificio.

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Antecedentes

En el tratado sobre arquitectura de Vitrubio, en el ao 26 a. C., ya se mencionaban dispositivos mecnicos que magnificaban la fuerza del hombre, los cuales se empleaban para elevar todo tipo de cargas; sin embargo, hasta la poca de la Revolucin Industrial, en Gran Bretaa se aplicaron rudimentarios mecanismos impulsados por presin a equipos de montacargas. Bsicamente, se puede decir que el elevador de pasajeros se ide a mediados de 1854, cuando Elisha Graves Otis mostr un equipo dotado de dispositivos de seguridad en la exposicin del Palacio de Cristal en la Ciudad de Nueva York. A partir de esa fecha, importantes compaas dedicadas a la construccin y montaje de equipos de elevadores se crearon en Europa y Norteamrica. En principio, la fuerza motriz de los equipos de elevadores fue proporcionada por fuentes de corriente directa; as, hasta la dcada de los aos 20 se generaliz el uso del sistema de control de voltaje variable, que incluye un generador de corriente directa, lo cual permite que el equipo utilice la energa disponible en el edificio, ya sea sta corriente directa o corriente alterna. Paralelamente, los sistemas de operacin de los elevadores evolucionaron desde el control manual de cable y control por elevadorista, hasta los sistemas de control sin elevadorista, con complicados dispositivos de programacin que son computadoras electrnicas que se adaptan automticamente a las distintas condiciones de trnsito prevalecientes en el edificio durante el da o la noche. As, ponen en servicio todos los elevadores en tiempo de trfico y cortan unidades durante las horas de poco trnsito. Asimismo, el rengln de seguridad se ha mejorado conforme se aumentaron las velocidades de operacin y el uso de mecanismos automticos, de modo que a la fecha se usan controladores de velocidad eficaces, dispositivos automticos de freno, y sensores trmicos y pticos para la operacin de puertas, alarmas y sistemas de intercomunicacin. Dada la importancia que tiene socialmente este rengln, la instalacin y operacin de elevadores se rige por reglamentos aprobados por las autoridades de cada ciudad; por ejemplo, en la Ciudad de Mxico est vigente el Cdigo Estndar Americano de Seguridad para Elevadores.

Requerimientos

Como se mencion anteriormente, la rentabilidad de un edificio depende en gran parte de la eficacia de su equipo de transporte vertical, el cual debe brindar un servicio adecuado en capacidad y rapidez a la categora que se desea imprimir al inmueble. Las condiciones mnimas de transporte son establecidas por los reglamentos de construccin en vigor en cada ciudad. As, se especifican desde la altura mxima

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permisible de un edificio sin equipo de transporte vertical, hasta las capacidades de transporte y los intervalos para cada tipo de edificio. En el reglamento de la Ciudad de Mxico se permite que un edificio tenga planta baja y hasta tres pisos de altura, sin que sea necesario instalarle equipo mecnico de transporte vertical y sin incluir habitaciones de servicio, ni cuartos de mquinas, ni azoteas. A partir de esa altura, cualquier edificio deber estar dotado con algn medio mecnico para trasportar verticalmente a las personas. En edificios con ms de 10 niveles se requiere instalar por lo menos dos elevadores, y para otorgar la licencia de construccin se pide un estudio de trfico, avalado por una compaa de elevadores que garantice un servicio adecuado. En general, los ascensores y las escaleras mecnicas son los medios ms comunes para el transporte vertical de personas. Su eleccin est supeditada a la altura del edificio, al volumen del trnsito de personas y a la rapidez requerida para llevarlo a cabo. Para edificios con pocos pisos en los que la afluencia de personas sea en grandes cantidades (5 000 a'10 000 personas por hora) y el servicio no requiera gran rapidez, como tiendas departamentales, estaciones de transporte colectivo, auditorios, etc., la solucin debe basarse en escaleras mecnicas; en cambio, en edificios de gran altura, en los cuales se requiere rapidez en el servicio y la afluencia es de un mximo de 5 400 personas/hora, la solucin debe ser con un sistema de elevadores. Bsicamente, el equipo de elevadores para un edificio se determina a partir de sus dimensiones y destino de ste, para lo cual se considera una serie de valores estadsticos obtenidos en el estudio de trnsito de pasajeros en edificios similares. Obviamente, los valores escogidos para clculo son aquellos que representan los periodos de trnsito extremo en un da de actividad normal. La grfica 2.1 muestra un caso tpico de trnsito de pasajeros en un edificio para oficinas; como se observa, las necesidades varan ampliamente en el transcurso del da, de modo que el equipo debe cumplir con los requerimientos de transporte en los momentos crticos. De la relacin de estos requerimientos con las reas rentables se ha establecido una serie de ndices que permiten conocer de forma rpida y prctica la capacidad de transporte necesaria en cada edificio, la cual se especifica en un lapso de 5 minutos, segn se normaliz internacionalmente. El primer paso por seguir en el estudio de trnsito en un edificio es determinar la poblacin del edificio, la cual se puede estimar a partir de ndices determinados. La tabla 1 muestra los ndices para la estimacin de poblacin de tipo de edificios comunes en la prctica; asimismo, contiene, como un porcentaje de la poblacin total, la demanda mxima probable de transporte vertical y los intervalos de espera recomendados en cada caso. Como se observa, los requerimientos varan de acuerdo con el uso del edificio, su ubicacin y la rentabilidad que se desea lograr de aqul.

