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• Roberto Molina Roldán

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ÍNDICE 1. EL ASCENSOR COMO MEDIO DE TRANSPORTE. …………………………………………………… 4 2. EVOLUCIÓN HISTÓRICA. ………………………………………………….. 4 3. INTRODUCCIÓN. ………………………………………………….. 7 3.1. Ascensores hidráulicos. ………………………………………………….. 7 3.1.1. Acción indirecta o diferencial. ………………………………………………….. 9 3.1.2. Acción directa. ………………………………………………….. 9 3.2. Ascensores eléctricos. ………………………………………………….. 9 4. ELEMENTOS DE UN ASCENSOR ELÉCTRICO. ………………………………………………….. 11 4.1. Frenos. ………………………………………………….. 12 4.1.1. Freno mecánico. ………………………………………………….. 12 4.1.2. Freno eléctrico. ………………………………………………….. 12 4.2. Poleas de tracción. ………………………………………………….. 13 4.3. Volante de inercia. ………………………………………………….. 13 4.4. Hueco. ………………………………………………….. 13 4.5. Foso. ………………………………………………….. 14 4.6. Cabina. ………………………………………………….. 14 4.7. Bastidor. ………………………………………………….. 15 4.8. Caja fija sobre el bastidor. ………………………………………………….. 15 4.9. Contrapeso. ………………………………………………….. 16 4.10. Guías. ………………………………………………….. 16 4.11. Cables. ………………………………………………….. 17 4.11.1. Alambres. ………………………………………………….. 17 4.11.2. Almas. ………………………………………………….. 17 4.11.3. Cordones. ………………………………………………….. 17 4.11.4. Cabos. ………………………………………………….. 17 5. EQUIPO DE MANIOBRA. ………………………………………………….. 20 6. CUARTO DE MÁQUINA. ………………………………………………….. 20 7. MOTORES MODERNOS. ………………………………………………….. 21 8. TIPOS DE MANIOBRA. ………………………………………………….. 22 8.1. Maniobra Universal. ………………………………………………….. 23 8.2. Maniobra Colectiva en Descenso. ………………………………………………….. 23 8.3. Maniobra Colectiva Selectiva Con Ascenso y Descenso. …………………………… 23 8.4. Maniobra En Conjunto. ………………………………………………….. 24 8.5. Maniobra De Preasignación De Cabina ………………………………………………….. 25 9. DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD. ………………………………………………….. 25 9.1. Limitador de Velocidad. ………………………………………………….. 26 9.2. Mecanismo Paracaídas. ………………………………………………….. 29 9.3. Sistema De Amortiguación. ………………………………………………….. 31 9.4. Captadores. ………………………………………………….. 31 9.5. Dispositivos Eléctricos De Seguridad. …………………………………………………..34 9.6. Otros Dispositivos De Seguridad. ………………………………………………….. 36 9.6.1. Normas De Seguridad Para El Usuario……………………………………. 38 10. TIPOS DE ASCENSORES. ………………………………………………….. 39

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10.1. Ascensor Eléctrico Con Cuarto De Maquina Arriba ……………………………… 39 10.2. Ascensor Eléctrico Con Cuarto De Maquina Abajo… ………………………………… 40 10.3. Ascensor Eléctrico Con Reductor. ………………………………………………….. 40 10.4. Ascensor Eléctrico Sin Reductor. ………………………………………………….. 41 10.5. Ascensor Eléctrico Sin Cuarto De Máquina. ……………………………………………….. 42 10.6. Ascensor Hidráulico Con Cuarto De Máquina. …………………………………………….. 43 10.7. Ascensor Hidráulico Sin Cuarto De Máquina. ……………………………………………….. 44 11. OTROS SISTEMAS DE ELEVACIÓN. …………………………………………….. 46 11.1. Ascensor por Tracción o Cremallera. …………………………………………….. 46 11.2. Montacargas, Monta camas y Monte coches.……………………………………………….. 47 12. PLANOS DE ALGUNOS ASCENSORES. …………………………………………….. 50 13. CÁLCULO DE DISEÑO. ……………………………………………… 60 13.1 Elevación del coeficiente de seguridad y elección de cables de suspensión… 61 13.2 Elevación de la tracción. ……………………………………………… 62 13.3 Motor. ……………………………………………… 64 13.4 Guías de cabina y contrapeso. ……………………………………………… 66 13.4.1 Esfuerzos de pandeo. ……………………………………………… 67 13.4.2 Esfuerzo de flexión. ……………………………………………… 68 13.4.3 Esfuerzo combinados. ……………………………………………… 70 13.4.4 Torsión de la base de guía. ……………………………………………… 70 13.4.5 Flechas. ……………………………………………… 71 13.4.6 Estudio posterior de guías. ……………………………………………… 71 13.5 Amortiguadores. ……………………………………………… 72 13.6 Distancia de seguridad. ……………………………………………… 75 14. Estudio Energético. ……………………………………………… 76 15 Referencia Bibliográficas. ……………………………………………… 83

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1. EL ASCENSOR COMO MEDIO DE TRANSPORTE El ascensor se define como un sistema de transporte vertical diseñado para movilizar personas y/o materiales entre pisos definidos, tanto en sentido ascendente como descendente, en edificios o en construcciones subterráneas. Integra componentes mecánicos, eléctricos y electrónicos. En la actualidad es el segundo transporte mundial en cuanto a volumen de pasajeros después del automóvil y el primero por seguridad. Su desarrollo se inicio fundamentalmente a principios del siglo XIX y ha permitido la edificación en vertical configurando las ciudades tal y como las conocemos hoy en día y facilitando enormemente el tránsito de personas. 2. EVOLUCIÓN HISTÓRICA Los primeros dispositivos de elevación fueron las palancas, las poleas, los rodillos y los planos inclinados. Les siguieron las grúas y los ascensores primitivos traccionados mediante cables de cuero o cáñamo por fuerza humana o animal en todo caso. Las primeras aplicaciones fueron para los grandes trabajos de construcción y para la elevación de agua. Posteriormente en el periodo greco-romano, con la invención del polipasto, se usaron en la carga y descarga de mercancías mejorando con ello el comercio y en algunos casos incluso en edificios de más de un piso en Roma. Se puede considerar sin embargo que el ascensor tal y como lo conocemos hoy en día es un producto del siglo XIX cuyo desarrollo se inicia a finales del XVIII con la Revolución Industrial. En el año 1784 James Watt inventa la máquina de vapor considerándose en breve la posibilidad de aplicarse en dispositivos de elevación. Este hecho se concreta por primera vez en 1800 para subir mineral de carbón desde el fondo de una mina. Hasta mediados del siglo XIX la fuerza del vapor se utilizó básicamente para elevar cargas y de modo muy ocasional personas ya que por motivos de desarrollo tecnológico y sobretodo de seguridad este tipo de máquinas no eran aun aptas para este uso. No obstante la introducción de los cables metálicos de alambre en 1840 mejoró la eficacia de las operaciones de elevación ya que no sólo eran más fuertes sino que tenían menos tendencia a retorcerse que el cableado de cáñamo hasta el momento utilizado. En 1845 Sir William Thompson diseñó el primer ascensor hidráulico para cargas y cinco años después en Estados Unidos se utilizaron por primera vez montacargas movidos por vapor con reductor piñón-corona incorporado. A pesar

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de todo la seguridad seguía siendo la gran asignatura pendiente y el principal impedimento en cuanto a la utilización del ascensor en el transporte de personas. En el año 1854 Elisha Graves Otis, mecánico nacido en Vermont (EE.UU), hace una demostración pública en el Palacio de Cristal de Nueva York del primer ascensor con medidas de seguridad para la detención de la cabina en caso de rotura del cableado. Este sistema, basado en el engrane forzado por resortes de unos trinquetes que portaba la cabina en unas muescas practicadas en los lados del foso, abría las puertas al uso del transporte vertical para personas. El 23 de Marzo de 1857 Otis instala el primer ascensor seguro para personas en los Grandes Almacenes E.V. Haughwout & Co. en la ciudad de Nueva York; el público en general y los arquitectos en particular dan por fin el visto bueno a este nuevo sistema de transporte. En 1878 se utiliza por primera vez el ascensor hidráulico para personas el cual, utilizando agua como fluido transmisor de potencia, consigue instalaciones menos complejas así como mayores velocidades y recorridos que los sistemas hasta entonces existentes. Inicialmente el movimiento del ascensor se conseguía por acción directa de un cilindro sobre la cabina; posteriormente evolucionaron de modo que el cilindro actuaba sobre un sistema de poleas que a su vez estaba enlazado a la cabina mejorando sensiblemente el recorrido posible y la velocidad máxima. Independientemente el arquitecto W.L. Jenney diseña en 1885 el primer edificio con estructura de acero por lo que desaparece la limitación en altura de los edificios lo que en combinación con los ascensores hidráulicos permite entre 1880 y 1890 un enorme desarrollo de las grandes ciudades. En 1908 se instala en el City Investing Building un ascensor hidráulico capaz de elevar una carga de 1360 kg a una velocidad de 3 m/s hasta una altura de 108 metros lo que demuestra el gran desarrollo que alcanzó este tipo de ascensores. El primer ascensor eléctrico hace su aparición en 1889 en el Demarest Building en Nueva York. Se trataba de una modificación directa sobre un ascensor de tambor convencional accionado a vapor pero sustituyendo esta fuente de energía por la eléctrica mediante un motor de corriente continua. Los ascensores eléctricos tuvieron desde el principio un gran éxito puesto que tenía un menor coste de instalación y funcionamiento que los hidráulicos. Como inconveniente su precisión en la parada era mucho peor hasta que entre 1910 y 1930 se introdujeron los grupos de regulación Ward Leonard con los que se alcanzaron velocidades de hasta 2 m/s. A medida que la electricidad iba extendiéndose por todo el planeta el ascensor eléctrico con polea de tracción fue desplazando al ascensor hidráulico y al de tambor. Por una parte no precisaba de un complejo y voluminoso equipo de bombeo, su instalación era menos costosa y eliminaba el consumo de agua que

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suponían los hidráulicos (cuyo precio ya resultaba prohibitivo). Por otra resolvía el problema del límite de altura del edificio al sustituir el tambor 1 por una polea en un momento en que los edificios crecían cada vez más. Con la introducción del ascensor eléctrico se cambia también la manera de accionar las maniobras que pasa de ser un cable que actúa sobre una válvula dispuesta en el fondo del hueco a un interruptor que envía impulsos eléctricos desde la cabina hasta la sala de máquinas a través de un cableado eléctrico. Así en el año 1900 la maniobra mediante cables es definitivamente sustituida por la realizada mediante pulsadores. Los principales problemas técnicos a los que se enfrentaban los ascensores eléctricos eran en edificios de mucha altura donde el peso propio de los cables y el esfuerzo sobre el eje de la polea y sus apoyos son muy importantes. A pesar de ello su desarrollo fue muy rápido superando los 200 metros de recorrido en 1912 en los edificios Metropolitan Life Tower y Woolworth Building de Nueva York. En un principio y hasta 1920 el sistema operativo utilizado en ascensores era el denominado “Sistema Automático Simple” en el que se dispone de una serie de botones en cada piso y en la cabina la cual tendrá, en todo caso, la prioridad en la maniobra. Este sistema es admisible únicamente en caso de que el tráfico sea muy bajo puesto que los tiempos de espera pueden ser grandes. A medida que los edificios y volúmenes de pasajeros aumentaban se hizo necesario un estudio más cuidadoso de la gestión del tráfico de modo que se consiguiesen optimizar los tiempos de espera por trayecto, por ello se comenzó a desarrollar este aspecto de los ascensores hasta el momento descuidado. Hasta los años setenta se investigó en el campo del control y la gestión en la operación de los ascensores culminando en los denominados cuadros de maniobra electromecánicos basados en relés. En esa misma década se desarrolla el primer sistema de control con circuito integrado iniciando con ello un nuevo sistema basado en la electrónica con el que se conseguirán niveles de control espacial, eficiencia y rendimiento jamás alcanzados. Aunque el circuito integrado tenía como ventajas un tamaño y un consumo energético menores respecto a los cuadros electromecánicos su implantación fue lenta en gran parte debido a cierta desconfianza de la propia industria. A lo largo de los ochenta los circuitos de maniobra fueron evolucionando desde los relés o la electrónica (lógica cableada) hasta el microprocesador capaz de ejecutar un programa de ordenador realizado en un lenguaje informático. La posibilidad del control por software aportaba un enorme grado de flexibilidad puesto que un mismo microprocesador podía realizar infinidad de operaciones diferentes modificando tan solo su programa. A su vez el tamaño de los componentes electrónicos así como sus consumos continuaban reduciéndose.

