Una visión clara y unificada

Su autor reflexiona sobre un proyecto de modernización desafiante pero gratificante en el centro de Toronto.

Todos los consultores aportan a su trabajo un conjunto muy diferente de conocimientos y experiencia. Cuando completa una especificación de modernización de transporte vertical (VT) sin problemas en medio de un trastorno de propiedad que se somete a una revisión por pares por parte de otros cuatro consultores, lo ha hecho bien. Este fue el caso de Scotia Plaza en el centro de Toronto.

En 40 King Street West, Scotia Plaza es el tercer rascacielos más alto de Canadá y el vigésimo segundo edificio más alto de América del Norte. El edificio fue construido a finales de los 22. Con una altura de 1980 m, la torre es servida por dos ascensores de servicio y 275 ascensores de dos pisos en cuatro bancos: cinco ascensores de gran altura que dan servicio a la explanada, la planta baja y los pisos 22 y 55; cinco ascensores de altura media que dan servicio a la explanada, la planta baja y los pisos 68º-41º; seis ascensores de altura media y baja que sirven a la explanada, la planta baja y los pisos 54 al 23; y seis ascensores de poca altura que dan servicio a la explanada, el suelo y los pisos 40 y 3-5.

Cada cabina tiene una capacidad de 1350 kg con una capacidad total de dos pisos de 2727 kg por hueco de ascensor. Esta torre de 69 pisos es una de las pocas en todo el mundo que emplea tecnología de elevadores de dos pisos con máquinas sin engranajes de CC. Schindler instaló el equipo original Miconic V 12 Pulse Drive.

La modernización consistió en 22 vagones torre de dos pisos, dos elevadores de servicio de gran altura, tres autobuses de estacionamiento, un transbordador de poca altura, dos máquinas sin engranajes invertidas instaladas en el techo y un ascensor de servicio de poca altura. Cuando comenzó la modernización en 2013, creemos que fue la mayor modernización individual de este tipo en América del Norte en términos de costo y alcance. Se completó en abril de 2021. 

Esta modernización fue significativamente diferente de las cientos de otras que había hecho mi empresa. Primero, tomó alrededor de seis meses armarlo, no porque fuera difícil, sino por el tiempo requerido para asegurar que todas sus diferentes partes trabajaran juntas para producir una visión uniforme. No fue lo suficientemente bueno para proporcionar una especificación de rendimiento y esperar lo mejor. La recompensa de nuestro arduo trabajo fue menos del 2% en órdenes de cambio. Afortunadamente, no se asociaron costos con un alcance perdido o poco claro.

Todavía recuerdo a mi profesor de Ingeniería de Diseño hablando de cómo la ingeniería es un frágil equilibrio entre costo y usabilidad (que un producto hace lo que promete). Esta lección se me quedó grabada, porque hay muchos productos de ingeniería excesiva (pero buenos) que nunca vieron la luz del día. El primer paso para abordar esta modernización fue determinar qué era necesario arreglar, mantener y cambiar.

En el momento del proyecto, Scotia Plaza tenía la reputación de ofrecer un servicio de ascensor deficiente debido a la antigüedad del equipo (35 años) y problemas inherentes con el equipo antiguo de Schindler. Me complace informar que el nuevo sistema de ascensores sigue siendo sólido. Estaría feliz de compararlo con cualquiera en el país. Digo esto con convicción y prueba. La tasa de devolución de llamada en estos ascensores es inferior a 0.25 por ascensor, contando los pisos dobles como un ascensor, cada cuatro meses. Si contamos los ascensores como pisos superior e inferior, esta relación se reduce aún más. Esta es la historia de cómo logramos los objetivos del cliente y cómo Schindler adjudicó el contrato de modernización que nos llevó allí.