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Tipos de elevadores

Aunque da a da los equipos de transporte vertical se mejoran al automatizarlos y dotarlos de nuevos sistemas de seguridad, el concepto fundamental no ha variado. En esencia, el elevador es una cabina estructuralmente rgida que al desplazarse se gua por varios rieles metlicos alojados dentro del tiro del elevador. La fuerza para hacer ascender o descender la cabina dentro del tiro puede ser proporcionada por un motor, el cual por traccin mueve un cable sujeto a la cabina y a un contrapeso (vase figura 3.1), o por un pistn al que se inyecta aceite a presin, como se indica en la figura 3.1c. Ambos sistemas tienen propiedades que se deben evaluar para hacer la eleccin conveniente en cada caso. Los elevadores hidrulicos, como se indic anteriormente, trasmiten el movimiento ascendente o descendente a la cabina a travs de un pistn que se telescopia dentro de un tubo en el cual se inyecta o extrae aceite a presin. Debido al mecanismo empleado en este tipo de elevadores, su uso est limitado a edificios de poca altura, en los cuales adems no se requiere un servicio rpido, pues las velocidades comunes en estos equipos varan entre 0.04 y 0.05 m/s. La ausencia de un cuarto para mquinas en el extremo superior del cubo del elevador y el que no requiera contrapeso son, en muchos casos, los factores que influyen en la seleccin de esta clase de equipo. El equipo de elevadores por traccin puede tener el cuarto de mquinas en la parte superior o inferior del cubo de elevadores, segn se muestra en la figura 3.1. Este sistema, con el cuarto de mquinas en la parte superior, es el ms comn en la prctica, dado que puede servir a edificios de gran altura y alcanzar velocidades que varan entre 0.65 y 5.00 m/s. Esta amplia gama de velocidades produce, a su vez, importantes variaciones en el equipo motriz de tal tipo de elevadores, lo cual se debe tener en cuenta, pues de ello depende el costo y la eficiencia del equipo.

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Principales elementos de un equipo de elevadores

En cualquier tipo de elevadores con mecanismo por traccin, los principales elementos son la cabina, los cables, el equipo motriz, el equipo de programacin y maniobra, el contrapeso, las guas el tiro del elevador, el cuarto de mquinas y el foso. Como este tipo de elevadores es el ms comn en la prctica, a continuacin se expone una serie de consideraciones acerca de la ubicacin y funcin de cada uno de estos elementos. Las cabinas, por su presentacin en los aspectos decorativos y funcionales y como son la nica parte del sistema con la cual el usuario comn tiene contacto, tienen una importancia fundamental. Esencialmente, es una caja de metal ligero sostenida por una estructura resistente, en cuyo extremo superior se fijan los cables que sostienen su peso. Por medio de unas ruedas montadas en los laterales de la cabina, se gua su trayecto vertical sobre los rieles del tiro del elevador. En la actualidad, las cabinas estn provistas de puertas automticas, un panel con botones de maniobra, un indicador del piso en el que hace parada, as como iluminacin, ventilacin y equipo de intercomunicacin con la consejera del edificio. Los acabados de la cabina se deben proyectar para una larga vida, poco gasto de conservacin y que a su vez se integren al concepto decorativo del edificio. Las dimensiones, proporcin y disposicin de la cabina pueden ser variadas a gusto del arquitecto, con el incremento en

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costo correspondiente; sin embargo, bsicamente, en el mercado existen tres tipos de cabina: para pasajeros, de tipo hospital y para carga, con distintas capacidades en cada una de las variantes. Las figuras 3.2, 3.6 y 3.7 muestran los tamaos de cabinas ms comunes. El conjunto de cables trasmite el movimiento ascendente de la cabina. Por lo general, se fijan a la parte superior de tres a ocho cables paralelos, entre los cuales se distribuye uniformemente el peso de la cabina. En el cuarto de mquinas, los cables se pasan sobre el tambor cilndrico del mecanismo tractor y vuelven a descender hasta fijarse al contrapeso. El recambio de los cables, cuando esto se requiere, es una de las partidas ms caras en el costo de mantenimiento de un ascensor. Al imprimir movimiento al tambor, el mecanismo elevador hace ascender o descender la cabina. Este mecanismo consiste en una robusta estructura metlica en la cual se integran el tambor, el motor y la caja de engranajes (si la hay), los frenos y los otros elementos auxiliares, as como el regulador de velocidad, el cual evita que sta llegue a ser peligrosa (vanse figuras 3.8 y 3.9). El equipo de maniobra, en su acepcin general, es la combinacin de pulsadores, contactos, rels, levas y dispositivos que funcionan manual o automticamente para maniobrar las puertas, y para el arranque, aceleracin, desaceleracin; ajuste de nivel y detencin de la cabina. Interruptores elctricos evitan que la cabina sobrepase los extremos del recorrido, mientras que tableros iluminados indican la posicin de la cabina y el sentido en que se desplaza; adems, mediante cuadros de pulsadores en la cabina y en los pisos del edificio se trasmiten las rdenes al equipo de elevadores. Todos estos elementos estn combinados entre s de tal manera que los elementos principales funcionen con el mximo de seguridad, de comodidad y conveniencia. La figura 3.14 muestra un tablero de control tpico en equipos de baja velocidad. El conjunto de elementos que lo componen se debe disear para los requerimientos especficos de cada caso. El contrapeso est constituido por bloques rectangulares de fundicin, apilados en una armazn suspendida del extremo opuesto de f os cables en relacin con el extremo en que est colgada la cabina. El tamao del contrapeso se relaciona con el peso de la cabina y su carga, en la proporcin que convenga para reducir al mnimo el consumo de energa en la operacin del equipo, que tiene sus puntos crticos en los periodos de aceleracin. El contrapeso corre a lo largo de una gua en la parte posterior o lateral del tiro del elevador, en sentido inverso al de la cabina correspondiente.