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En la actualidad se han conseguido grandes logros en la tecnología del ascensor: verificación de diversos componentes del ascensor a distancia, comunicación oral bidireccional con la cabina, control por variación de frecuencia de los motores para excelentes nivelaciones y suaves arranques, altas velocidades y recorridos con excelentes eficiencias tanto de la máquina como de la gestión de su tráfico, etc. 3. INTRODUCCION

Los ascensores y escaleras mecánicas son los medios más corrientes para el transporte vertical de personas y mercancías. La determinación de las características de los ascensores se basa en que deben poder transportar todo el personal en las horas punta. Las escaleras mecánicas se prefieren en edificios donde gran número de personas están repartidas en un espacio que ocupan cierto número de pisos. El desplazamiento de las personas es casi constante de un lugar a otro permaneciendo en cada lugar durante poco tiempo. En los ascensores para el transporte de personas, las características de un servicio ideal son:        

Acceso inmediato en todas las plantas. Rapidez en el transporte. Suavidad en el movimiento. Velocidad constante. Funcionamiento rápido y silencioso de las puertas. Visibilidad de los indicadores de piso y pulsadores. Iluminación adecuada. Buena educación del ascensorista.

La diferencia básica entre los dos tipos de ascensores que se emplean es su sistema propulsión, y así se tiene dos tipos de ascensores, los hidráulicos y los eléctricos. 3.1 Ascensores Hidráulicos. Los ascensores hidráulicos, pioneros en el transporte vertical en los edificios de viviendas y oficinas, han sido desplazados casi por completo por los ascensores eléctricos y ya solo se suelen utilizar para instalaciones más especiales con grandes cargas y esfuerzos de trabajo elevados como monta coches o montacargas de grandes capacidades. El movimiento de la cabina se consigue mediante un pistón hidráulico que se mueve por la fuerza que le transmite aceite a presión impulsado por un grupo hidráulico. El equipo hidráulico consta fundamentalmente de un depósito de aceite, motor eléctrico de corriente alterna, bomba impulsora del aceite y válvulas reguladoras. El cilindro hidráulico se coloca en la parte inferior del hueco del ascensor y se desplaza a lo largo del mismo. En el ascenso de la cabina, la unidad de accionamiento hidráulico empuja el aceite hacia el pistón y este impulsa la cabina hacia arriba usando la energía acumulada en el aceite a presión, dada por la bomba. La cabina desciende automáticamente cuando se abre la válvula

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reguladora y el aceite retorna al tanque, y así el cilindro desciende. Además, el ascensor puede descender hasta la planta baja en caso de corte de energía en el edificio. Las válvulas reguladoras permiten el frenado perfecto, consiguiendo nivelaciones muy precisas. Los elementos del equipo hidráulico se pueden observar en la figura 1.

Figura 1: ascensor hidráulico

Las grandes ventajas de los ascensores hidráulicos son la mayor rapidez de montaje, son más económicos, con menos mantenimiento y con unos niveles de seguridad mayores. Además, ofrecen la posibilidad de ser instalados en fosos de dimensiones reducidas y sin cuarto de máquinas a partir de una central hidráulica ubicada en un armario de cualquier rincón del edificio. El problema de este tipo de elevadores es que presentan limitaciones para ciertas instalaciones. La principal limitación que tiene este tipo de elevador es el recorrido, puesto que a partir de siete u ocho plantas los sistemas hidráulicos no son viables a nivel económico. La máxima distancia que recomiendan las empresas está entre los 20 y los 22 metros. Por otro lado, aunque no tan importante, está el límite de velocidad, que en términos estándar se establece en 0,6 m/s, e incluso opcionalmente se llega hasta 1 m/s. El ascensor eléctrico supera estas cifras sin problemas, pero en cuanto se habla de soportar grandes cargas o recorridos inferiores a siete u ocho plantas, la instalación del mismo se vuelve más costosa, así como también sube el precio de su mantenimiento. Los ascensores hidráulicos pueden ser de dos tipos:

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3.1.1Acción indirecta o diferencial (2:1). El pistón dispone de una polea en su extremo superior, como se aprecia en la figura 2.2, por donde pasan los cables de tracción que transmiten el movimiento a la cabina.

Figura 2: acción indirecta.

Se instalan en recorridos de más de 4 metros. No es necesario foso, ya que el pistón se puede instalar en un lateral del hueco. Este tipo de elevadores hidráulicos es adecuado para edificios de viviendas. 3.1.2 Acción directa (1:1). Se instalan si el hueco no llega a los 4metros. Es necesario que el hueco del ascensor tenga foso, ya que el pistón irá instalado ahí. Este tipo de ascensor es adecuado para edificios de poca altura, especialmente, en elevadores destinados al transporte de cargas. Respecto al tiro, existen dos opciones que se muestran en la figuras 3 y 4.

Figura 3: Directo Lateral.

Figura 4: Directo Centrado.

3.2. Ascensores Eléctricos. Los ascensores eléctricos son los más utilizados en la mayoría de las instalaciones. Tradicionalmente, el accionamiento de un ascensor eléctrico se consiguió mediante un grupo motor acoplado a un reductor de velocidad, en cuyo eje de salida va montada una polea acanalada que arrastra los cables por

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adherencia, o bien un tambor en el que se enrollan dos cables, aunque este último sistema ya prácticamente no se utiliza. Este tipo de ascensores necesitan de un cuarto de máquinas donde se encuentra el sistema de tracción. Generalmente está situado en la azotea o en el último piso. En los últimos años, se ha ido introduciendo la tecnología Gearless de imanes permanentes que permiten el control de la velocidad mediante un variador de frecuencia y que suprimen la necesidad de un reductor de velocidad y consiguen rendimientos extraordinarios y consumos energéticos muy reducidos, requiriendo un mantenimiento casi nulo y proporcionando un funcionamiento y frenado más silencioso, y un confort de viaje único. En la figura 5 se muestra un motor con esta tecnología.

Figura 5: Motor de Imanes Permanentes.

Esta tecnología ofrece la posibilidad de ascensores sin cuarto de máquinas conocidos como MRL (Machine Room Less), que sitúan al grupo motor en el extremo superior del hueco sobre un conjunto de vigas o guías como se observa en la figura 6.

Figura 6: Ascensor sin cuarto de Máquinas.

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4. Elementos de un ascensor eléctrico.

Figura 7: Partes de un Ascensor Eléctrico.

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4.1 Frenos: son de dos tipos 4.1.1 Freno Mecánico Está compuesto por una campana de freno que gira sobre el eje del sinfín, la cual está rodeada por dos brazos que poseen cintas de ferodo o cuero en sus extremos (el sistema es muy similar al freno por cintas de un automóvil). El sistema de frenada del ascensor debe ponerse en funcionamiento automáticamente en caso de pérdida de energía eléctrica en los circuitos de control. Este sistema se lleva a cabo mediante un freno de fricción electromecánico. El par de frenada debe ser capaz de frenar de forma segura el ascensor con una carga equivalente al 125% de la carga nominal y de bloquearlo después de la parada.

Figura 8: Freno de fricción

4.1.2 Freno Eléctrico El Freno de corrientes parásitas de Foucault sin anillos forma un solo bloque con el motor. Consta también de un programador con los valores nominales de frenado, y una dinamo taco- métrica colocada en el eje del grupo tractor, que suministra una tensión proporcional a la velocidad de éste. De esta forma, esta tensión es transmitida a un comparador-amplificador que produce una tensión resultante, que una vez amplificada, se aplica al electrodo de mando o puerta de los tiristores que producen la corriente continua, que actuando sobre el freno de Foucault, va produciendo el frenado justo para la parada suave y a nivel. Al iniciarse el frenado, se habrá desconectado el motor de la red. El freno mecánico solo actúa para inmovilizar el ascensor una vez que se ha detenido totalmente la cabina.

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Figura 9: Freno eléctrico

4.2 Poleas De Tracción En un ascensor la polea superior es siempre tractora y por este motivo se debe diseñar de forma cuidadosa para que además de soportar los esfuerzos que le transmite el cable sea capaz de transmitir la tracción a este por adherencia. Las poleas que arrastran los cables por adherencia tienen tres características que las definen: diámetro, el perfil de sus gargantas o canales, material de fabricación. Los tres perfiles de gargantas más utilizados son:

 Trapezoidal o de cuña  El semiesférico con entalla o ranura  El semiesférico sin entallar

4.3 Volante De Inercia El volante de inercia tiene como objeto asegurar que el ascensor quede bien nivelado con cada piso cuando el motor utilizado es de una única velocidad. La tendencia en todos los ascensores de tracción eléctrica es la utilización de motores de dos velocidades y por lo tanto el volante de inercia no se suele incorporar en los ascensores actuales.

4.4 Hueco El hueco es el espacio exclusivamente destinado al desplazamiento del ascensor y del contrapeso, pero sin que pueda ser utilizado para ninguna otra instalación ajena al ascensor como conductores eléctricos, tuberías de agua, etc. Los ascensores hidráulicos precisan el hueco únicamente para la cabina, puesto que no tienen contrapeso

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Figura 10. Recorrido del ascensor

4.5 Foso La parte inferior del recinto, por debajo del nivel de la última parada, se denomina foso. El suelo del foso debe ser liso y sensiblemente a nivel. En el foso se sitúan los topes o amortiguadores para frenar el descenso de la cabina en caso de fallo de los mecanismos de parada automática y fines de carrera y para disminuir en lo posible los efectos de su caída libre en caso de rotura de cables. La profundidad del foso ha de ser suficiente para que cuando la cabina se encuentre sobre los amortiguadores totalmente comprimidos aun quede espacio libre de una altura igual o superior a 0,5 m suficiente para que pueda quedar a salvo un hombre en el espacio disponible bajo la cabina.

Figura 11: Foso

4.6 Cabina La cabina es el elemento portante del aparato elevador, y generalmente está formada por dos elementos principales: un bastidor y una cabina. Las cabinas deberán estar dotadas de un equipo de comunicación bidireccional que permita una comunicación permanente con un servicio de intervención rápida, deben de

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fabricarse de manera que garanticen una ventilación suficiente para los ocupantes, incluso en caso de parada prolongada y disponer de iluminación de emergencia. Las partes principales de la cabina son: 4.7 El bastidor Es de acero resistente al que se fijan los cables de suspensión y el mecanismo del paracaídas. El bastidor debe ser robusto, calculado con un coeficiente de seguridad mínimo de 5, para resistir las cargas normales y las que puedan producirse al entrar en funcionamiento el paracaídas y quedar acuñada bruscamente la cabina.

Figura 12. Bastidor de la cabina

4.8 La caja fijada sobre el bastidor Es el elemento portante propiamente dicho. Esta caja debe estar totalmente cerrada por paredes, piso y techo de superficie continua o llena, salvo la abertura. Las paredes, suelo y techo deben estar constituidos por materiales preferiblemente metálicos o por otros materiales de resistencia mecánica equivalente que además sean incombustibles y conserven su resistencia mecánica en caso de incendio sin producir gases ni humos.

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Figura 13. Cabina

4.9 Contrapeso El contrapeso tiene como objeto equilibrar el peso de la cabina y de una parte de la carga nominal, que suele estar en torno al 50%. De esta forma, se reduce considerablemente el peso que debe arrastrar el grupo tractor disminuyendo así la potencia necesaria para elevar la cabina.