Piezas del rompecabezas

Análisis de tráfico

El primer paso en el diseño fue completar un análisis exhaustivo del tráfico del edificio para determinar qué se necesitaba para lograr tiempos de espera y rendimiento razonables. Este proceso requirió una cantidad significativa de simulaciones y ajustes en el sistema de ascensores para determinar lo que probablemente mejoraría su desempeño. Determinamos que mejorar las velocidades sería beneficioso para los tiempos de espera y que la velocidad de la puerta jugaría un papel fundamental.

Los tiempos de cierre de la puerta no se pueden modificar demasiado, ya que esto podría causar incidentes con el contacto de la puerta. Por lo tanto, centrarse en los tiempos de apertura de puertas fue una ruta fácil, siempre que pudiéramos conseguir que los operadores de puertas lograran los tiempos deseados. Las velocidades de los ascensores aprovecharían las zonas rápidas, mientras que los tiempos de apertura de las puertas permitirían a los pasajeros abandonar los ascensores más rápido. El desafío con el tiempo de apertura de la puerta sub-1-s para una puerta de 1,117.6 mm de ancho fue una empresa enorme. Además, el aumento de velocidad no fue fácil de lograr, porque tuvimos que considerar que los espacios libres necesarios según ASME A17.1-2010 / CSA B44-10, en algunos casos, no eran posibles.

Máquinas

Por algunas razones, las especificaciones exigían nuevas máquinas de imán permanente (PM) de corriente activa. La primera fue que queríamos cambiar la máquina existente debido a que su diseño no era adecuado para el sitio. Las máquinas antiguas eran obsoletas, con una posible separación de las poleas, problemas de vida útil corta de la cuerda y un exceso de contaminación por carbono. El segundo fue la necesidad de aumentar la velocidad. Las máquinas de CC funcionaban a 209 rpm, lo que era rápido y, dada la suavidad del carbono necesaria para un buen cálculo, la sala de máquinas a menudo estaba cubierta de polvo de carbono. Parte del desafío de reemplazar las máquinas fue que las salas de máquinas no permitían el mantenimiento de la armadura o el reemplazo de la máquina. Los pisos de la torre no permitirían rodar las máquinas.

A principios de la década de 1990, Schindler ideó una solución ferroviaria para transportar las armaduras suspendidas a los ascensores de servicio. Los rieles de vigas en I utilizados para el transporte se atornillaron al edificio a través de un sistema que tuvo que ensamblarse por la noche y desmontarse en las primeras horas de la mañana para que la operación del edificio no se interrumpa.

Piense en esto como un 'camino' suspendido de vigas en I que se cuelga en las paredes del edificio sobre los pasillos. Las vigas en I se conectarían en secciones hasta que creen un camino hacia los carros de servicio. Los carros de servicio tuvieron que programarse y equilibrarse para aceptar el peso de la armadura, ya que la capacidad de los elevadores de servicio (2500 kg) no era suficiente para soportar el peso de las armaduras.

Esto agregó mucho costo. Idear una solución a su alrededor sería fundamental para el éxito de un postor. Los motores PM no son modulares, lo que dificulta mucho su transporte, ya que los suelos no están diseñados para soportar la carga. Los motores de inducción de CA de Schindler son modulares, lo que eliminó la necesidad de interrumpir el edificio, ya que la mayoría de los componentes venían en piezas y se podían ensamblar en el sitio. Esta fue una gran ventaja, ya que eliminó la necesidad del pesado sistema de barandillas.

Sostengo que las salas de máquinas deben diseñarse para el acceso de mantenimiento. Los consultores y contratistas siempre deben considerar el acceso en los nuevos sitios de construcción. Hemos notado en muchos sitios de construcción que esto no es una consideración. Sin embargo, creemos que es esencial para un buen diseño de edificios.

Velocidades del coche

Las velocidades de los automóviles se revisaron desde el punto de vista del manejo del tráfico. Nos enfocamos en aumentar la velocidad sin los efectos de rendimientos decrecientes. Tuvimos que equilibrar lo que se podía retener con lo que se tenía que reemplazar para lograr el mejor valor. Para lograr la velocidad deseada, tendríamos que proporcionar un foso más profundo y nuevos dispositivos de seguridad, reguladores, amortiguadores, equipo de foso y servicio eléctrico. Esto se oponía a un compromiso que proporcionaría un rendimiento similar pero con más equipo retenido.