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El tiro del elevador es el paso vertical por el que circulan la cabina y el contrapeso. Sobre sus paredes estn montadas las guas, los bastidores de las puertas y algunos de los elementos mecnicos y elctricos de los aparatos de mando. En el fondo del hueco del ascensor estn varios amortiguadores que absorben el impacto de la cabina en caso de estar desajustado el nivel en la ltima parada del extremo inferior. Las guas son un perfil f de acero montado en sentido vertical y conducen la cabina y el contrapeso en su desplazamiento dentro del tiro. Es de suma importancia la alineacin y ensamble de las guas para asegurar el paso suave y silencioso de las correderas de la

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cabina, las cuales estn montadas en los flancos de la estructura de aquella. Las guas del contrapeso son similares a las de la cabina, pero generalmente de menor dimensin. Todas las guas se deben fijar con pernos a trabes, cadenas o dados de concreto ubicados a una distancia mxima en altura de 1.50 m. El cuarto de mquinas es el local ubicado inmediatamente encima del tiro del ascensor, y donde se alojan la fuente de fuerza motriz, el mecanismo elevador, y el cuadro de distribucin y otros aparatos de control. En este punto es importante acentuar la necesidad de aislar de la estructura del edificio las partes mviles de la maquinaria y el equipo de control a fin de evitar problemas de ruidos y vibracin en el edificio terminado. El tipo de motor empleado en un elevador de mecanismo por traccin vara, segn la capacidad de la cabina y la velocidad requerida, la cual depende, a su vez, de la altura del edificio. La grfica B muestra la velocidad recomendable para este tipo de elevadores, en los que se considera la altura del edificio y la capacidad de la cabina. Asimismo, al definir la velocidad de viaje del elevador, se determina el tipo de motor, de mecanismo, de trasmisin y de sistema de regulacin apropiado en cada caso. Los motores empleados en los equipos de ascensores pueden ser de corriente alterna o continua, lo cual depende principalmente de la velocidad que se requiere. Para velocidades bajas (de 0.65 a 1.00 m/s0 se pueden utilizar indistintamente motores de corriente alterna o continua, pero por motivos econmicos y prcticos, en la mayora de las instalaciones de este tipo se usan motores de corriente alterna. Para velocidades ms altas que 1 m/s y hasta 6 m/s, se deben usar motores de corriente continua. En los sistemas de trasmisin se tienen bsicamente dos tipos de: el de tornillo sin fin y el de acoplamiento directo. En el sistema de tornillo sin fin, el movimiento del motor se trasmite al tambor mediante una cremallera y una corona; por tanto, los motores pueden funcionar a velocidades ms altas (de 600 a 1 800 rpm), de forma que son ms econmicas su adquisicin y operacin. La principal limitacin de este sistema es la velocidad, pues no es prctico usarlo con velocidades mayores que 2.5 m/s. La figura 3.10 muestra los principales componentes de un equipo elevador con tornillo sin fin. Para velocidades altas (de 2.5 a 6 m/s), el equipo adecuado es el de acoplamiento directo, en el cual el eje del motor, siempre de corriente continua, est conectado directamente con el tambor. La ausencia de engranajes significa que el motor gira a la misma velocidad que el tambor. Como no es prctico construir motores de corriente continua para trabajar con velocidades reducidas, esta clase de mecanismo se emplea slo en equipos de ascensores en los cuales se requieren velocidades altas. El mecanismo de acoplamiento directo es superior al de tornillo sin fin, pues al tener menos elementos mviles es ms eficaz, ms silencioso y, por tanto, tiene un nmero de piezas menor que requieran mantenimiento. En la figura 3.11 se muestra un equipo tpico con acoplamiento directo.

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Para la regulacin de la velocidad de los motores existen bsicamente dos sistemas: el reosttico y el de voltaje variable. Para suministrar corriente elctrica con voltaje variable al motor de un ascensor, se necesita un grupo motor-generador (vase figura 3.12), que a partir de la corriente alterna de uso en el edificio genere corriente continua con voltaje variable para la aceleracin, velocidad de paso y desaceleracin del motor de corriente continua del mecanismo elevador. Est sistema brinda el funcionamiento ptimo en conjuncin con el equipo de acoplamiento directo, con suaves y rpidas aceleraciones y desaceleraciones y altas velocidades de paso (2.5 a 6 m/s). En las instalaciones en las que no se pueden permitir el lujo del mando por tensin variable o en las que se utilicen velocidades menores de 2.5 m/s, las mquinas de traccin de los elevadores pueden ser accionadas por motores de corriente alterna o continua, con la velocidad regulada por restatos (resistencias variables). Este principio se basa en una serie de resistencias que se conectan y desconectan sucesivamente por medio de mecanismos de tiempo para poner en marcha, acelerar, desacelerar y detener el motor del mecanismo elevador, lo cual da como resultado una operacin ms lenta y spera que la lograda con el sistema de voltaje variable. En nuestro medio, el sistema de regulacin por restato se utiliza slo con motores de corriente alterna que funcionan en equipos elevadores con velocidades menores de 1 m/s, pues en la generalidad de los casos en los que se tienen motores de corriente continua se requiere un grupo motor-generador especialmente para elevador. Esto hace ms costeable el uso del sistema de voltaje variable.

