Ascensor

Antecedentes

Un elevador es una plataforma, ya sea abierta o cerrada, que se usa para elevar personas o carga a los pisos superiores dentro de un edificio. Los ascensores son una parte estándar de cualquier edificio comercial o residencial alto. En los últimos años, la introducción de la Ley Federal de Estadounidenses con Discapacidades ha requerido que muchos edificios de dos y tres pisos sean equipados con ascensores.

Los ascensores operados manualmente se utilizaron para levantar carga en almacenes y plantas de fabricación ya en el siglo XVII. El ascensor moderno es un descendiente directo de un diseño mostrado por primera vez por Elisha G. Otis en la Feria Mundial de Nueva York en 1853. Una característica notable del ascensor Otis, y la razón principal de su aceptación popular, fue un dispositivo de seguridad que se activó de inmediato. y sostuvo el elevador en caso de que se rompieran los cables de elevación. Los primeros ascensores fueron operados por energía de vapor para hacer girar los tambores de cable. En 1871, se introdujeron los primeros ascensores hidráulicos utilizando la presión del agua como fuente de energía. Al principio, los arietes hidráulicos eran de una sola pieza, lo que significaba que había que cavar un agujero debajo del hueco del ascensor tan profundo como el ascensor debía ser alto. Posteriormente, los cilindros hidráulicos telescópicos de múltiples secciones permitieron orificios menos profundos. En muchas ciudades, la energía hidráulica para estos primeros ascensores fue suministrada por compañías eléctricas que instalaron y mantuvieron redes de tuberías hidráulicas en toda la ciudad. El primer ascensor eléctrico comercialmente exitoso se instaló en 1889 y la electricidad se convirtió rápidamente en la fuente de energía aceptada.

Los ascensores eléctricos ofrecían dos ventajas importantes. Primero, la energía eléctrica se estaba volviendo claramente disponible en todo el mundo, y cualquier edificio que pudiera estar equipado con un ascensor también tendría energía eléctrica. En segundo lugar, los elevadores hidráulicos estaban severamente limitados en la altura a la que podían elevarse, mientras que los elevadores eléctricos, que usaban un sistema simple de cable y poleas, prácticamente no tenían límite de altura. Durante muchos años, los ascensores eléctricos utilizaron motores de corriente continua (CC) o motores de corriente alterna (CA). Hoy en día, casi todos los ascensores utilizan uno de los dos tipos de motores de CA:los más comunes son los motores con engranajes para ascensores que se mueven a velocidades de hasta 500 pies por minuto (153 m por minuto), mientras que los motores de accionamiento directo se utilizan para ascensores que se mueven a velocidades más altas. velocidades. Algunos elevadores modernos de alta velocidad se mueven a hasta 2,000 pies por minuto (610 m por minuto).

Los sistemas de control de los primeros ascensores requerían que operadores humanos regularan la velocidad del ascenso y descenso, para detener el ascensor en cada piso y para abrir y cerrar las puertas. En la década de 1950, los sistemas de control de botones automáticos reemplazaron a los controles manuales. En la década de 1970, los controles electromecánicos fueron reemplazados gradualmente por controles electrónicos de estado sólido.

Montar en una pequeña caja a cientos de pies en el aire sería una experiencia desconcertante si uno no estuviera convencido de su seguridad. Los elevadores eléctricos están equipados con dos mecanismos de seguridad primarios:un gobernador que controla la velocidad del elevador controlando la velocidad de las poleas de los cables, y el freno de emergencia que consta de mordazas que sujetan los rieles de guía del elevador en caso de que los cables se rompan. Los ascensores también incluyen enclavamientos de puerta electromecánicos para evitar que el ascensor funcione si la puerta no está completamente cerrada y para evitar que los pasajeros queden atrapados por la puerta que se cierra. Los mismos enclavamientos de puertas también evitan que las puertas exteriores de cada piso se abran si el ascensor no está presente. La mayoría de los ascensores están equipados con un teléfono y, a veces, con una trampilla en el techo, de modo que los pasajeros puedan pedir ayuda o escapar si un ascensor se atasca entre los pisos.