Figura 14. Contrapeso 4.10 Guías Las guías conducen la cabina en su trayectoria exacta y le sirven de apoyo en caso de rotura de los cables, por lo que deben tener una resistencia de acuerdo con el peso total de la cabina más carga y estar perfectamente alineadas. También el contrapeso tiene guías, que en general no tienen más misión que conducirlo, aunque en algunos deben también soportarlo en caso de rotura de los cables de la suspensión. La sección habitual de las guías es en forma de T, perfectamente calibradas y enderezadas, en tramos empalmados con placas adecuadas.

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Figura 15: Guías. 4.11 CABLES  Las cabinas y contrapesos están suspendidos en la práctica por cables de acero.  El número de cables independientes será por lo menos dos con sus respectivos sistemas de enganche.  Un cable metálico es un elemento constituido por alambres agrupados formando cordones, que a su vez se enrollan sobre un alma formando un conjunto apto para resistir esfuerzos de tracción. Los elementos componentes del cable son: 4.11.1 Alambres Generalmente de acero trefilado al horno, con carga de rotura a tracción entre 1200 y 2000 MPa. 4.11.2 Almas Son los núcleos en torno a los cuales se enrollan los alambres y los cordones. Suelen ser metálicas, textiles (cáñamo, algodón, etc.) o incluso amianto. 4.11.3 Cordones Son las estructuras más simples que podemos constituir con alambres y almas: se forman trenzando los alambres, bien sobre un alma o incluso sin alma. 4.11.4 Cabos Son agrupaciones de varios cordones en torno a un alma secundaria utilizados para formar otras estructuras.

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Figura 16: Partes del cable.

En un ascensor se utilizan los cables para 3 aplicaciones distintas:  Cables de tracción (o suspensión)  Cables de compensación  Cables del limitador de velocidad

Para los cables de tracción los alambres exteriores son muy gruesos con gran resistencia a la rotura por abrasión y además es muy fácil de utilizar ya que sólo se necesitan tres tipos de alambres. En aquellos casos en los que se considere más importante la fatiga que la abrasión se usará la configuración Warrington que posee más alambres y de menor grosor. El cable de compensación es obligatorio en aquellos edificios de gran altura (10 plantas) en los que hay que tener en cuenta el peso de los cables. De esta forma, se hace necesario implantar un cable que compense el peso de los cables no incluido en el estudio del contrapeso. A veces en edificios a partir de 10 plantas y velocidades hasta 1 m/s, no se trata de un cable tal cual se aprecia en la Figura sino de una cadena que simplemente equilibre el peso no contemplado de los cables.

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Figura 17. Cable de compensación.

El cable que accione el limitador de velocidad debe ser muy flexible protegido contra la oxidación y con un diámetro mínimo de 6 mm. En la Norma EN 81 se afirma que el cable debe estar tensado mediante una polea tensora. También en la citada Norma se añade que la relación entre el diámetro de la polea de tracción, del limitador (y la tensora), y el del cable debe ser como mínimo 40.

Figura 18: Cable limitador de velocidad

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5. EL EQUIPO DE MANIOBRA En su acepción general, es la combinación de pulsadores, contactos, relés, leves y dispositivos que funcionan manual o automáticamente para la maniobra de las puertas y para el arranque, aceleración, desaceleración, ajuste de nivel y paro de la cabina. Estos elementos auxiliares están combinados entre si de tal manera que los elementos principales funcionen con el máximo de seguridad, de comodidad y de conveniencia. Interruptores eléctricos detienen automáticamente la cabina para que no sobrepase los extremos de su recorrido. Los indicadores de la posición de la cabina, las luces piloto, los cuadros de pulsadores en la cabina, los botones de llamada en los pisos, los dispositivos de ajuste de nivel y las lámparas indicadores de si la cabina sube o baja, son elementos constitutivos del equipo de maniobra.

Figura 19: Sistema de maniobra

6. EL CUARTO DE MÁQUINAS Es el local colocado inmediatamente encima del hueco del ascensor para servir de albergue al mecanismo elevador. Este local contiene el grupo motorgenerador que suministra energía al ascensor, el cuadro de distribución y otros aparatos de maniobra. Todos los contactores y demás elementos de la

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maquinaria o del equipo de control que puedan ser causa de ruidos deben ser construidos para funcionamiento silencioso.

Figura 20: Cuarto de maquinas

7. MOTORES MODERNOS:  Motor eléctrico síncrono gearless con imán permanente para ascensores LEROY SOMER Motor gearless (sin engranaje) de corriente contínua, asíncronos y síncronos de imanes permanentes. Desde los ascensores de 450kg a velocidad de 1m/s hasta los ascensores de alta velocidad y gran altura de elevación.

La nueva gama Z de gearless síncronos de imanes permanentes está diseñado para los ascensores de 450 a 2000kg de carga útil y para velocidades comprendidas entre 0,6 y 5 m/s. Extremadamente compactos, muy silenciosos y con un rendimiento elevado, estas máquinas pueden ser montadas en el hueco. O en la sala de máquinas.

Figura 21: Motor gearless

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Tipos de motores

8. TIPOS DE MANIOBRAS

Los sistemas de control pueden utilizar diferentes tipos de maniobras para coordinar el funcionamiento de los ascensores.

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8.1 Maniobra Universal La maniobra universal es la maniobra más sencilla en uso actualmente. La cabina puede ser llamada y usada solo por una persona o por un grupo de personas a la vez. Cuando se registra una llamada en un piso, la señal luminosa del botón de cada piso se ilumina mostrando que la cabina está prestando un servicio. Mientras tanto y hasta que termine dicho servicio no podrá ser atendida ninguna otra llamada desde ningún otro piso. El ascensor está bajo el control exclusivo del pasajero que lo llamó primero y por lo tanto no atenderá otras llamadas hasta que abandone el ascensor. Una vez que el ascensor queda libre y las señales luminosas se apagan, puede efectuarse otra llamada. Esta maniobra está capacitada para memorizar otras llamadas, y así poder atender a las plantas en el mismo orden que han sido pulsadas sus botoneras. Es la maniobra más barata, por lo que hay un gran número de ascensores que la poseen. Es aceptable para edificios de viviendas de baja altura y poco tráfico. Dado que es la maniobra de más bajo rendimiento, son muchos los edificios que tienen serios problemas de tráfico vertical debido a que el número de viajes que se realizan con la cabina casi vacía provoca un gasto de energía muy elevado, un desgaste prematuro de toda la instalación y tiempos de espera elevados para los usuarios.

8.2 Maniobra Colectiva en descenso La maniobra colectiva en descenso suele aplicarse a los edificios residenciales donde la frecuencia de tráfico de un piso a otro (excluido el piso principal) es relativamente baja. Esta maniobra es muy recomendable en edificios de muchas viviendas y gran altura, y hoteles. Esta maniobra tiene las mismas características que una maniobra universal con registro de llamadas, pero además permite la recogida de pasajeros cuando la cabina está descendiendo. Si un pasajero que se encuentre en una de las plantas más altas del edificio se dispone a ir a una planta inferior, todos los pasajeros entre medias del piso de partida y de destino del usuario de la cabina y que deseen ir a plantas inferiores, serán recogidos por la cabina en el movimiento de descenso. El único caso por el cual no se pararía el ascensor para recoger más pasajeros, sería si el pesacargas detectara que la cabina este llena o no permite la entrada de nuevos pasajeros. Si alguno de los pasajeros entre medias de estas plantas quisiese dirigirse a una planta superior tendría que esperar a que la cabina llegase a la última planta elegida por los pasajeros, y después ascendería para darle el servicio. Los botones de llamadas de planta disponen de un único botón que parpadea cuando un pasajero lo acciona. 8.3 Maniobra Colectiva-Selectiva en ascenso y descenso El método de funcionamiento colectivo-selectivo de una cabina es de los más complejos y costosos que pueden ser utilizados para el funcionamiento de un

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ascensor. Los ascensores que poseen esta maniobra, cuentan con una memoria en la que se registran, tanto desde la cabina como desde los rellanos, todas las órdenes impartidas, ya sean de subida como de bajada. Esta maniobra es muy recomendable en ascensores de pasajeros en edificios comerciales, grandes almacenes, edificios de la administración pública y ascensores de hospitales. En cada rellano hay un botón de llamada para desplazamiento ascendente y otro para desplazamiento descendente. En el último piso hay solo un botón de llamada de planta para desplazamiento descendente mientras que en el primer piso hay sólo botón de llamada de planta para desplazamiento ascendente (si no hay garaje). El funcionamiento del ascensor es el siguiente: 1) Al pulsar un botón se registra una llamada. La cabina responde a las llamadas hechas en la dirección de desplazamiento de la cabina en ese momento, una llamada después de la otra. 2) Una vez servidas todas las plantas en un mismo sentido, atenderá la siguiente llamada en sentido contrario y todas las que se vaya encontrando. 3) Si después de responder a todas las llamadas no se produce ninguna más, la cabina queda aparcada en el último piso servida. Alternativamente, la cabina podrá quedarse aparcada en un piso predeterminado, por lo general en el piso más bajo, si el pasajero ha especificado previamente dicho piso.

8.4 Maniobra en conjunto (Dúplex, triplex) La maniobra en conjunto se utiliza cuando un grupo de ascensores ha de trabajar conjuntamente para asistir a la misma población, debido a que a través de esta maniobra se logra el máximo rendimiento de todos los ascensores. En cada planta hay solo una botonera de llamada para todos los ascensores. El funcionamiento del ascensor es el siguiente: 1) Al pulsar el botón de llamada de planta se registra una llamada de planta y se realiza la asignación de una de las cabinas.

2) Al pulsar un botón de cabina en la cabina se registra una llamada y la cabina responde a esa llamada, así como a las llamadas de planta asignadas a la cabina, una después de la otra. 3) La manera en la que atenderán las cabinas las llamadas dependerá de la maniobra elegida (Universal, Colectiva en descenso, Colectiva selectiva en ascenso/descenso)

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8.5 Maniobra de preasignación de cabina Este tipo de maniobra es utilizada para el control de un grupo de ascensores en un edificio de oficinas de alta población. Se basa en un pulsador a la entrada del grupo de ascensores para que cada pasajero que se dispone a utilizar un ascensor marque en este pulsador su planta de destino y así el sistema de control conozca los requisitos exactos de cada pasajero.

Figura 22: pulsador de preasignación

Con la información de cada pasero, el sistema les muestra instantáneamente el ascensor al que debe dirigirse, y así los pasajeros que viajan a plantas cercanas se dirigirán al mismo ascensor. Los pasajeros se benefician reduciendo los tiempos de espera y de viaje, disminuyendo las aglomeraciones en ascensores y el número de paradas en viaje. El tráfico mejora y mejora la organización de los viajes.

9. DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD: Debido a sus características el ascensor es un medio de transporte en el cual un accidente puede tener consecuencias fatales para sus usuarios, por este motivo la seguridad que siempre es un aspecto esencial en maquinaria se torna aún más crítico. Ésta se garantiza a través de un diseño en términos mecánicos muy estudiado que incorpora coeficientes de seguridad adecuados a la alta responsabilidad exigida, con mecanismos mecánicos para el frenado de emergencia del ascensor (circuito limitador de velocidad), con mucha presencia de series eléctricas de seguridad (captador más dispositivo eléctrico de corte) y con un fuerte control electrónico. Además a esto hay que añadir una normativa muy exigente que contempla tanto aspectos constructivos como la realización de ensayos previos a la puesta en servicio así como la descripción de las tareas de mantenimiento que deberán realizarse. Por supuesto el usuario interviene activamente en la seguridad del ascensor y deberá hacer un uso correcto y responsable de la máquina en relación a sus normas de funcionamiento.