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Dispositivos de Seguridad en Elevadores

Un aspecto de suma importancia que no se haba mencionado es el referido a los dispositivos de seguridad que todo equipo de elevadores debe tener. Bsicamente, los equipos de seguridad en un ascensor son freno principal, el freno de emergencia, los amortiguadores que se alojan en el foso y los interruptores de lmite de recorrido. El freno principal de un ascensor acta directamente sobre el eje del mecanismo elevador (figura 3.13). Acciona con unas zapatas comprimidas por medio de unos muelles contra el tambor del freno. El freno libera el mecanismo por la accin de un electroimn y al limitarse o eliminarse el voltaje que lo energiza, los resortes que comprimen las zapatas frenan automticamente el mecanismo. Cuando se emplean motores de corriente continua, el ascensor se desacelera por la accin del freno dinmico del motor y el freno de zapata acta luego, de manera que sujeta el tambor y mantiene la cabina en el piso en que est detenida. El freno de seguridad sirve para detener automticamente la cabina antes de que adquiera velocidad excesiva. Este mecanismo est accionado por un dispositivo de pesos

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centrfugos (figura 3.14) que funciona independientemente del resto de la maquinaria del ascensor.

A velocidades normales, dicho dispositivo no efecta ninguna accin; cuando la velocidad sobrepasa el lmite fijado, corta la corriente del motor y pone en accin el freno. Generalmente, ste detiene la cabina, pero si la velocidad aumenta, actuar sobre dos frenos de cua, colocados debajo de la cabina, uno a cada lado, que funcionan sobre las guas y las comprimen para detener suavemente la cabina. Los elementos amortiguadores (ya sean de resorte o del tipo hidrulico) que se instalan en el foso del tiro del elevador tienen como objetivo no detener la cabina si sta cae, sino amortiguar su detencin cuando se sobrepasa el lmite de su recorrido. A poca distancia por encima y por debajo de los extremos del recorrido del elevador se colocan unos interruptores elctricos que cortan la corriente del sistema y, por tanto, ponen en accin el freno principal cuando la cabina sobrepasa dichos extremos. El

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sistema que programa el funcionamiento del elevador o grupo de elevadores en un edificio, es de gran importancia, pues de ste depende que los tiempos de recorrido se cumplan eficazmente, no se traslapen las cabinas al acudir a las llamadas y, por tanto, se brinde un servicio eficaz y econmico.

Dicho equipo de programacin o comando se debe especificar con base en los requerimientos de transporte del edificio y el nmero de cabinas que tendr el sistema. Al respecto, se puede hacer la clasificacin siguiente:

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Sistemas de Comando en Elevadores

A continuacin se explicarn con un poco de detalle las caractersticas de tales sistemas de comando: Simple. Es el equipo de comando bsico para un ascensor. Se debe usar slo en elevadores para pasajeros con un recorrido mximo de dos pisos, as como en equipos de montacargas, sin importar en cuntos niveles sirva este equipo. Este sistema atiende una sola llamada, sin acumular las siguientes, y tienen prioridad las llamadas que se marcan en el tablero de cabina sobre los botones de piso. As, slo atender una llamada de piso, sin diferenciar su direccin, cuando sta se suscite y la cabina est libre. Colectivo. Este sistema se puede utilizar en edificios de oficinas o habitacionales con una sola cabina y recorridos de hasta cinco niveles. Acumula las llamadas tanto de piso como de tablero de cabina, y las atiende en cuanto el ascensor alcanza los pisos, sin diferenciar la direccin de ellas. Selectivo en descenso. Se puede usar con equipos de ascensores de una a cinco cabinas. Atiende las llamadas que se marcan en el tablero de cabina en cuanto alcanza los pisos, acumula las llamadas de pisos y slo atiende stas en sentido descendente. Cuando se utiliza en sistemas con ms de dos cabinas, coordina su operacin y distribuye el servicio en todos los pisos. Asimismo, evita que ms de una cabina atienda una llamada de piso, adems de distinguir y programar trfico intenso del piso principal a los dems pisos y trfico descendente hacia la planta baja. Conforme los requerimientos de transporte disminuyen, el sistema desconecta los elevadores innecesarios, los cuales entran en funcionamiento al registrarse nuevas llamadas. Selectivo completo. Se aplica en equipos de ascensores que tengan desde una hasta cinco cabinas. Las llamadas que se registran en el tablero de cabina son atendidas conforme sta alcanza los pisos. Acumula las llamadas que se marcan desde botones de piso y las atiende segn la direccin del viaje, ya sea ascendente o descendente. Para mayor rapidez y economa, el carro invierte automticamente la direccin del viaje

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despus de atender la llamada ms alta o ms baja. Si no hay llamadas, la cabina se estacionar en el ltimo piso atendido, o en el que se elija como estacionamiento preferencial. Cuando el sistema est constituido hasta por cinco cabinas, evita que ms de una atienda una llamada de piso y despacha los carros para atender conjuntos de llamadas que forman una demanda preferencial, la cual puede ser: a) de piso principal a pisos superiores, b) de ascenso entre los diferentes pisos, c) de descenso entre los pisos intermedios o entre pisos superiores y la planta baja. Al cesar la demanda, se desconectan las cabinas innecesarias y se ponen automticamente en servicio al registrarse una demanda intensa. Trnsito programado. En edificios que requieren transporte vertical, con equipos de hasta ocho cabinas, o en edificios con variaciones muy intensas en sus necesidades de trnsito (como bancos, oficinas de una sola empresa u oficinas de tipo gubernamental) se requiere un computador en el sistema que supervise, analice el nmero y direccin de las llamadas y programe las cabinas, de modo que d prioridad de atencin a llamadas segn la posicin de cada carro. Esta seleccin destina prioritariamente los carros a las correspondientes demandas hasta que stas son satisfechas, y se distinguen automticamente los siguientes requerimientos de transporte: demanda de piso principal en subida, demanda preferencial de piso principal a pisos superiores, demanda de piso principal durante trfico intenso de subida, demanda de bajada, demanda preferencial de bajada y demanda preferencial de subida. Adems, se pueden hacer combinaciones especiales para aisgnar una o varias cabinas a un servicio especial, a cuyo trmino se reintegran al servicio en grupo. Tambin se pueden aplicar a salones en los que se hallan importantes concentraciones de personas (como salones de fiestas, salas de consejo, etc.), de modo que este sistema funcione automticamente, al partir una cabina completamente cargada del piso donde se encuentra el saln, y trasmite una seal al sistema programador del grupo, que lo alerta de esta demanda durante un tiempo prefijado. Si se registra una segunda llamada durante este tiempo, el servicio operar automticamente. Los carros destinados en esta operacin suben sin atender llamadas de piso y sirven slo las registradas en la cabina. Este servicio se cancela automticamente al partir en descenso una cabina parcialmente cargada, y se reintegra al servicio normal del edificio. Asimismo, tanto en complejos sistemas de programacin de elevadores como en los ms sencillos, se puede dar servicio preferencial a determinados pisos por medio de llave, limitar el acceso a algunos pisos, y ahorrar energa al desconectarse la iluminacin y los motogeneradores cuando se registran llamadas durante un tiempo que se puede establecer previamente. Adems, se puede dotar a las cabinas con equipos de msica de fondo e intercomunicacin.