La diferencia de rendimiento entre 9 y 8 m / s no fue lo suficientemente significativa como para justificar el increíble costo. Los beneficios fueron marginales en comparación con el beneficio de reducir el tiempo de apertura de la puerta de 1.5 a 1 s. Entonces, diseñamos el rascacielos y el rascacielos medio con un objetivo de 8 m / s.

Como era de esperar, hubo desafíos, así como costos significativos, asociados con el aumento de la velocidad de los automóviles. A la velocidad propuesta de 1,600 pies / min, se mantuvieron las seguridades del coche doble, ya que cumplían con los requisitos de ingeniería para ascensores. Estructuralmente, el impacto general en el edificio no cambió. Por lo tanto, la decisión fue relativamente simple ya que el aumento de velocidad mejoró la capacidad de manejo del tráfico del sistema al aprovechar la zona rápida. En lo que respecta a los espacios libres, el sitio estaba utilizando amortiguadores de carrera reducida, por lo que no fue un gran desafío continuar con esta estrategia.

Operadores de puerta

Cuando se trata de operadores de puertas, creo que el Otis HPLIM es el operador de puertas más rápido y silencioso jamás concebido. El HPLIM utiliza un operador de puerta con tecnología de inducción lineal. El sistema agiliza el funcionamiento uniendo el inducido del motor a la puerta y moviéndolo lateralmente a lo largo de una placa de cobre montada sobre el marco de la puerta. Esto reduce la cantidad de piezas móviles, lo que resulta en una operación más suave y confiable. El software de circuito cerrado del sistema mantiene el mismo perfil independientemente de las condiciones ambientales. Sin embargo, con un peso estimado de 158 kg, este operador de puerta es pesado. También tiene hambre de poder. Por lo tanto, sería ideal un sistema similar que pudiera tener dos operadores de puerta que ejecuten individualmente una puerta de separación central cada uno. 

Nos reunimos con representantes de GAL Manufacturing Corp. y les preguntamos si podían proporcionar un operador de puerta capaz de abrir las puertas de 1117.6 mm a una velocidad superior a 1 s. GAL ofrece el potente operador de puerta con tecnología de inducción lineal MOVFE-2500. Tener dos de estos trabajando juntos para lograr un tiempo de puerta abierta por panel de puerta de menos de 1 s nos habría proporcionado una solución rápida.

GAL diseñó una placa de sincronización para garantizar que una señal se dirigiera a ambos operadores. La placa de sincronización también se comunicó con el controlador para retirar el automóvil del servicio (una vez que las cabinas estuvieran vacías) en caso de un mal funcionamiento del operador de la puerta. Después de probar y ajustar, GAL introdujo el MOVFE-3000 capaz de abrir constantemente las puertas de 1117.6 mm en menos de 1 s. Desde el punto de vista del manejo del tráfico, la ventaja de este operador de puerta es significativa. A esa velocidad, se especificaron restricciones mecánicas estacionarias para evitar el "clunk" asociado con el rodillo restrictor enganchando y soltando el embrague.

La diferencia de rendimiento entre 9 y 8 m / s no fue lo suficientemente significativa como para justificar el increíble costo.

La ventaja de un tiempo de apertura de la puerta de 1 s en un edificio de oficinas de clase A de gran altura es muy beneficioso. Por ejemplo, un edificio de nueve pisos con cuatro ascensores y 680 personas (85 por rellano) puede tener un tiempo de espera promedio de 41.9 s con un tiempo de puerta abierta de 2.3 s. Con todos los demás ajustes sin cambios, podemos reducir el tiempo de apertura de la puerta a 1 sy mejorar el tiempo medio de espera a 26.4 s. Eso representa la transformación de un edificio con un sistema de manejo de ascensores defectuoso en uno con un rendimiento de ascensor de primer nivel.