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9.1 Limitador De Velocidad El limitador de velocidad es el aparato encargado de detectar cualquier exceso de velocidad del ascensor y de iniciar la secuencia de frenada de emergencia en caso de que ésta alcance cierto valor prefijado. Está formado por una polea generalmente situada en la parte superior del hueco sobre la que actúa un sistema de bloqueo y una polea tensora en el foso del recinto. Entre sus canales discurre un cable de acero cuyos extremos se amarran a la timonería del mecanismo paracaídas formando un circuito cerrado. No obstante, aunque la configuración habitual es la descrita (polea del limitador en la parte superior del hueco y polea tensora en la parte inferior), diversos fabricantes ofrecen en la actualidad otras soluciones en las que por ejemplo la polea limitadora no es fija sino que se mueve solidaria a la cabina. El principio de funcionamiento consiste en que, si por rotura de las cintas de suspensión o cualquier otra circunstancia se deriva en una aceleración de la cabina hasta una determinada velocidad superior a la nominal, se produce el bloqueo de la polea del limitador y de su cable lo que provoca un tirón en la timonería que acciona el mecanismo paracaídas produciendo a su vez la detención inmediata del ascensor. Existen dos tipos de limitador de velocidad en función del sistema de bloqueo empleado sobre la polea:

Figura 23.a) limitador de velocidad oscilante; b) limitador de velocidad centrifugo

En el primero la detención se produce cuando un gatillo oscilante (4) es incapaz de continuar describiendo un movimiento a lo largo del perfil de una rueda (2) que gira unida a la polea del limitador (1). De esta manera una vez se alcanza cierta velocidad el gatillo se enclava en una de las ranuras practicadas en la rueda a tal efecto (3) lo que provoca la acción del mecanismo paracaídas y la consecuente parada de emergencia del ascensor. En el limitador de velocidad centrífugo la polea (1) es solidaria a dos contrapesos (2) que giran con ella y se mantienen entre sí a una distancia fija regulada por un muelle (3) constituyendo el sistema centrífugo. Cuando existe un exceso de velocidad en la polea la fuerza centrífuga aumenta hasta que llegado un punto vence la resistencia del muelle, separando los contrapesos que se engatillan

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contra el bastidor del limitador (4) produciendo el bloqueo del mismo y la posterior detención del ascensor. El tiempo de respuesta del limitador debe ser lo suficientemente corto para evitar que la cabina pueda alcanzar una velocidad peligrosa en su caída que dificulte la operación de frenada u origine deceleraciones no admisibles durante la actuación del paracaídas. En la Norma EN 81-1 se fija que el esfuerzo mínimo que deberá hacer el tirón del cable sobre la timonería del paracaídas sea el doble del necesario para que éste actúe eficazmente sin ser nunca inferior a 300 N. Por otra parte el sentido de giro de la polea correspondiente a la actuación del paracaídas deberá estar marcado sobre ésta. De acuerdo a la misma norma en la inspección previa a la puesta en servicio del ascensor se deberá verificar la velocidad de disparo en el sentido de descenso de la cabina y en ambos sentidos el dispositivo eléctrico de seguridad (de obligada instalación) encargado de interrumpir el suministro de corriente al motor y al freno electromecánico en caso de ser necesario. Se opta por un limitador de tipo centrífugo puesto que su funcionamiento es más silencioso en cualquier régimen de velocidad del ascensor lo que reduce la contaminación acústica y mejora por tanto el confort del usuario. Se instala el limitador modelo LBD-200 junto con la polea tensora TEN-200 del fabricante Dynatech. La configuración es la convencional con el limitador en la zona superior del hueco sobre dos perfiles de acero UPE 80 y polea en el foso fijada en la guía mediante bridas. El limitador incorpora un contacto de sobrevelocidad (fig. 7.3.2.a) que actúa cortando la corriente de la serie de seguridad motor eléctrico y freno en caso de que se alcance una velocidad superior a la nominal pero inferior a la de bloqueo. El rearme de este dispositivo debe realizarse manualmente y por personal cualificado. El cable es de tipo Warrington 19 6x19+1 fabricado en acero y con una tensión inicial fijada en 500 N. En caso de disminuir un contacto de destensamiento dispuesto en la polea tensora (fig. 7.3.1. b) y conectado en serie en la línea de seguridad del ascensor cortará igualmente el paso de corriente al motor y al freno.

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Figura 24. a) contactos de sobre velocidad; b) destensado de cable

La regulación de la velocidad de disparo del limitador se hace mediante un tornillo de fuerza (1) que aumenta o disminuye la tensión del resorte del sistema centrífugo. Dicha regulación se realiza en fábrica y se sella para evitar modificaciones posteriores que pudieran comprometer la seguridad de la máquina.

Figura 25: Sistema centrífugo de bloqueo del limitador LBD-200

Aunque para la polea del limitador la normativa no lo exige es recomendable que ésta sea protegida mediante una tapa por seguridad contra daños corporales y para evitar la entrada de cuerpos extraños (verfig. 7.3.1). En el bastidor se colocará una placa que informará como mínimo acerca del fabricante, del control de homologación, velocidad de disparo y del tipo y diámetro del cable de acero utilizado. El corte en el circuito de suministro del motor y del freno se producirá una vez se alcance la velocidad de 1.25 m/s y la de actuación del limitador (inicio de la operación de frenada) a 1.40 m/s. Por otra parte en ningún caso se producirá la

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intervención mecánica ni eléctrica del limitador antes de que la velocidad sea de un 115% de la nominal (1.15 m/s en este caso). 9.2 Mecanismo de Paracaídas. El paracaídas es un mecanismo que permite la detención de la cabina por rozamiento contra las guías en caso de que ésta adquiera una determinada velocidad superior a la nominal (previamente regulada en el limitador) ya sea por rotura de los cables, del grupo tractor o por cualquier otra incidencia. El principio de funcionamiento consiste en que cuando el limitador de velocidad se bloquea su cable también lo hace y produce un tirón sobre el sistema de palancas denominado timonería al que está amarrado y que a su vez hace que el paracaídas actúe. Los paracaídas están básicamente formados por una carcasa que se fija en el bastidor de la cabina (o del contrapeso según el diseño) y un elemento móvil o zapata mecánicamente enlazada a la timonería cuyo movimiento guiado origina la frenada de emergencia por contacto o acuñamiento contra las guías. Se construyen de dos tipos: - Paracaídas de acción instantánea. - Paracaídas de acción progresiva. En los paracaídas de acción instantánea el tirón del cable sobre la timonería da lugar a un movimiento en sentido vertical de las zapatas por unos planos inclinados practicados en la carcasa y orientados hacia la guía de manera que éstas van aproximándose y presionando con cada vez más fuerza la guía hasta producir la detención del ascensor. Las zapatas pueden ser de cuña con su superficie de contacto estriada o dentada o de rodillos moleteados, en ambos casos el acabado superficial tiene el mismo fin de aumentar el agarre y por tanto mejorar la efectividad de la frenada. Las zapatas de rodillos producen un frenado algo más suave que las de cuña hecho que queda reflejado en la Norma EN 81-1 a través del modelo de cálculo que proporciona para el esfuerzo que deben soportar las guías en el frenado adoptando un coeficiente de mayoración de 25 para cuña y de 15 para rodillos. A pesar de ello las zapatas de cuña son más las más utilizadas. El esfuerzo de frenado en este tipo de paracaídas es muy elevado puesto que la fuerza crece rapidísimamente absorbiendo la energía cinética de las masas en movimiento en un corto espacio 20, de hecho el paro puede ser considerado por impacto de la cabina contra un obstáculo ligeramente elástico. Los efectos de este choque no son sólo negativos para la integridad de los materiales sino también para el usuario razón por la cual el empleo de este tipo de paracaídas está limitado para ascensores de reducida velocidad (hasta 0.8

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m/s). No obstante si se dispone de algún dispositivo amortiguador, que generalmente se colocará entre el suelo de la cabina y el bastidor, se admite una velocidad de hasta 1 m/s. En ningún caso se permiten deceleraciones superiores a 2.5 veces la de la gravedad.

Figura 26. a) Paracaídas instantáneo con zapatas de cuña; b) de rodillo.

En los paracaídas de acción progresiva el frenado de la cabina se realiza aplicando una fuerza de magnitud controlada sobre las guías a través de las zapatas. Pueden ser de diversos tipos siendo los más utilizados los siguientes:  De husillo: El tirón del cable del limitador produce el desplazamiento axial de un husillo solidario a las zapatas de freno de modo que éstas van presionando sobre las guías y produciendo la detención controlada.  De resorte: El principio de funcionamiento es idéntico sólo que en este caso es la compresión de un resorte lo que permite el control de la fuerza que ejercen las zapatas sobre las guías. A parte de las citadas el mercado ofrece otras soluciones constructivas que resultan igualmente en un paro progresivo del ascensor. Este tipo de paracaídas se diseña de modo que el esfuerzo de frenado crece de modo progresivo hasta que, una vez la fuerza de rozamiento de las zapatas sobre las guías del ascensor supera la fuerza de adherencia del cable del limitador sobre su polea, se produce un deslizamiento del mismo y la presión de frenado deja de aumentar manteniéndose constante.

En cualquier caso tanto para los instantáneos como para los progresivos la detención de la cabina se produce cuando el trabajo realizado por la fuerza de frenado (producto de la fuerza de rozamiento por el desplazamiento vertical) iguala a la energía cinética del sistema en movimiento. La Norma EN 81-1 fija un intervalo para la deceleración de la cabina más carga nominal en caída libre que se sitúa entre 0.2—g y 2.5—g mientras que otras normativas, como por ejemplo la normativa americana, hacen lo propio con las distancias de frenado.

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Así en ascensores de altas prestaciones en los que la carga, la velocidad y el recorrido son grandes sólo se emplean paracaídas progresivos porque son capaces de limitar las deceleraciones y los recorridos de frenada pueden ser mayores (la brusquedad de uno instantáneo supondría un riesgo para los ocupantes y posibles daños materiales). 9.3 Sistema de Amortiguación. El sistema de amortiguación es de acumulación de energía sin movimiento de retorno amortiguado, formado por dos resortes cilíndricos helicoidales de sección circular en paralelo para la cabina y uno para el contrapeso. Se considera la amortiguación como el último sistema de seguridad de un ascensor puesto que su intervención sólo se da en caso de que el resto de medidas de seguridad fallen. Así, en caso de que el freno electromecánico y el mecanismo paracaídas fallen, la amortiguación deberá ser capaz de detener la cabina sin deceleraciones excesivas ni riesgo alguno para sus ocupantes minimizando además los posibles daños materiales. Por otra parte la posición final de la cabina o contrapeso una vez detenida deberá permitir una distancia de seguridad con el fondo del foso suficiente para que en caso de peligro pudiese resguardarse el personal en tareas de mantenimiento. 9.4 Captadores. El ascensor incorpora distintos sensores o captadores que proporcionan la información necesaria al módulo/-s de maniobra de manera que el servicio pueda efectuarse en condiciones de total seguridad. En este apartado se describirán brevemente aquellos especialmente importantes o que sean más representativos. La situación de la cabina en el hueco es permanentemente conocida por el módulo de control o PLC a través de un encoder absoluto que incorpora el motor de tracción. Un encoder absoluto es un transductor de posición y velocidad cuyo principio de funcionamiento se basa en un disco con zonas transparentes y opacas dispuestas en bandas concéntricas (las cuales codifican un código Grey que posteriormente se transforma a binario) que gira de manera que interrumpe un haz de luz dirigido a unos fotoreceptores que transforman los impulsos luminosos en una señal eléctrica digital . A diferencia del encoder incremental el absoluto no pierde la posición real cuando se corta la alimentación, es decir la posición está actualizada y disponible sin tener que efectuar la búsqueda del punto cero. A pesar de que el encoder no realiza una función de seguridad en un sentido estricto, su ausencia o avería supone que el programa de control no podrá situar

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la posición de la cabina y el servicio quedará interrumpido por seguridad y por la imposibilidad de enviar las señales de salida adecuadas. El motor eléctrico está protegido contra las sobrecargas por medio de una serie de termistores de tipo positivo o PTC (Positive Temperature Coefficient). Un termistor PTC es un semiconductor fabricado en titanato de bario que varía su resistencia eléctrica en función de la temperatura. Se instalan de manera que si la temperatura de los devanados estatóricos del motor crece bruscamente hasta un cierto valor también lo hace la resistencia del termistor hasta que interrumpe el paso corriente y produce que un relé de salida corte la alimentación del motor y del freno.