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Elevadores hidrulicos

Casi todos los elevadores anteriores son de tipo de traccin, esto es, suben y bajan como resultado de la fuerza tractiva de cables adheridos a, o que pasan por debajo de la cabina. A diferencia de stos, el elevador convencional hidrulico sube y baja de manera bastante simple por medio de una flecha movible que est al fondo de la cabina del elevador. La ausencia de cables, tambores, controladores sofisticados y dispositivos de seguridad, as como equipo de cuarto de mquinas en la azotea, hace que este sistema sea econmico y muchas veces la mejor opcin para aplicaciones de baja velocidad hasta 1 m/s y de un recorrido corto de aproximadamente siete pisos donde la construccin de la fosa del cilindro no presenta dificultades. Los componentes de un equipo hidrulico tpico se muestran en la figura 3.15. Este sistema opera en gran medida de la misma manera que opera un gato hidrulico para automvil; el aceite de un tanque se bombea por debajo del cilindro, entonces se levanta ste y tambin el auto, la bomba se detiene durante el movimiento descendente, el auto baja por gravedad y se controla por la accin de vlvulas de desviacin de escape, que tambin controlan la posicin de la cabina durante el movimiento ascendente. Los sistemas de control usados son similares a aqullos para los tipos de traccin, por ejemplo, de un solo botn, colectivos y colectivos selectivos. Las disposiciones de las puertas son las mismas que en los tipos de traccin. El nivelado automtico es muy fcil de adaptar. Viene de fbrica en todos los equipos automticos; la disposicin tpica y los datos dimensionales para los equipos estndar de cilindro se indican en la figura 3.16 junto con las capacidades y recomendaciones de aplicacin. Donde se presenten dificultades para hacer la perforacin para colocar el cilindro se puede pensar en uno telescpico o una instalacin a base de cables con malacate. El ltimo, que es ms simple, ms barato y necesita menos mantenimiento que un cilindro telescpico, se ha vuelto ms popular por esas razones. Consiste en un cilindro de una sola accin que eleva una polea o una cruz de punta de cuerda que se ata a la cabina.

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Estas cabinas estn muy limitadas en cuanto a elevacin y velocidad y son aplicables solamente a edificios de 2 o 3 Pisos. La mayor desventaja inherente del elevador hidrulico estndar es su gasto de operacin, dado que no tiene contrapeso necesita un motor relativamente potente para operar la bomba de aceite y toda la energa se pierde en calor. Como ejemplo del costo de operacin considrese un equipo de 1587 kg y de 0.65 m/s de velocidad en un equipo hidrulico, en una tienda departamental, un equipo as necesita un motor de 40 caballos, suponiendo que el equipo funcionar 10 horas por da,6 das por semana y un tiempo normal de 60 7" en operacin. Recurdese que el motor opera slo en direccin ascendente, la energa consumida por da, da despus de la frmula 110 kilowatts-hora por da, as se tendr un costo mensual de energa tres veces mayor si se compara con el costo mensual de energa de un equipo normal de elevadores de la misma capacidad, pero con una velocidad de 3.0 m/s ya que stos tienen un contrapeso, este permite que el motor sea menos potente y consuma menos energa elctrica. En la actualidad existen motores muy delgados con contrapeso que se colocan dentro del bastidor lateral del cubo de elevadores; esto hace que sea muy barata su operacin y no necesite cuarto de mquinas en azotea.

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Clculo de la capacidad de transporte

El equipo de ascensores de un edificio debe cumplir con una serie de requisitos para brindar un servicio adecuado a la categora del inmueble de que se trate. Por tanto, en su especificacin se deben considerar las dimensiones del edificio, el uso de las reas construidas y la rentabilidad que se espera de l. A partir de estas condiciones de programa se puede, mediante datos establecidos estadsticamente, determinar la demanda mxima probable que deber satisfacer el equipo mecnico de transporte vertical. La tabla 2.1 muestra una serie de ndices obtenidos por medio de edificios tpicos actualmente. Asimismo, mediante un porcentaje de la poblacin total, especfico en cada caso, se determina la demanda mxima de transporte vertical en un lapso de 5 minutos. La satisfaccin de la demanda mxima de transporte por el equipo de elevadores garantiza que ste podr manejar con solvencia las necesidades de transporte en cualquier otra situacin. As, la relacin siguiente se debe cumplir:

Dmx= C5 0.03 (Dmx) (1) donde: Dmx = demanda mxima probable de transporte vertical en 5 minutos (nmero de pasajeros), y C5 = capacidad de transporte en 5 minutos del equipo de ascensores propuesto (nmero de pasajeros).