Diseño

Los ascensores en sí mismos son dispositivos simples y los sistemas de elevación básicos no han cambiado mucho en más de 50 años. Sin embargo, los sistemas de control han cambiado sustancialmente para mejorar la seguridad y la velocidad de operación. Los ascensores están diseñados para un edificio específico, teniendo en cuenta factores como la altura del edificio, la cantidad de personas que viajan a cada piso y los períodos esperados de alto uso.

La mayoría de los ascensores utilizan contrapesos que equivalen al peso del ascensor más el 40% de su carga nominal máxima. Este contrapeso reduce el peso que debe levantar el motor y asegura que el elevador no se salga de control mientras el cable esté intacto. En una instalación de tambor de elevación, un cable de elevación desciende desde un tambor de transmisión conectado al motor de elevación, alrededor de una polea grande en la parte superior del elevador, hasta una segunda polea que cuelga del techo del hueco del elevador y vuelve a bajar a el contrapeso. En una instalación de tambor de tracción, el cable se extiende desde el elevador, hacia arriba y una vez alrededor de un tambor de transmisión conectado al motor del polipasto, luego de regreso al contrapeso. El ascensor, llamado cabina, y el contrapeso corren cada uno en sus propios juegos de rieles de guía. Un segundo cable del regulador va desde la cabina hasta la polea del regulador, luego baja hasta una polea tensora en la parte inferior del hueco del ascensor y vuelve a subir hasta la cabina. Este cable hace girar la polea del regulador a una velocidad directamente proporcional a la velocidad del automóvil. En caso de una velocidad excesiva del automóvil, el gobernador utiliza otro cable para activar las mordazas del freno de emergencia que sujetan los rieles de guía y reducen la velocidad del automóvil hasta detenerse.

Una barra en rampa en el costado del hueco del ascensor activa una serie de interruptores en el exterior del automóvil para reducir la velocidad y detener el automóvil en el piso adecuado. A medida que el automóvil se acerca al piso deseado, la rampa activa el interruptor de desaceleración, que le indica al motor de elevación que reduzca la velocidad. Cuando el automóvil está alineado con la apertura de la puerta exterior, la rampa activa un interruptor de límite para detener el automóvil. Si los interruptores de enclavamiento de la puerta también detectan que el automóvil está en la ubicación adecuada, el motor eléctrico de apertura de la puerta se activa para abrir tanto la puerta interior del automóvil como la puerta del piso exterior.

Los edificios comerciales modernos suelen tener varios ascensores con un sistema de control unificado. El objeto del sistema de control es minimizar el tiempo medio que pasa cualquier pasajero desde el momento en que se pulsa el botón de llamada del ascensor hasta la llegada del primer ascensor disponible. Los diferentes sistemas utilizan diferentes niveles de sofisticación. Los sistemas más simples utilizan un solo botón para subir y bajar en cada piso, independientemente del número de ascensores. Cuando un pasajero pide un ascensor, el controlador envía el ascensor más cercano que viaja en la dirección deseada. La aproximación de una cabina de ascensor se indica mediante una flecha iluminada sobre las puertas de los ascensores que apunta hacia arriba o hacia abajo.

En sistemas más sofisticados, el controlador monitorea el sistema de llamada de ascensor para un conjunto, o banco, de ascensores que operan uno al lado del otro. La zona de operación de estos ascensores se divide en sectores, estando cada sector compuesto por pisos adyacentes. Cuando un automóvil responde a una llamada y completa la carrera designada, está disponible para contestar otra llamada. En este punto, dependiendo de la programación del controlador, el automóvil puede devolverse a un piso designado como "hogar", o puede enviarse al sector más alejado de otros automóviles operativos o disponibles para cubrir ese sector. Cuando se recibe una llamada, el controlador compara automáticamente la ubicación de todos los autos en el banco y envía el más cercano.