Figura 27: termistores de tipo positivo

Los termistores constituyen una buena solución para la protección de los motores así como para otras aplicaciones ya que son pequeños, no sufren desgastes mecánicos importantes y tienen una rápida respuesta. El ascensor incorpora un sistema de medición de peso o comúnmente llamado pesacargas que es un dispositivo electromecánico cuya función es impedir el inicio de la marcha del ascensor en caso de superarse en un cierto valor prefijado la carga nominal. Se considera que existirá una sobrecarga en la cabina si se supera en un 10% la carga nominal o en un mínimo de 75 kg. Generalmente su funcionamiento se basa en la medición de las deformaciones que experimentan los silentblocks de la cabina por lo que suele situarse bajo la cabina próximo o en contacto a su suelo. El mercado ofrece sin embargo diversas opciones según las necesidades que se precisen. Detectado un exceso de peso en la cabina el pesacargas envía una señal al módulo/-s de control que impide el inicio de la marcha a la vez que un zumbador informa acústicamente al usuario/-s de la circunstancia (si se desea también se podrá añadir la correspondiente indicación visual en la cabina). Mientras no se modifiquen estás condiciones las puertas del ascensor y del piso deberán permanecer completamente abiertas; en el caso de que ésta última sea manual como es el caso tendrá que estar desbloqueada.

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Por otra parte el pesacargas tendrá que poder filtrar las deformaciones puntuales que puedan darse por vibraciones y eventuales arranques o frenados bruscos para evitar falsas señales. Se asegurará una reducida histéresis en el captador para minimizar el tiempo en que el servicio se restablece de nuevo una vez la carga disminuye hasta valores permitidos evitando con ello demoras innecesarias. Se tiene que indicar que además de contribuir a la mejora de la seguridad es una protección indirecta para que el motor eléctrico no trabaje con la más mínima sobrecarga y contribuye en la mejora de la gestión del tráfico en el ascensor puesto que evita que en caso de sobrecarga se inicie la marcha y la interrupción se produzca en mitad del trayecto perdiéndose mucho tiempo. Se decide instalar el pesacargas modelo ECO de Dynatech mostrado en la figura 28.

Figura 28: Dispositivos pesa cargas para ascensores.

Los dispositivos final de carrera o recorrido permiten controlar la posición de un elemento móvil, empleándose generalmente en todas las máquinas que sigan una trayectoria fija rectilínea de ida y vuelta como es el caso de un ascensor. Pueden ser de tres tipos: Mecánicos, magnéticos de pantalla y magnéticos de imán. Están fabricados por un cuerpo que contiene un interruptor NA o NC encargado de modificar el estado de un circuito cuando es accionado mecánicamente por una palanca al producirse el contacto entre ésta y el elemento móvil controlado. Cabe destacar que puede contar con más de un interruptor en su interior. El ascensor portará dispositivos final de carrera mecánicos modelo ENK Tipo A de la empresa Forn Valls ubicados en las posiciones extremas de su recorrido mediante enlace mecánico con las guías (2 para la cabina y otros 2 para el contrapeso). Cada uno de ellos posee un interruptor NC (Normalmente Cerrado) que en caso de que la cabina sobrepase cierta posición actuará deteniendo el ascensor por interrupción en el circuito de alimentación del motor y del freno a

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través de un contacto de seguridad instalado en serie. El restablecimiento normal del servicio deberá ser efectuado por personal autorizado.

Figura 29: Interruptor final de recorrido de tipo mecánico giratorio.

Tanto las puertas de la cabina como de los pisos están provistas de dispositivos que aseguran su enclavamiento siempre y cuando la cabina no esté detenida o se encuentre en una zona próxima al nivel de piso. Esta zona denominada de desenclavamiento permitido comprende una distancia máxima de 0.20 m por encima y por debajo del nivel de piso (art. 7.7.1 de la Norma EN 81-1). A los anteriormente descritos se pueden añadir los captadores encargados del control del estado de tensión del cableado, de control de actuación de ciertos componentes mecánicos como el paracaídas o el limitador, de retorno de los amortiguadores, etc. Por supuesto toda la información que proporcionen estos captadores llega hasta el módulo/-s de control de la maniobra (microprocesador) en forma de señales de entrada de manera que no se iniciará la marcha a menos que éstas se ajusten perfectamente a la referencia del programa que ejecute. 9.5 Dispositivos eléctricos de seguridad. La normativa de aplicación en ascensores es exigente y prescribe el uso de numerosos dispositivos de seguridad (captadores) que a través del control realizado por un dispositivo de seguridad eléctrico sean capaces de impedir el arranque del motor o provoquen su parada inmediata o programada. Se muestran todas las variables que requieren ser controladas de acuerdo a la Norma EN 81-1 en un ascensor. A modo de ejemplo se citan las siguientes:  Control de la carga de la cabina.  Control del enclavamiento y del cierre de las puertas de cabina y de piso.  Control de disparo del limitador de velocidad.

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    

Control de la actuación del mecanismo paracaídas. Dispositivos de final de recorrido. Control del estado de tensión del cableado de elevación y del limitador. Control de la nivelación y autonivelación de la cabina. Conmutación de la maniobra de socorro y de inspección.

Dependiendo del dispositivo de seguridad o sensor que se quiera controlar la Norma EN 81-1 establece también el tipo de dispositivo eléctrico que podrá efectuarlo. Existen tres posibilidades:  Contacto de seguridad de características descritas en el artículo14.1.2.2 de la propia Norma EN 81-1.  Circuito de seguridad para cualquier tipo de instalación.  Circuito de seguridad autorizado en el caso de instalaciones que necesitan ser especialmente protegidas contra riesgos de humedad o de explosión. En casi todos los casos el control se realiza a través de un contacto de seguridad pero en algunos la normativa ofrece la posibilidad de escoger entre un contacto o un circuito de seguridad. La tabla adjunta en el Anexo D.2.2 anteriormente citada detalla también está información. Los contactos de seguridad deben ser capaces de interrumpir el paso de corriente por separación mecánica de sus contactos si es preciso por arrancamiento y de acuerdo a la Norma UNE 20-119(1)-74 ser de las siguientes categorías:  AC11, si se trata de contactos de seguridad insertos en circuitos de corriente alterna.  DC11, si se trata de contactos de seguridad insertos en circuitos de corriente continua. En caso necesario la llegada de energía a la máquina debe ser cortada por dos contactores independientes que estén en serie con el circuito de alimentación para motores de corriente alterna que estén en conexión directa a una red de suministro como es el caso y de acuerdo al artículo 12.7 de la Norma EN 81-1. Además para garantizar la seguridad en el artículo 14.1.2.4 de la misma Norma se indica que la alimentación eléctrica del freno también será cortada. Por último, la aparición de una derivación a masa o a tierra en un circuito que contenga un dispositivo de seguridad eléctrico deberá causar la parada inmediata de la máquina e impedirse su arranque excepto por personal adecuado.

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9.6 Otros aspectos de seguridad A parte de los anteriormente descritos existen otros elementos que de un modo más o menos indirecto también contribuyen en la mejora de la seguridad del ascensor. Éstos se concretan en distancias mínimas exigidas, en la disposición de placas con información técnica importante, en una correcta iluminación, etc. A continuación se enumeran los recorridos de seguridad, distancias o superficies mínimas de los órganos del ascensor que deberán respetarse:  La altura libre interior de la cabina deberá ser como mínimo de 2 metros (Art. 8.1.1 de la Norma EN 81-1).  La altura del acceso a la cabina deberá ser como mínimo de 2 metros (Art. 8.1.2 de la Norma EN 81-1).  El techo de la cabina debe tener una superficie libre mínima de 0.12 metros cuadrados sobre la que se pueda estar y cuya dimensión más pequeña sea de 0.25 metros (Art. 8.13.1.b de la Norma EN 81-1)  La distancia horizontal entre la cabina y el contrapeso será como mínimo de 50 milímetros (Art. 11.4 de la Norma EN 81-1).  La distancia entre el umbral de la puerta de cabina y de piso será como máximo de 20 milímetros (Art. 11.3.1 de la Norma EN 81-1).  La distancia horizontal entre el contrapeso y la pared del hueco será como mínimo de 30 milímetros (Art. 11.4 de la Norma EN 81-1).  El paso libre del acceso a cabina será como mínimo de 600 milímetros.  La distancia vertical entre la superficie del techo de cabina y el nivel más bajo del techo del hueco (esto incluye vigas u otras partes salientes) deberá ser como mínimo de 1+0.035—v2 (siendo v la velocidad nominal del ascensor en m/s).  Cuando el contrapeso se apoye sobre sus amortiguadores totalmente comprimidos el recorrido aun guiado en sentido ascendente de la cabina será como mínimo de 0.1 m más 0.035—v2 (siendo v la velocidad nominal del ascensor en m/s). La misma distancia deberá respetarse para el contrapeso cuando sea la cabina la que esté sobre sus amortiguadores.  Cuando la cabina/contrapeso se encuentre sobre sus amortiguadores totalmente comprimidos la distancia entre sus partes más bajas y el fondo del suelo será de 0.5 m (Art. 5.7.3.3.b.1 de la Norma EN 81-1)  Cuando la cabina se encuentre sobre sus amortiguadores totalmente comprimidos la distancia libre entre la parte inferior de las deslizadoras o

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rodaderas, cajas de los paracaídas, guardapiés u órganos de la puerta debe ser, al menos, de 0.1 m (Art. 5.7.3.3.b.2 de la Norma EN81-1).

En el siguiente cuadro se resumen las distancias reguladas anteriormente expuestas y son comparadas con las que posee el ascensor diseñado que pueden comprobarse en los planos:

Tabla 1. Principales dimensiones reguladas por la Norma EN 81-1

El guardapiés es una placa metálica que se fija para proteger todo el ancho de las puertas de la cabina frente al umbral de las puertas de piso contra caídas y cizallamiento. Consta de una parte vertical de no menos de 0.75 m que se prolonga hacia abajo por medio de un chaflán cuyo ángulo con la horizontal deberá ser igual o mayor a 60º y ofrecer además una protección horizontal no inferior a 20 mm. Por otra parte, como ya se expuso, en el techo de la cabina debe ser posible instalar una barandilla que proteja contra la caída a distinto nivel. Todas las placas, advertencias, marcados e instrucciones de maniobra deben ser indelebles, legibles y de fácil comprensión. Deben ser inalterables, de material duradero, situados bien a la vista y redactados en la legua del país donde se encuentra instalado el ascensor. Deben existir dispositivos de paro de emergencia controlados por contactor o circuito de seguridad en las siguientes zonas: - Sobre el techo de la cabina.