La capacidad de transporte de un equipo de ascensores se calcula mediante la frmula que sigue:

(2) donde: Trec = tiempo de recorrido de un elevador en seg. (vase definicin ms adelante), CE = capacidad efectiva de la cabina tipo (80% del nmero mximo de pasajeros en la cabina, vase tabla 2), y

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N

= nmero de cabinas empleadas en el sistema.

El tiempo de recorrido de un elevador es la suma de los tiempos acumulados en el viaje de una cabina el cual se calcula a partir del tiempo que requieren las personas en abordarla en la planta baja a cupo efectivo (CE), llevar a cabo las paradas probables que dependen del cupo de la cabina y el nmero de pisos del edificio, el tiempo para ascender y descender los pasajeros en cada parada, el tiempo de aceleracin y desaceleracin en cada detencin de la cabina, y el tiempo ocupado en recorrer a velocidad normal el elevador de la planta baja al ltimo piso y del ltimo piso a la planta baja. Como el tiempo de recorrido depende de mltiples variables: capacidad de la cabina, nmero de pisos del edificio, velocidad de operacin, etc., su clculo es un tanto elaborado. Por ello, para hacer ms rpidos y simples los clculos de los equipos de ascensores, se elabor una serie de grficas (C, D, E, F, G, H), en las cuales se indican los tiempos de recorrido de las cabinas ms comunes en la prctica.

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Otro aspecto del servicio brindado por un equipo de elevadores es el intervalo de espera, que consiste en el tiempo que las personas deben esperar en la planta baja hasta que una cabina llegue y est disponible para abordarla. El intervalo de espera se determina aritmticamente por medio de la ecuacin siguiente:

(3) donde: I = intervalo de espera (seg),

Trec = tiempo de recorrido de un elevador (seg), y N =nmero de cabinas empleadas en el sistema de elevadores.

Con las ecuaciones 1,2 y 3 se pueden establecer, por medio de tanteos, el equipo o equipos de ascensores aplicables en cada caso; pero tener tres variables hace ms lenta la determinacin del equipo ptimo. Para eliminar dos de las variables en la ecuacin (2), se aplica la ecuacin (3), de tal modo que se despeja N y se sustituye (2), para resultar la ecuacin siguiente:

(4)

en la cual se tiene como incgnita la capacidad de las cabinas por emplear en el sistema. En la grfica A se muestran los resultados que se obtendran en la ecuacin (4) a partir de un intervalo de espera y una capacidad de transporte, que son datos del problema en la prctica. Hasta este punto, en la mayora de los casos se pueden tener dos o ms sistemas que llenen los requerimientos del problema, y se debe elegir uno de ellos con base en el costo. En general, se puede decir que el costo de un sistema de ascensores depende de tres factores:

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a) el nmero de cabinas que tenga el sistema, b) la velocidad del equipo motriz, c) la capacidad de las cabinas empleadas.

De acuerdo con la experiencia, se ha establecido un ndice de costo, con el cual se pueden evaluar comparativamente los equipos de ascensores, que aritmticamente se expresa de la forma siguiente:

(5) donde: Ic = ndice de costo, N = nmero de cabinas (de igual capacidad) empleadas en el sistema, V = velocidad del equipo m/seg, y CE = capacidad efectiva de la cabina tipo (80 % del nmero mximo de pasajeros en la cabina, vase tabla 4.1)

Con objeto de hacer ms expeditos el clculo y la especificacin de los equipos de ascensores, en las grficas anexas se presenta un mtodo que permite efectuar aqullos con el mnimo de operaciones aritmticas, tanteos y tiempo. A continuacin, por medio de un ejemplo, se explica el uso de las tablas y grficas anexas, a fin de hacer ms accesible el mtodo.

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Supngase que se proyecta un edificio para oficinas en un rea con alta rentabilidad; se ha determinado tanto el rea rentable (400 m2 por planta) como el nmero de pisos (25) que tendr el inmueble. Como primer punto, se debe acudir a la tabla 2.1, la cual muestra los ndices para calcular la poblacin del edificio, la demanda mxima de transporte en cinco minutos y el intervalo de espera. En el ejemplo se tiene lo siguiente:

Poblacin total = rea rentable total + ndice de poblacin, 1 000 personas = (400 x 25) I 10, Demanda mxima en 5 minutos porcentaje de la poblacin total, 130 personas = 13% (1 000), e Intervalo de espera = 25 a 35 s.

Con la demanda mxima de transporte vertical en 5 minutos y el intervalo de espera ptimo para este tipo de edificios, en la grfica A se selecciona la capacidad de las cabinas que dan la solucin ms adecuada. En este ejemplo se tienen dos posibilidades:

a) cabinas de 1 360 kg b) cabinas de 1 134 kg

Como se observa en la grfica A, si se utilizan cabinas de 907 kg, se tendran intervalos de espera menores que 2! S, lo cual encarecera el equipo, sin ser esto necesario para lograr un servicio ptimo. Por otro lado, si se utilizan cabinas de 1 587 kg, el intervalo de espera se alargara hasta ms de 40 segundos, lo cual es inadecuado para la calidad proyectada del edificio. El paso siguiente en la solucin del problema ser determinar la velocidad apropiada para este equipo de ascensores, para lo cual se usar la grfica B, que muestra para un edificio de 25 pisos una velocidad de 3 m/s. Para determinar el nmero de cabinas con igual capacidad que tendr este sistema, Se recurre a las grficas C, D, E, F, G y H, las cuales son especficas para cada cabina e indican tiempos de recorrido, nmero de cabinas, intervalo real y capacidad de transporte exacta del equipo en cuestin. As, en la grfica E, para cabinas de 1 134 kg (CE 13 personas) con una velocidad de 3 m/s, se puede leer el tiempo de recorrido, el nmero de