Desafortunadamente, los operadores de las puertas se abandonaron a la mitad del proyecto para reducir el cronograma en aproximadamente dos semanas por automóvil. El GAL MOVFE-3000 todavía se está instalando en algunos sitios de Toronto donde los análisis de tráfico sugieren que se necesita una mejora en el tiempo de apertura de puertas.

Remoción de equipo

El diseño del edificio no permitió ninguna carga en el piso de más de 150 libras por pie cuadrado. Por lo tanto, los componentes principales tuvieron que descomponerse en pedazos más pequeños para poder maniobrar por los pasillos. Un desafío mayor fue traer las nuevas máquinas Schindler 2s. Son modulares, pero se tuvo que diseñar equipos especiales para transportar equipos nuevos y viejos para garantizar que no se superaran las cargas máximas del piso.

En lugar de sacar las máquinas sin engranajes del sitio, Schindler decidió cortarlas, lo que permitió controlar el peso y el tamaño de las secciones. El uso de una antorcha no era ideal, dado el pequeño tamaño de las salas de máquinas y la consiguiente posibilidad de peligro de incendio (ya que casi todos los niveles del edificio estaban ocupados). Para quitar las armaduras existentes, era necesario cortarlas por la mitad con una herramienta de corte portátil EH WACHS® DynaPrep MDSF Split Frame. Este dispositivo corta completamente alrededor de la circunferencia hasta 4 pulgadas de un corte completo. A continuación, se puede cortar la pieza final con un dispositivo tipo guillotina. Para esta aplicación, el peso de la armadura existente pudo cortar la sección final.

Comunicación bidireccional

La comunicación bidireccional también era muy compleja, ya que teníamos muchas cabinas de ascensor operando con audio y video. En caso de atrapamiento, el sitio utilizó comunicación bidireccional con retroalimentación de audio y video. El antiguo sistema utilizaba un sistema de video analógico (similar a Skype) en la cabina del ascensor sobre el falso techo. La computadora usó Wi-Fi instalado en los huecos del ascensor. Luego, la cámara y los micrófonos se conectaron a la computadora, que marcó el número del centro de seguridad y permitió que la pantalla de medios proyectara a los guardias de seguridad dentro de la cabina. Según los estándares actuales, el sistema antiguo no era extraordinario, pero, en ese momento, era innovador.

Otro desafío de diseño fue la operación del servicio de bomberos de dos pisos. La Fase II de la Operación de Emergencia de Bomberos está en el piso superior. Para cerrar la puerta en la cubierta inferior en la Fase II, la solución anterior utilizaba un interruptor de palanca en la cubierta inferior: una persona tendría que ingresar a la cabina de la cubierta inferior, activar un interruptor de cierre de la puerta y luego salir de la cabina para Permita que la puerta se cierre en la Fase I. Luego, una persona tendría que ir al piso superior para operar la recuperación de incendios de la Fase II. Este enfoque requería mucho tiempo y, en caso de emergencia, era ineficaz.

Webb Electronics proporcionó un sistema simulado que utiliza pantallas de CE Electronics (CEE). El sistema fue revisado con el cliente y adoptado. Las cabinas de los ascensores utilizaron CEE ELITE PI 15 ”para permitir los mensajes (sirviendo a la cabina inferior, mensajes de emergencia y sistema telefónico). Creo que los productos de la CEE son bien conocidos, cuentan con soporte y no se vuelven obsoletos cada dos s. Sin embargo, su sistema analógico supuso un desafío cuando se implementó. En ese momento, CEE no tenía un puerto digital para manejar las entradas de la cámara. Sin embargo, abordó este problema con una solución digital que funcionó.

paseo de Calidad

Con 2727 kg por coche, se necesitaban guías de rodillos para mejorar la calidad de marcha sin utilizar la amortiguación activa. Pocos contratistas de ascensores tenían un sistema que cumpliera con este requisito. Analizamos la posibilidad de utilizar guías de rodillos que podrían mitigar la necesidad de alinear los rieles. (Scotia Plaza es un edificio alto y delgado. Como tal, es susceptible de torcerse y doblarse). Sin embargo, no pudimos encontrar ningún rodillo disponible comercialmente que pudiera lograr la alineación de los rieles. Se probaron las guías de rodillos Express 6 de ELSCO, pero los rieles estaban demasiado desalineados.