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- En el cuarto de poleas (en caso de que lo haya). - En el foso. Éstos deberán producir la detención del ascensor incluyendo las puertas automáticas de manera que su nueva puesta en servicio no pueda resultar consecuencia de una acción involuntaria. En todo caso la Norma EN 81-1 exige que el usuario disponga de un dispositivo de petición de socorro al exterior en la cabina, fácilmente reconocible el cual será alimentado por la fuente de emergencia del circuito del alumbrado. Podrá ser una alarma acústica, un intercomunicador, un teléfono o u otro de características equivalentes. En este caso se opta por un sistema de comunicación bidireccional permanente conectado a un centralita de servicios de rescate. 9.7 Normas De Seguridad Para El Usuario. Como se ha expuesto la seguridad en el ascensor la completa el usuario a través de su conocimiento de las normas de seguridad y de un uso responsable y adecuado. Se pueden citar:  No utilizar el ascensor en caso de incendio, terremoto o entrada de agua en el hueco.  No sobrepasar la capacidad máxima de carga o pasajeros del ascensor.  No saltar ni realizar movimientos bruscos dentro de la cabina.  No detener el ascensor abriendo la puerta de la cabina.  No accionar el botón o llave de parada, ni el botón de la campanilla de alarma, salvo en casos de emergencias.  No apague la luz de la cabina.  No registrar llamadas innecesarias en la botonera de cabina, ahorrará energía eléctrica y evitará desgastes prematuros.  No intente salir de la cabina por sus propios medios si el ascensor se detiene entre pisos. Mantenga la calma, emplee el dispositivo de emergencia y espere al personal especializado que envíe la empresa de mantenimiento.  No fuerce la apertura de las puertas hasta que esté totalmente detenido el ascensor.  No detenerse en el umbral de la cabina aunque estén ambas puertas.

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 No permita que los niños viajen solos y aléjelos de las puertas tanto de cabina como las de los pisos.  No arroje residuos ni colillas de cigarrillos al hueco del ascensor que puedan originar incendios.  No forzar la detención de la cabina tratando de abrir las puertas.  No oprimir reiteradamente el botón de piso cuando la llamada ha sido registrada. En caso de doble botón (subir−bajar), oprimir solamente el que corresponde.  No manipule en ningún caso los componentes de la máquina ni intente acceder a los cuadros de maniobra.  Tener paciencia ante los tiempos de los trayectos y esperas reglamentarias. 10. TIPOS DE ASCENSORES. 10.1Ascensores Eléctricos Con cuarto de Máquinas Arriba     

Casetón sobre el tejado Mínimo coste de la instalación. Reducidas cargas sobre la estructura. Reducido consumo de energía. Fácil ventilación del cuarto de máquinas.

Figura 30: Ascensor eléctrico con cuarto de máquinas arriba

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10.2 Ascensores Eléctricos Con cuarto de Máquinas Abajo  No precisa de casetón sobre el tejado.  No precisa de cuarto de poleas.  Ejerce mayores cargas sobre la estructura que la versión de máquina arriba. Desventajas:     

Mayor coste. Mayores cargas en la estructura. Mayor consumo de energía. Peor ventilación. Mayor coste de funcionamiento

Figura 31: Ascensor eléctrico con cuarto de máquinas abajo

10.3

Ascensor eléctrico Con reductor:

El motor eléctrico en este diseño conduce un equipo de tipo de reducción de la unidad, que posee un dispositivo con reductor. La reducción de los artes ofrece la ventaja de que requiere un motor menos potente, aunque con menor velocidad. Estos ascensores suelen operar a velocidades de 1.7 a 2.5 m/s y transportar cargas de hasta 13600 kg. Un control electico

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de frenado entre el motor y la unidad de reducción detiene el ascensor, dejándolo en la parada deseada

Figura 32: Ascensor eléctrico con reductor

10.4. Ascensor eléctrico Sin reductor (Gearless): En 1903, Otis presentó el diseño que se convertirá en el estándar en la industria de los ascensores – el ascensor sin reductor (gearless). Estos ascensores suelen operar a una velocidad superior a 2.54 m/s . Los otros extremos de los cables se unen a un contrapeso que se mueve de arriba y abajo en el pozo de sus propios raíles. La tecnología Gearless hace posible la utilización en edificios más altos

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Figura 33: Ascensor eléctrico sin reductor

10.5. Ascensores Eléctricos Sin cuarto de Máquinas Este revolucionario sistema de ascensores se basa en primer gran avance en la tecnología de ascensores en casi 100 años. Diseñado para edificios de entre dos y 30 pisos, este sistema emplea una polea más pequeña que la de los ascensores convencionales. El reducido tamaño de la polea, junto con un nuevo diseño de máquinas, permite que la máquina sea montada en propio pozo, eliminando la necesidad de un voluminoso cuarto de máquinas en lo alto.

Figura 34: ascensor sin cuarto de maquinas

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      

Alta flexibilidad en el diseño del inmueble. Mayor rentabilidad de la inversión para el promotor. Ahorro de costes constructivos. Mejor aprovechamiento energético. Funcionamiento silencioso. Mayor confort. Mayor precisión en la nivelación con el suelo

10.6 Ascensores Hidráulicos Con cuarto de Máquinas El cuarto de máquinas se puede situar en cualquier lugar del edificio hasta un máximo de 15 metros de distancia de la vertical del hueco, lo que da idea de la gran flexibilidad que permite este tipo de ascensores.

Figura 35: partes de un ascensor hidráulico

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10.7 Ascensores Hidráulicos Sin cuarto de Máquinas El cuadro de maniobra, tanque de aceite y válvulas se sitúan en un solo armario de reducidas dimensiones. Dirigido al segmento residencial. Las dimensiones del hueco, foso y sobrerrecorrido iguales a las de un ascensor convencional hidráulico. El armario contenedor puede situarse alejado del hueco hasta 25m

Figura 36: ascensor hidráulico sin cuarto de maquinas

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Tabla 2: Comparación entre ascensor eléctrico e hidráulico

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11. Otros Sistemas De Elevación 11.1. Ascensor por tracción a cremallera Este tipo de ascensores presenta respecto a los anteriores diferencias en cuanto a su ejecución mecánica y sus aplicación que es principalmente industrial. La tracción se produce por el engrane de un piñón en una cremallera vertical sólidamente fijada por unión atornillada con arandelas de seguridad a una torre o mástil. El motor de tipo eléctrico encargado de proporcionar la potencia para el movimiento se instala en la cabina acoplado a un grupo reductor en cuyo eje de salida va montado el piñón motriz de dientes rectos. Éste deberá fabricarse en acero al cromo-níquel de alta resistencia y tenacidad mecánica que presente además un buen comportamiento ante la abrasión y la corrosión. El dimensionado del piñón deberá ser generoso y su ajuste no deberá originar los más mínimos desplazamientos axiales ni radiales. Finalmente comentar que el engrane debe disponerse de tal modo que no sea posible su separación. El mástil o torre es una estructura modular de acero que se dispone verticalmente. El primer tramo es más largo, el resto son idénticos y en un número necesario para cubrir el recorrido deseado que puede ser muy grande. La fijación de la cremallera debe garantizar con un coeficiente de seguridad 6 que soporte los esfuerzos que pudieran darse en una frenada de emergencia. No requiere cableado de suspensión ni de compensación e incorporará un contrapeso únicamente si la carga es muy elevada. El desplazamiento de la cabina es como en los anteriores casos guiado. Se trata de una máquina diseñada para el trabajo en ambientes adversos (principalmente se emplean en el sector industrial y en obras) por lo que son robustas y capaces de trabajar con grandes cargas a velocidades moderadas. Por ello el confort (las maniobras de arranque, marcha y parada son bruscas), las consideraciones estéticas, el espacio ocupado, el nivel de ruido producido, etc. no serán sus prioridades. Por motivos de seguridad estos ascensores instalan dos grupos tractores en vez de uno puesto que no sólo se encargan del accionamiento de la cabina sino también de sostenerla cuando está parada por lo que se encarece el coste. El resto de elementos que conforman estos ascensores son comunes con los otros sistemas de elevación tales como los amortiguadores, la cabina (que no deberá ser necesariamente cerrada), los dispositivos de seguridad eléctricos, etc. sólo que con ciertas modificaciones. En la página siguiente se disponen las ventajas e inconvenientes que la utilización de estos sistemas supone.

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Tabla 4: Ventajas y desventajas de los elevadores a tracción por cremalleras

Figura 34: Instalación tipo de un ascensor de tracción por cremallera

11.2. Montacargas, Montacamas y Montacoches Basados en los mismos principios de funcionamiento que los ascensores anteriormente descritos existen otras máquinas de elevación especialmente adaptadas a las particularidades de ciertos edificios. Destacan las siguientes:

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• Los montacargas que son elevadores de tracción eléctrica o por cremallera generalmente capaces de soportar grandes pesos. No obstante los hay de reducidas dimensiones donde no cabe una persona. Como su nombre indica su finalidad es el transporte de materiales. • Los montacamas son en realidad ascensores de grandes dimensiones y carga aptos para el transporte de una cama o camilla con un número de pasajeros que puede ser elevado. Su funcionamiento deberá ser suave y sus prestaciones altas; se instalan principalmente en centros sanitarios.

Figura 35: Montacamas

• Los montacoches son ascensores diseñados para el transporte de coches con cargas que pueden superar los 3000 kg a velocidades generalmente reducidas (del orden de 0.4-0.6 m/s). Su aplicación se encuentra en aparcamientos a distinto nivel, en los que sea imposible la construcción de rampas de acceso, y en almacenes verticales para un gran número de vehículos como los que posee la fábrica de Wolksvagen en Woflsburg (Alemania) en las que las velocidades de ascenso alcanzan el valor de 1.5 m/s.

Figura 36: Montacoches

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• Los montaplatos son en realidad un tipo específico de montacargas de pequeñas dimensiones que se instalan en restaurantes y hoteles.

Figura 37: montacargas

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12. PLANOS DE ALGUNOS ASCENSORES ELECTRICOS E HIDRAULICOS

Plano de Ascensor hidráulico marca ENOR

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Plano de tanque de fluido de un ascensor hidráulico MARCA ENOR

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Ascensor Electromecánico

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Planos de bastidores

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Planos de instalaciones especiales para ascensor panorámico

55

Plano de cabina de ascensor

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Vista superior de cabina

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Especificaciones de ascensores optis

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Maquinas tractoras tipo sinfín-corona EC-1: AS-88 de SASSI

Planos de Maquinas tractoras tipo Gearless.

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13. CÁLCULO DE DISEÑO. Para la elección de los modelos de los distintos componentes que componen la instalación, se han de realizar cálculos para cada uno de ellos. Los cálculos que se realizan en este capítulo serán los siguientes:  Evaluación del coeficiente de seguridad y elección de los cables de suspensión.  Evaluación de la tracción.  Motor.  Guías de cabina y contrapeso.  Amortiguadores.  Distancias de seguridad. 13.1 Evaluación del coeficiente de seguridad y elección de los cables de suspensión El método a seguir para estimar el coeficiente de seguridad mínimo de los cables corresponde a la Ref. [1]. Este coeficiente ha de ser como mínimo de 12 para tracción por adherencia con dos o más cables [2]. El coeficiente de seguridad viene dado por la siguiente expresión,

Donde se observa que este coeficiente depende de la relación entre los diámetros de la polea de tracción y los cables de suspensión, y el número equivalente de poleas. El número equivalente de poleas se define con la suma del número equivalente de las poleas de tracción y el número equivalente de las poleas de desvió.