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cabinas para tener un intervalo de espera que flucte entre 25 y 35 s, y la capacidad exacta de transporte por el nmero de cabinas utilizado. Para llevar a cabo lo anterior, se unen con una regla los puntos que indican 25 pisos en las escalas de altura del edificio, con una velocidad de 3 m/s. En la escala del extremo inferior se lee un tiempo de recorrido de 150 s. Sobre esa lnea el intervalo de espera predeterminado (25 a 35 segundos en este caso) indica que se requeran cinco o seis cabinas. Si se utilizan cinco cabinas, se tendr un intervalo de espera real de 30 segundos (escala de la extrema izquierda) y se transportarn 130 pasajeros en 5 minutos (escala de extrema derecha). Si se utilizan seis cabinas, se tendr un intervalo real de 25 segundos y se transportarn 155 pasajeros en 5 minutos. Esta segunda opcin se cancela, pues la capacidad de transporte en 5 minutos sobrepasa en exceso la demanda mxima probable. Respecto de la opcin siguiente, en las cabinas de 1 360 kg (CE 15 personas) se obtienen de la grfica F los datos siguientes: con una velocidad de 3 m/s se requieren cinco cabinas, las cuales tendrn un intervalo de espera de 33 segundos y transportarn 135 pasajeros en 5 minutos. La opcin en que se utilizan seis cabinas se cancela, pues la capacidad de transporte sobrepasa en ms de 20% la demanda mxima probable. Hasta este punto, la eleccin se deber hacer entre dos equipos que satisfacen los requerimientos de transporte del edificio indicado. Esta eleccin se har en la mayora de los casos con base en el menor costo del equipo. En este caso, el equipo ms econmico es:

1. 2. 3. 4. 5.

Cinco cabinas de 1 134 kg de capacidad (CE 13 personas). 3 m/s de velocidad. 150 segundos de tiempo de recorrido. 30 segundos de intervalo de espera. 130 personas transportadas en 5 minutos.

Casos especiales

Como se indic anteriormente, la capacidad de transporte de un ncleo de ascensores tiene un lmite para que ste opere de modo eficaz. Dicho lmite est basado en el concepto de intervalo mnimo que tienen las cabinas, lo cual depende de su capacidad y se define con la relacin siguiente:

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(6) donde: / mnimo = intervalo de espera mnimo de una cabina con un ascensor (segundos), y CE = capacidad efectiva de transporte de la cabina que se estudie (personas).

Se considera ineficaz un equipo de ascensores con intervalos menores que el mnimo para el tipo de cabinas empleadas. Este criterio se estableci con base en la observacin de que, al coincidir en planta baja dos o ms cabinas, se produce confusin en las personas, de manera que algunas cabinas partirn parcialmente llenas, otras sobrecargadas y, en el peor de los casos, se quedarn personas esperando. Para evitar esto, en todo momento se debe respetar el intervalo mnimo de espera, lo cual limita la capacidad de transporte a las cantidades indicadas en la grfica. sta es una capacidad de transporte en 5 minutos de 230 personas para la cabina de 700 kg y de 275 personas para la cabina de 1 814 kg; sin embargo, en la prctica, la Dmx calculada puede sobrepasar tales lmites. Bsicamente, los casos que se encuentran son los siguientes:

a) Edificios de planta con grandes dimensiones y altura considerable. b) Edificios de planta con dimensiones regulares, pero de gran altura. c) Edificios de planta con grandes dimensiones y poca altura.

En estos casos especiales, la solucin depende de la rapidez que se requiera en el transporte. Si se requiere que el transporte vertical sea expedito (como en la mayora de los casos englobados en los incisos a y b, la solucin consistir en dividir el edificio en reas que tengan una demanda mxima de hasta 275 personas. Dicha divisin en el caso indicado en el inciso a, en edificios con una gran rea en planta, se efectuara prcticamente al ubicar en puntos distantes ncleos de elevadores que como mximo atendieran una demanda mxima de 275 personas en 5 minutos. Esto, al provocar que cada ncleo de ascensores tuviera una rea tributaria de poblacin del edificio, permitira brindar un servicio eficaz de transporte vertical, para lo cual se emplearan equipos convencionales, como los mencionados con anterioridad. En el caso indicado en el inciso , en edificios de gran altura se deben contemplar dos situaciones que se pueden encontrar en la prctica. La solucin en edificios con ms de 25 pisos que tengan una demanda mxima de ms de 275 personas en 5 minutos y en