Los controladores también se pueden programar para responder de manera diferente en diferentes momentos del día. Por ejemplo, el controlador de ascensor en un edificio de oficinas concurrido recibirá una preponderancia de llamadas desde la planta baja por la mañana, cuando los trabajadores están llegando y necesitan ir a sus lugares de trabajo en los pisos superiores. En ese caso, el controlador se programará para enviar todos los automóviles no asignados a la planta baja, en lugar de hacer que regresen a una planta de origen en su sector. Más tarde en el día, se puede usar un conjunto diferente de instrucciones para enviar ascensores no asignados a diferentes sectores, ya que los pasajeros que abandonan el edificio estarán distribuidos de manera mucho más uniforme entre los pisos que en la mañana.

Todos los ascensores modernos también tienen controles de anulación especiales que los bomberos pueden activar con una llave para hacer que los ascensores vayan directamente a un piso específico sin paradas intermedias.

Materias primas

La cabina del ascensor en sí está construida con una estructura de acero para mayor durabilidad y resistencia. Un conjunto de vigas de acero sobre la cabina, llamado cruceta, atraviesa el hueco del ascensor de lado a lado y sostiene la polea para el cable de elevación. Una estructura de acero, llamada eslinga, se extiende por los lados del automóvil desde la cruceta y sostiene el piso o plataforma. Los lados de una cabina de ascensor de pasajeros suelen estar hechos de chapa de acero y están recortados en el interior con paneles decorativos. El piso del automóvil puede estar embaldosado o alfombrado. Los pasamanos y otros adornos interiores pueden estar hechos de acero inoxidable para mayor apariencia y facilidad de uso. Un cielo raso suspendido generalmente se cuelga debajo de la parte superior real del automóvil y puede contener luces fluorescentes sobre los paneles difusores de plástico. Los controles del ascensor, los botones de alarma y el teléfono de emergencia se encuentran detrás de los paneles en la parte delantera de la cabina, al lado de las puertas.

Los rodillos de guía de acero o las zapatas de guía están unidos a la parte superior e inferior de la estructura de la eslinga en cada lado para correr a lo largo de los rieles de guía. Los rieles de guía también son de acero y están unidos a las paredes interiores del hueco del ascensor que va desde la parte superior del edificio hasta la parte inferior. El mecanismo de freno de emergencia consta de dos caras de sujeción que se pueden accionar juntas mediante una cuña para apretar el riel de guía. La cuña se activa mediante un tornillo girado por un tambor unido al cable de emergencia.

El ascensor de los nuevos grandes almacenes Lord and Taylor en la ciudad de Nueva York se veía así el día de la inauguración en 1873. (De las colecciones del Museo Henry Ford y Greenfield Village.)

El ascensor es uno de esos inventos cuyo "efecto dominó" a menudo se pasa por alto. Solo piense en la practicidad de cualquier edificio de más de ocho o diez pisos sin ascensor. Luego imagine una ciudad moderna sin edificios de más de diez pisos. Junto con el acero estructural y el hormigón armado, el ascensor fue esencial para el desarrollo del rascacielos moderno y, por lo tanto, para la forma común del centro urbano moderno.

El impacto práctico del ascensor fue casi igualado por su impacto simbólico. Los 1880 dólares fueron años de inmenso crecimiento urbano, y la afluencia de recién llegados a las ciudades incluyó a gente de carrera de clase media así como a trabajadores de fábricas. Con los valores de las propiedades subiendo vertiginosamente en las ciudades, las familias de clase media no podían permitirse viviendas unifamiliares. Los propietarios de edificios de apartamentos promovieron la vida en apartamentos con anuncios de servicios de "alta tecnología":agua corriente fría y caliente, sistemas telefónicos, gas central para cocinar e iluminar, baños completamente equipados y ascensores.

Además, con todas estas comodidades modernas, la vida en un apartamento capturó la imaginación de la clase media como la encarnación de una nueva organización de las tareas domésticas. Los edificios venían con sistemas centralizados de calefacción, ventilación y plomería; algunos tenían cocinas en el sótano que prepararían la comida para los habitantes individuales de los apartamentos; algunos incluso tenían un sistema de vacío centralizado con boquillas en cada habitación conectadas a una bomba en el sótano.