𝑁𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣 = 𝑁𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣(𝑡) + 𝑁𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣(𝑝) Los valores de 𝑁𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣(𝑡) pueden tomarse de la tabla 5. Tabla 5

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𝑁𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣(𝑝) = se evalúa mediante la siguiente expresión: 𝑁𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣(𝑝) = 𝐾𝑝·.(𝑁𝑝𝑠 + 4 · 𝑁𝑝𝑟) Donde 𝑁𝑝𝑠 es el número de flexiones simples, 𝑁𝑝𝑟 el número de flexiones invertidas y 𝐾𝑝 el factor de relación entre el diámetro de la polea de tracción y el resto de poleas. Una vez determinado el coeficiente de seguridad mínimo, los cables elegidos han de cumplir que tengan un coeficiente superior al establecido. Este coeficiente de seguridad se calculara a partir de la siguiente expresión:

𝑠=

𝐹𝑅 𝐹

Donde F es la tensión que soportan los cables y 𝐹𝑅 es la carga de rotura de los mismos. La tensión que soportan los cables de suspensión viene dada por la siguiente expresión:

13.2 Evaluación de la tracción

La tracción de los cables de suspensión debe ser tal que cumpla las tres condiciones siguientes:  La cabina debe mantenerse al nivel del suelo, sin deslizar los cables, cuando esta se cargué con el 125% de la carga nominal.  Debe asegurarse que cualquier frenada de emergencia cause en la cabina, este vacía o con la carga nominal, una deceleración de un valor que no exceda el establecido para el amortiguador.  No debe ser posible levantar en sentido ascendente la cabina vacía cuando el contrapeso se apoya sobre los amortiguadores, y la máquina se acciona en sentido de “subida”. Antes de calcular las tensiones a los lados de la polea de tracción, es importante el cálculo del factor de rozamiento. El factor de rozamiento viene dado por la siguiente expresión:

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donde β es el ángulo de desfondado de la polea, γ el ángulo de la garganta yµ el coeficiente de fricción. Para determinar el coeficiente de fricción se toman las siguientes consideraciones: - Condición de carga

𝑢 = 0.1

- Condición de frenado de emergencia

𝜇=

- Condición de cabina retenida

𝜇 = 0.2

0.1 1+

𝑣 10

A continuación se detalla el cálculo de la tracción para cumplir cada una de las condiciones: 13.2.1 Condición de carga

Para realizar el cálculo de las tensiones, es necesario conocer una serie de valores que se muestran a continuación.    

Peso cabina, Kg. Peso Contrapeso, Kg. Masa Cable Suspensión, Kg/m Angulo de Abrazamiento, rad 𝑚  Aceleración, 2 𝑠  Cable compensación, Kg

Para cumplir con la condición de carga se ha de cumplir lo siguiente:

𝑇1 ≤ 𝑒 𝑓.𝛼 𝑇2

donde α es el ángulo de abrazamiento de los cables en la polea de tracción. Los valores de𝑇1 y 𝑇2 se obtienen de las siguientes expresiones:

13.2.2 Condición de frenado de emergencia Para la condición de frenado de emergencia, la relación dinámica T1/T2 tiene que evaluarse para el caso más desfavorable de la posición de la cabina en el hueco y de las condiciones de carga, cabina vacía o con carga nominal. Cada elemento en movimiento deberá considerarse con su propia aceleración,

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teniendo en cuenta la relación de suspensión en la instalación. En este caso, para considerar el efecto dinámico debido a la aceleración o desaceleración debe garantizarse que se satisface la expresión siguiente:

𝑇1 . 𝐶1 . 𝐶2 ≤ 𝑒 𝑓.𝛼 𝑇2 Donde los coeficientes 𝐶1 y 𝐶2 se han tomado de la Ref. [7]. 𝐶1 = 𝑔+𝑎 /𝑔−𝑎, 𝐶2 toma el valor de 1 para poleas de tracción semicirculares y semicirculares desfondadas y el resto de valores serian iguales menos el valor de 𝑇1 que seguirá la expresión siguiente:

13.2.3 Condición de cabina retenida

Cuando el contrapeso se encuentra apoyado sobre los amortiguadores, se debe mantener una tensión en los cables de suspensión que no permita el levantamiento en sentido ascendente de la cabina. Para cumplir esta condición se debe satisfacer la siguiente expresión:

𝑇1 ≥ 𝑒 𝑓.𝛼 𝑇2 Los valores de 𝑇1 y 𝑇2 cuando la cabina se encuentra en apoyada en los amortiguadores será distinto al de los apartados anteriores. El cable en el lado de la cabina deberá soportar el peso de la cabina y el cable de compensación, y en el lado del contrapeso deberá soportar únicamente el peso de los cables ya que el contrapeso se encuentra apoyado sobre los amortiguadores. Por tanto las tensiones se calcularan con las expresiones:

13.3 Motor El grupo tractor es uno de los elementos más importantes en una instalación de ascensores, ya que es el órgano que se encarga de transmitir la fuerza al conjunto para que se produzca el movimiento tanto ascendente como descendente de la cabina. La correcta elección del motor es determinante a la hora de realizar el estudio de eficiencia energética que se desarrolla en capítulos posteriores. Para la elección de este elemento, hay que determinar tres parámetros características

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de todos los motores, como son la potencia necesaria, la fuerza aplicada al eje del motor y el par de arranque necesario. Para determinar estos tres parámetros se han utilizado los datos de la tabla 6. Tabla 6

La potencia máxima que debe dar el motor para poder mover la cabina tanto en sentido ascendente como descendente es la misma ya que el coeficiente de equilibrado es 0,5. Esta potencia será igual a la diferencia de pesos entre los ramales de la polea de tracción, multiplicada por la velocidad nominal y partido del rendimiento del conjunto motor-poleas. Todo esto se resume en la expresión.

La potencia nominal del motor elegido ha de superar la potencia necesaria para poder mover la cabina. El eje del motor sufre una serie de tensiones debido a las diferentes cargas. El valor de la tensión total será igual al cociente de la suma de las cargas de ambos ramales del motor entre el factor de suspensión, que en la instalación para todos los ascensores será 1.

El peso de los cables de suspensión no está dividido por el factor de suspensión ya que si el factor fuese superior a 2, el peso total de los cables se debería seguir teniendo en cuenta porque recorren la polea que reduce la fuerza de accionamiento. Para cada uno de estos arranques debe disponer de un par minino, el cual viene dado por la expresión:

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13.4 Guías de cabina y contrapeso La resistencia de las guías, sus uniones y sus fijaciones debe ser suficiente para soportar las cargas y fuerzas a que se someten para asegurar un funcionamiento seguro del ascensor. Los aspectos para un funcionamiento seguro del ascensor relativos a las guías, son:  Debe asegurarse el guiado de la cabina y del contrapeso.  Las deformaciones deben limitarse hasta el punto que no ocurra un desbloqueo involuntario de las puertas, no debe afectar al funcionamiento de los dispositivos de seguridad y no debe ser posible que unas partes móviles puedan colisionar con otras. El método para la selección de las guías es el expuesto en la Ref. [18]. Se toma como hipótesis de partida que la carga nominal Qu se considera que no está distribuida uniformemente en el área de la cabina sino que es una carga puntual en el centro de la cabina. Además se asume que los dispositivos de seguridad actúan simultáneamente sobre las guías y que las fuerzas de frenado se distribuyen por igual. Así como la carga Qu, el resto de cargas como el peso de la cabina, el contrapeso y los cables, tanto los de suspensión como los de compensación; se consideran que actúan en el centro de la cabina dejando la cabina perfectamente equilibrada. Los esfuerzos que podrán afectar a las guías son:    

De pandeo por el peso de la cabina (contrapeso) y carga nominal. Durante la carga y descarga de la cabina en la pisadera. De flexión. Torsión en la base de la guía.

Por lo tanto, se considera que no tendrán influencia en la instalación la fuerza del viento, al ser una instalación completamente cubierta; y las fuerzas debidas a masa de equilibrado u otros equipos móviles de los que no dispone la instalación. Dentro de la influencia de estos esfuerzos, habrá tres diferentes casos que habrá que estudiar para la elección de las guías de cabina. Estos tres casos son: • Uso normal del ascensor En funcionamiento En carga y descarga • Actuación de los dispositivos de seguridad En cada caso actúan unos esfuerzos que se detallan en la tabla 7.

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Tabla 7: Cargas y esfuerzos a tomar en consideración

donde P es el peso de la cabina (contrapeso), Qu la carga nominal, 𝐹s la fuerza aplicada en la pisadera en la carga y descarga de la cabina, 𝐹𝑘 y 𝐹𝑐, la fuerzas de pandeo en la cabina y contrapeso respectivamente. A continuación, se realizara el cálculo de los esfuerzos que sufren las guías en cada caso. Para la realización de los cálculos se necesitan una serie de parámetros relativos a las guías elegidas de la cabina (contrapeso) y las dimensiones de la cabina (contrapeso). Tabla 8: Coeficientes de seguridad para guías

13.4.1 Esfuerzos de Pandeo Cuando la guía soporta el peso de la cabina y de la carga nominal, esta está sufriendo una carga de pandeo. El valor de esta carga se determina mediante la expresión a) para las guías de cabina y la expresión b) para las guías del contrapeso. a)

b)

Donde P es el peso de la cabina en vacío y el cable de compensación, n el número de guías que es igual a 2, y 𝐾1 el factor de impacto que se obtiene de la tabla 9.

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Tabla 9: Factores de Impacto

El esfuerzo de pandeo se determina mediante la siguiente expresión:

Donde 𝑘3 es el factor de impacto que será cero al no disponer de partes auxiliares al igual que la fuerza en las guías (M), y ω es la omega de las guías que se determina mediante la siguiente expresión para un valor de resistencia a la tracción de la guía de 520 𝑁/𝑚𝑚2

13.4.2 Esfuerzos de Flexión En función del caso que se vaya a analizar, los esfuerzos de flexión varían. Por lo tanto a continuación se realizaran estos cálculos para cada caso por separado. a) Uso normal a.1) Ascensor funcionando Las cargas y esfuerzos de flexión se calculan a partir de las siguientes expresiones:

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Donde:

Figura 38: eje de referencia de la guía

a.2) Ascensor en carga y descarga Las cargas y esfuerzos de flexión vienen dadas por las siguientes expresiones:

donde 𝐹𝑠 es la carga en la pisadera que se determina mediante la expresión siguiente:

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Esta expresión es válida para ascensores con cargas nominales menores de 2500 Kg en viviendas, oficinas, hoteles, hospitales, etc. b) Actuación del dispositivo de seguridad Las cargas y esfuerzos de flexión vienen dadas por las siguientes expresiones:

13.4.3 Esfuerzos combinados Hay que estudiar la combinación de los diferentes esfuerzos para cada caso de estudio. a) Uso normal Cuando el ascensor se utiliza para “uso normal”, las guías están sometidas exclusivamente a los esfuerzos de flexión σm y de compresión, y por lo tanto se han de cumplir las siguientes restricciones:

b) Actuación del dispositivo de seguridad Cuando se activa el dispositivo de seguridad, adicionalmente a los esfuerzos de “uso normal” está presente en las guías los esfuerzos de pandeo:

13.4.4 Torsión de la base de guía Debido a la fuerza en la dirección del eje X, en la base de la guía se produce un esfuerzo debido a torsión. Para guías de perfil en T, como son las utilizadas en

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la instalación, se obtienen el valor de este esfuerzo mediante la siguiente expresión:

donde c es la anchura de la parte de conexión de la base con la cabeza de la guía, en milímetros. 13.4.5 Flechas Las flechas se han de calcular según las expresiones siguientes:

donde l es la máxima distancia que hay entre dos fijaciones consecutivas. El valor de las flechas máximas permitidas para este tipo de guías viene establecido en la Ref. (4). Este valor es de 5mm para guías con actuación del paracaídas sobre ellas. 13.4.6 Estudio posterior de guías Los valores de las flechas que sufren las guías debido a los diferentes esfuerzos son muy bajos ya que las dimensiones y características de las guías son muy elevadas. A priori, están flechas no provocan ningún daño en las guías y su funcionamiento ha de ser correcto. Pero en la experiencia, estas pequeñas variaciones en las guías con el uso prolongado pueden provocar vibraciones en la cabina durante el desplazamiento de la misma. Para controlar este aspecto se lleva a cabo un estudio en instalaciones con una cierta antigüedad. Este estudio consiste en la medición de las vibraciones en cabina mediante el uso de un aparato que se coloca en el suelo de cabina y que dispone de acelerómetros para captar las vibraciones en los ejes x e y, definidos en la figura 39. También se realizan medidas en el eje z, pero estas vibraciones son debidas a la tracción.

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Figura 39: eje del estudio de guía.

El estudio se realiza desde la parada más baja hasta la más alta y viceversa, midiendo la evolución de las vibraciones con el tiempo.