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edificios con ms de 25 pisos cuya demanda mxima en 5 minutos no exceda 275 personas, pero que requieran un servicio de transporte vertical expedito a los ltimos pisos, consistir en considerar el edificio dividido en dos secciones, una de ellas sobrepuesta a la otra. Un equipo de ascensores del tipo convencional en clculo y especificaciones a los anotados anteriormente servir a la seccin inferior, y un equipo de elevadores de tipo exprs servir a la seccin superior. Los elevadores de tipo exprs son ascensores que dan servicio desde la planta baja, recorren sin detenerse en subida o bajada en los pisos inferiores del edificio y solo dan servicio normal en sentido ascendente y descendente en los pisos superiores determinados con anterioridad. Esta solucin brinda economa y eficacia en edificios con ms de 25 pisos, cuya demanda mxima de transporte vertical en 5 minutos de la seccin ms pequea del edificio excede de 75 personas. El clculo de tal tipo de elevadores sigue bsicamente la misma mecnica explicada para los elevadores convencionales, pero en el intervalo se permiten tiempos de espera ms largos, que fluctan entre 1.3 y 1.5 veces el intervalo especificado para el equipo de elevadores normal. Por otro lado, el tiempo de recorrido ser el resultado de la suma del tiempo de recorrido en servicio exprs (sin paradas), el cual se indica en la grfica /, y el tiempo de recorrido en servicio normal, el cual se leer en las grficas de la C a la H. Con et tiempo de recorrido total se pueden calcular en las mismas grficas el nmero de cabinas y la capacidad de transporte exacta del equipo. Para hacer ms claro el sistema de clculo de un equipo de elevadores exprs, a continuacin se da un ejemplo: Se tiene un edificio para oficinas diversas en una zona de alta rentabilidad. El rea rentable por planta es de 700 m2, y el edificio tendr 35 pisos, los 10 ltimos servidos por un equipo de elevadores exprs. La tabla 2.1 muestra los ndices para calcular la poblacin del edificio y los intervalos de espera.

Poblacin total (25pisos) = (700 x 25 ) 110 = 1750 personas, Poblacin total (10 pisos) = (700 x 10)/10 = 700 personas, Dmx (25 pisos) = 13% (1 750) = 227 personas, Dmx (10 pisos) = 13% (700) = 91 personas, Intervalo de espera (25 pisos) = 25-35 s, e Intervalo de espera elevadores exprs (10 pisos) = 37-52 s.

En la grfica A se pasa a seleccionar el tipo de cabina ideal para la demanda e intervalo requeridos:

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Para el edificio de 25 pisos: cabinas de 1 814 kg. Para el edificio de 10 pisos: cabinas de 1 360 kg.

Por medio de la grfica B se determina la velocidad ideal para estos equipos, en cuyo caso se recomienda para el edificio inferior con un servicio normal (25 pisos) una velocidad de 3 m/s; a su vez, para el edificio superior con servicio exprs (servicio normal en 10 pisos) se usar una velocidad de 5 m/s. Para determinar el nmero de cabinas, el intervalo y la capacidad de transporte real de estos equipos, se acude a las grficas correspondientes a tales cabinas, en las cuales se estimar el tiempo de recorrido. En el caso del elevador de servicio normal, con la altura en pisos del edificio y la velocidad es suficiente; pero para el equipo de elevadores exprs, se deber calcular el tiempo total de recorrido, el cual es el resultado de la suma del tiempo de recorrido en servicio exprs (25 pisos) que se lee en la grfica / y el tiempo de recorrido en servicio normal que se lee en la grfica F:

Tiempo de recorrido total = tiempo exprs + tiempo en servicio normal

Con estos datos se determinan los siguientes equipos de ascensores para dicho edificio: para servicio normal 25 pisos:7 cabinas de 1 814 kg (CE 21 personas, un intervalo de espera de 27 s y una capacidad de transporte de 22g personas en 5 minutos). Para servicio exprs, 25 pisos sin parada, 1O pisos en servicio normal, tres cabinas de 1 460 kg (CE15 personas), con un intervalo de espera de 49 s y una capacidad de transporte de 90 personas en 5 minutos. Dado que los elevadores (como se indica anteriormente) coinciden slo en la planta baja, sera complicado el trnsito de personas entre las diferentes secciones del edificio. Para solucionar esto, en el presente ejemplo se considerar que el equipo de ascensores normales para la seccin inferior del edificio dar servicio hasta el piso 26 y que los elevadores exprs lo darn desde el piso 26, de modo que se traslaparn en ese nivel, el cual servir para transbordar en el caso de personas que transiten entre las dos secciones del edificio. Asimismo, en este tipo de equipos cabe sealar que debe proporcionarse ventilacin adecuada al cuarto de mquinas del equipo de ascensores normales (que suben hasta el piso 26), el cual quedar encerrado en los niveles 27 y 28 del edificio.

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El ltimo caso especial enumerado al principio de este captulo es el de edificios con un mximo de cinco niveles, en los cuales se tenga un intenso trnsito de personas y no se requiera que ste sea expedito.

Conclusin

El transporte vertical en un edificio constituye una necesidad vital que debe ser resuelta tomando en consideracin todas las condiciones del inmueble para finalmente instaurar un servicio eficiente y duradero. Sin los elevadores no sera posible construir un edificio de varios pisos pues constituira un trabajo excesivo para los usuarios el transportarse de un piso a otro; en ocasiones sera una tarea imposible dado que en la actualidad hay edificios de cientos de metros. Hay diversos tipos de elevadores que se adaptan a situaciones especficas de espacio, economa y eficacia. Sin embargo, la eleccin de un elemento de este tipo no se resume a estas tres condiciones sino que requiere recabar informacin sobre las dimensiones del edificio, el uso de las reas construidas y la rentabilidad que se espera de l. A partir de estas condiciones de programa se puede, mediante datos establecidos estadsticamente, determinar la demanda mxima probable que deber satisfacer el equipo mecnico de transporte vertical. Por lo tanto, el anlisis de las instalaciones de un edificio, en especial el de los elevadores, debe tener presente todos los elementos posibles que den como resultado un servicio adecuado para el buen funcionamiento del inmueble y comodidad del usuario.

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Bibliografa

SAAD, EDUARDO. Transportacin vertical en edificios, Mxico D. F., 2006, 2a ed., Trillas, 62 pp.

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Anexos

Grficas para clculo

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