El ascensor incluso fue ensalzado como un contribuyente a la democracia. En un edificio equipado con ascensor, hay poca diferencia en el piso en el que se vive; todos los pisos eran igualmente accesibles. Por el contrario, en Europa, las familias adineradas se encontraban generalmente en los pisos intermedios donde no tenían que escalar muchos tramos. Las familias más pobres generalmente se limitaban al sótano o los pisos superiores.

William S. Pretzer

El cable de elevación del elevador generalmente consta de seis o más hilos, cada uno de los cuales consta de varios alambres de acero separados. Las hebras se pueden enrollar alrededor de un centro de cáñamo que sirve como cojín y también contiene un lubricante.

En una instalación de tambor de elevación, un cable de elevación desciende desde un tambor de transmisión conectado al motor de elevación, alrededor de un polea grande en la parte superior del elevador, hasta una segunda polea que sale del techo del elevador y baja hacia el contrapeso. En una instalación de tambor de tracción, el cable se extiende desde el motor elevador, hacia arriba y una vez alrededor de un tambor de transmisión acoplado al motor del polipasto, luego se dirige al contrapeso.

Los motores de elevación eléctricos están diseñados específicamente para el servicio de ascensores y pueden impulsar el tambor de elevación a través de una caja de engranajes, los cuales son piezas compradas.

El
proceso de fabricación

1. Las cabinas de los ascensores se construyen en la planta del fabricante de ascensores utilizando técnicas estándar de corte, soldadura y conformado de metales. Si los automóviles estarán expuestos a la intemperie durante la construcción del edificio, la moldura interior puede instalarse después de que el edificio esté terminado.
2. El resto del elevador se ensambla en el sitio de construcción. El diseño del edificio integra el hueco del ascensor desde el principio, y el hueco crece a medida que se erige el edificio. Las paredes del eje son de hormigón vertido, y la rectitud y La mayoría de los ascensores utilizan contrapesos que equivalen al peso del ascensor más el 40% de su carga nominal máxima. Este contrapeso reduce el peso que debe levantar el motor y asegura que el elevador no se salga de control mientras el cable esté intacto. otras dimensiones se controlan cuidadosamente a medida que sube cada piso.
3. Los rieles de guía, las rampas de interruptores, las escaleras de servicio y el equipo de soporte similar se atornillan en el eje después de que las paredes del mismo estén completas, pero antes de que el eje esté techado.
4. Mientras el eje todavía está abierto en la parte superior, una grúa eleva el contrapeso a la parte superior del edificio y lo baja al interior del eje a lo largo de sus rieles.
5. A continuación, la grúa levanta la cabina del ascensor y la inserta parcialmente en el hueco. Las ruedas de guía conectan el automóvil a los rieles de guía, y el automóvil se baja con cuidado hasta la parte inferior del eje.
6. Luego se techa el pozo, dejando una sala de máquinas encima del pozo. El motor del polipasto, el gobernador, el controlador y otros equipos están montados en esta sala, con el motor ubicado directamente sobre la polea de la cabina del ascensor.
7. Los cables del elevador y del gobernador están ensartados y conectados, las conexiones eléctricas completadas y el controlador programado.

Control de calidad

Cada instalación de ascensor en los Estados Unidos debe cumplir con los estándares de seguridad del Instituto Nacional Estadounidense de Estándares y la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos. Estos estándares pueden incorporarse a los códigos de construcción locales o los códigos locales pueden tener sus propios estándares de seguridad. El estado debe inspeccionar, calificar y certificar cada instalación de elevador de pasajeros antes de que entre en funcionamiento y debe volver a inspeccionarlo regularmente a partir de entonces.

El futuro

Los ascensores no han cambiado sustancialmente en muchos años y es poco probable que lo hagan en un futuro próximo. Los controles electrónicos continuarán mejorando de manera evolutiva y no muy dramática. Se están desarrollando sistemas de control que aprenderán de los patrones de tráfico pasados ​​y utilizarán esta información para predecir las necesidades futuras con el fin de reducir los tiempos de espera. Se están empezando a utilizar controles láser, tanto para medir la velocidad y la distancia del automóvil, como para escanear los pisos de los edificios en busca de pasajeros potenciales.