13.5 Amortiguadores Todos los requisitos que han de cumplir los amortiguadores vienen detallados en la Ref. (5). Los principales requisitos son:  Deceleración media igual o inferior a 1 g cuando la cabina choca contra los amortiguadores al 115% de la velocidad nominal.  Una deceleración de más de 2,5 g no debe exceder de 0,04 segundos.  No debe haber deformación permanente después del accionamiento.  Carrera mínima de seguridad. Los tres primeros requisitos los han de cumplir todos los amortiguadores de disipación de energía. El último de los requisitos a cumplir será el determinante a la hora de elegir un modelo u otro. Con la gráfica de la figura 4.6 se puede determinar la carrera mínima de los amortiguadores a partir del tipo de amortiguador y la velocidad nominal. En esta gráfica, se obtiene la carrera mínima del amortiguador con el valor de la velocidad correspondiente y mirando en la curva 3, que corresponde a los amortiguadores con disipación de energía sin reducción en la carrera (tipo de amortiguadores exigidos en el pliego técnico).

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En la figura 40 se muestran los diferentes modelos de amortiguadores de la marca Oleo, y la figura 41 es un detalle de la estructura y los parámetros principales del amortiguador.

Figura 40: Modelos de amortiguadores de la marca Oleo

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Figura 41: Carrera mínima de los amortiguadores [8]

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Figura 4.2: Estructura de un amortiguador

13.6 Distancias de seguridad En Ref.[6] se citan una serie de condiciones que ha de cumplir la parte superior del hueco. Estas condiciones son las siguientes para un ascensor de tracción por adherencia: 1. Contrapeso apoyado en los amortiguadores: a) Longitud de las guías que permita un recorrido guiado. b) Distancia entre nivel más alto del techo de cabina y nivel más bajo del techo del hueco. c) Distancia entre las partes más bajas del techo del hueco y: c.1) órganos de mayor altura en el techo de cabina. c.2) parte más alta de guiaderas, amarres u rodaderas. 2. Longitud de las guías de contrapeso cuando la cabina se encuentra apoyada en los amortiguadores. En la tabla 10 se muestran las expresiones a utilizar para el cálculo de estas distancias y los resultados para la instalación. Tabla 10: distancia de seguridad

Además de estas expresiones, se puede utilizar un gráfico para el cálculo de estas distancias, y que se corresponde con la figura 43.

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Figura 43 Grafico de distancias de seguridad [9]

14. ESTUDIO ENERGÉTICO La búsqueda de la eficiencia energética se ha convertido en uno de los principales objetivos de la industria ascensorista mundial. Esto es debido, por una parte, a una mayor concienciación medioambiental, y por otra, a la necesidad de reducir la factura eléctrica del ascensor, en un contexto económico en que los propietarios buscan ahorrar hasta el último céntimo. En este capítulo se estudiara como conseguir una instalación más eficiente, las tendencias actuales al respecto, la actual calificación de ascensores en función de su consumo energético (Certificación VDI), y se estimara la ganancia energética de la nueva instalación en comparación con la instalación anterior. 14.1 Certificación VDI VDI4707 es una medición estándar sobre consumo energético en ascensores que fue establecida en marzo de 2009 por la Asociación de Ingenieros Alemanes. Este estándar es el que más se está utilizando en Europa por las empresas de ascensores para certificar la eficiencia energética de sus productos. De este modo se clasifican los ascensores como A, B, C, D, etc., según su eficiencia energética, siendo A la mejor clasificación posible y G la peor.

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Figura 44: Etiqueta de certificación VDI [33]

Este es el modelo de etiqueta de certificación VDI; en la izquierda, en diferentes colores, aparecen todas las posibles clasificaciones energéticas, y a la derecha, en un tamaño más grande y a la altura correspondiente, aparece la letra que indica la categoría lograda. El estándar VDI4707 establece cinco categorías distintas en función de la intensidad de uso del ascensor: desde un uso residencial con escaso tráfico hasta un uso muy intensivo con alta densidad de tráfico. Esta medición valora el consumo energético en "stand by" o espera (cuando el ascensor no está siendo utilizado) y el consumo en funcionamiento. De este modo en la categoría de uso 1 (escaso tráfico), lo que más pesa es el consumo en espera, mientras que en la categoría de uso 5 (tráfico muy intenso), lo que más pesa es el consumo en funcionamiento. 14.2 Eficiencia Energética El análisis de consumo de energía es una tarea difícil debido al gran número de factores que influyen en el consumo energético del ascensor como pueden ser: la capacidad, velocidad, el tipo de tecnología utilizada, el peso de la cabina, la frecuencia de uso, etc., si bien uno de los factores más determinantes en el consumo energético del ascensor es la existencia o no de contrapeso lo que provoca una gran desventaja de los ascensores hidráulicos frente a los electromecánicos, ya que los costes de explotación son mayores al consumir una mayor cantidad de energía y necesitar una mayor potencia contratada. En las figuras 45 y 46 se muestran las curvas características de la maniobra de un ascensor eléctrico y uno hidráulico respectivamente.

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Figura 45: Curva típica de consumo de un ascensor eléctrico [10]

En el arranque, tanto en la subida como en la bajada se produce un pico de demanda de potencia siempre que exista diferencia de peso entre la masa total de la cabina y la del contrapeso. Durante el viaje el consumo se mantiene prácticamente constante (a velocidad constante) para vencer la diferencia de energía potencial, el rozamiento con el aire de la cabina y el contrapeso, y las perdidas mecánicas en la máquina de tracción y sistema de guiado. Durante el periodo de reposo el consumo es constante y se produce principalmente en el sistema de iluminación y en el sistema de control. El consumo durante el periodo de reposo es muy importante su reducción ya que a lo largo de un día un ascensor permanece el 80% del tiempo en este estado.

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Figura 46: Curva típica de consumo de un ascensor hidráulico

En la subida el ascensor hidráulico demanda una potencia elevada al tener que vencer el peso de la cabina más la carga. La demanda de potencia es prácticamente constante durante el viaje y corresponde casi en su totalidad a la potencia absorbida por el grupo de presión de aceite que impulsa el émbolo. En la bajada el consumo es inapreciable e igual a la demanda en reposo más el pequeño consumo del solenoide que acciona la electroválvula de descarga de aceite del embolo al tanque. Durante el reposo el consumo es similar al del ascensor electromecánico y depende únicamente de la potencia demandada por el sistema de iluminación y el sistema de control. De este análisis del consumo energético durante una maniobra, y centrándose en los ascensores eléctricos, ya que son los que se van a montar en la instalación de estudio; se deduce que el consumo de un ascensor dependerá principalmente del sistema de iluminación y la actuación de la máquina. El sistema de control también tiene importancia en el consumo pero los más importantes y los cuales se van a detallar en este capítulo son los dos elementos citados. 14.2.1 Motores Gearless y variadores de frecuencia Gracias a la introducción de la tecnología Gearless y el uso de variadores de frecuencia para el control de la velocidad de cabina, el rendimiento del conjunto de tracción ha aumentado notablemente comparado con los motores con reductor. El variador de frecuencia es un sistema que consiste en la aplicación de una tensión variable a un motor de tracción de corriente continua. Este motor tiene la

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ventaja de producir un par variable capaz de acelerar suavemente la masa de un ascensor hasta su velocidad nominal y de absorber su energía por recuperación durante el período de deceleración hasta la parada, lo que se realiza sin ayuda de un freno mecánico y permite recuperar la mayor parte de la energía invertida y devolverla a la red. El conjunto abarca el motor de tracción y los dispositivos para transmitir el movimiento del ascensor. En la figura 47 se muestran dos modelos de variadores de frecuencia.

Figura 47: Variadores de frecuencia [11]

Los motores Gearless son unos motores síncronos, que disponen de unos imanes permanentes de alta capacidad magnética y cuyo objetivo, es incrementar al máximo el par del motor a bajas velocidades, utilizando la mínima potencia. De esta manera se reduce los picos de consumo en cada arrancada de la máquina, el consumo de energía es más estable cuando el número de paradas en muy elevado, y así se consigue aumentar la eficiencia del conjunto. 14.2.2 Tecnología LED y tendencias actuales Para reducir el consumo de energía de la iluminación en cabina de instalaciones como la que se está estudiando, se está optando por la sustitución de los tradicionales tubos halógenos o fluorescentes por placas de LEDs. Las previsiones de crecimiento de la iluminación LED son espectaculares. Se estima que esta tecnología alcanzará en España un volumen de negocio de 250 millones de euros en 2013, frente a los 60 millones que facturó en 2010. Además, en los próximos dos años, la sustitución de lámparas en el hogar y centros de trabajo crecerá un 1.025% y generará unos beneficios de 90 millones de euros, mientras que las aplicaciones de alumbrado exterior lo harán en un 316% [36]. La iluminación LED en el interior de la cabina es, por otra parte, un importante factor de confort para el viajero, puesto que no genera calor y brilla más que una bombilla, ya que la luz no se concentra en un solo punto. Y este es otro de los factores que juega a favor de la tecnología LED. El único hándicap es, de momento, el precio, ya que la iluminación LED es más cara que las lámparas halógenas o fluorescentes, por lo que suele hallarse en ascensores de alta gama. Ciertamente, ya son varias las comunidades

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autónomas que han creado líneas de ayuda para mejorar la eficiencia energética de los ascensores, mediante la implantación de iluminaciones de bajo consumo. Las principales ventajas de la instalación de la iluminación de cabina con LEDs son: • Ahorro energético. • Duración. • Confort (ausencia de calor). • Alta eficiencia luminosa. • Arranque inmediato y ausencia de parpadeo. Dentro de los avances más importantes actualmente disponibles en el mercado, destaca el plafón de LED combinado con iluminación de emergencia. Este sistema incluye un módulo inteligente que permite que, en caso de fallo de suministro eléctrico, entre en acción la alimentación mediante una batería, manteniendo un mínimo de 10 luxes en el suelo de cabina durante 3 horas. También comprende un sistema mediante el cual el plafón de LED está apagado cuando las puertas están cerradas y el ascensor parado. Cuando se abren las puertas de cabina, se puede graduar unos niveles de entre el 10% y el 50% de la iluminación total del plafón para ahorrar energía, y cuando el usuario pulsa la botonera y el ascensor se pone en movimiento, el nivel de luminosidad llega al 100%, superando los 150 luxes en suelo de cabina, bastante por encima del mínimo marcado por Industria. 14.2.3 Calculo Energético Actualmente, no existe aún ningún método fiable y de consensó para evaluar el consumo de energía total de un ascensor. Hasta fecha de hoy, diferentes métodos han sido propuestos pero apenas alguno ha sido utilizado minoritariamente en el sector. En este contexto, el comité ISO25745 está trabajando actualmente en una norma internacional que resuelva este vacío normativo existente. El comité ISO TC178 WG10 propuso dos métodos de cálculo a través de las diferentes versiones de la norma ISO / DIS 25745-1. El primero de los métodos es muy complejo y se ha optado por el uso del segundo método que es mucho más simple. El segundo método propuesto [40] tiene como objetivo principal simplificar el cálculo mediante la eliminación de todos aquellos parámetros que no recibieron una aprobación general por parte de los expertos, por lo tanto es un método algo más impreciso:

donde 𝐸𝑙 es la energía consumida por un ascensor en un año en kWh, S es el número de viajes al año, P es la potencia del motor (kW), 𝑡h tiempo de viaje entre

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la entrada principal y el piso más alto desde el instante que las puertas se han cerrado hasta que comienzan a abrirse. Por simplicidad para este cálculo, se supone que los tiempos de viajes son los mismos para la instalación existente y la nueva instalación, así como el uso de los ascensores (número de viajes al año). La energía consumida por la iluminación de la cabina se ha estimado como el producto de la potencia de iluminación de la cabina y el tiempo de iluminación al año. El tiempo de iluminación de la instalación existente será de 24 horas al día al no disponer de desconexión automática. Para la nueva instalación el número de viajes al año y el tiempo de iluminación se obtienen de la tabla 11 y 12 respectivamente. Tabla 11: Viajes al año

Tabla 12: Tiempo de iluminación de alumbrado

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15. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA         

    

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