Mitigación del viento / Balanceo / Armónicos

Las ráfagas de viento influyen en las características del edificio en Scotia Plaza. Esto puede tener un efecto negativo en los ascensores, ya que las cuerdas oscilan y, a altas velocidades, pueden entrelazarse y romperse. Generalmente, lo que sucede en esta situación es una prisa para reducir la velocidad de los ascensores a la mitad para evitar incidentes. En nuestro caso, el edificio fue equipado con un monitor de viento y ráfagas que alimenta el sistema de ascensores. Según la ráfaga y la velocidad, el sistema alimenta el controlador del ascensor para reducir la velocidad del sistema según tres criterios de velocidad. Desafortunadamente, no hay datos concretos sobre las ráfagas de viento y la velocidad que se relacionen directamente con la oscilación del edificio. Se podría hacer un estudio, pero el problema sería que el sensor necesita conocer la velocidad, dirección y ráfaga del viento, y luego correlacionarlo con el balanceo.

En lugar de desmontar las máquinas sin engranajes del sitio, Schindler decidió cortarlas para retirarlas de forma controlada.

Al medir los datos del viento, cada edificio alrededor de Scotia Plaza tendrá un impacto en la dirección y velocidad del viento. Los rascacielos juegan un papel importante en proyectar sombras en las calles, la dirección del viento y la velocidad del viento. Cada vez que se construye un nuevo edificio, cualquier estudio de viento anterior se vuelve obsoleto porque cada nueva estructura, independientemente de la proximidad, tendrá algún impacto en la desaceleración o el aumento de las ráfagas de viento.

Para proteger a los pasajeros, especificamos un interruptor sísmico que podría detectar terremotos. Esto fue sorprendentemente controvertido, ya que un revisor de pares pensó que estábamos cambiando los rieles de guía y actualizando los ascensores a la zona de terremotos. De hecho, no lo fuimos. Acabamos de especificar el sensor para detectar temblores inusuales o sacudidas violentas para proteger al público, especialmente dada la velocidad de los ascensores.

También especificamos un pistón de base hidráulica para agregar presión / fuerza a la polea de compensación para alterar las frecuencias armónicas de los cables agregando fuerza dinámicamente. Schindler realizó un estudio para garantizar que los ascensores no pudieran detenerse en un área del pozo donde los cables serían susceptibles a armónicos en lugar de agregar pesos, ya que la compañía no tenía la capacidad para hacerlo. Finalmente, se especificó un sistema de capota para abordar el aumento de la velocidad y mejorar la calidad de conducción, junto con nuevas guías de rodillos para mejorar la comodidad y la experiencia de conducción de los pasajeros.

Monitores de rodamientos

Nos comunicamos con SKF para diseñar un monitor de rodamientos para el nuevo sistema de ascensores. El sistema consistiría en un controlador lógico programable que tomaría la frecuencia del rodamiento a alta velocidad y luego determinaría si el rodamiento requiere lubricación o reemplazo. También mediría la frecuencia de operación para determinar si el rodamiento está llegando al final de su vida útil. El sistema es fácil de implementar, siempre que los controladores puedan proporcionar una señal cuando el rodamiento está funcionando a alta velocidad. Esto es clave si planea instalar un monitor de rodamientos, ya que el funcionamiento a alta velocidad es la mejor manera de medir las frecuencias de los rodamientos para detectar posibles fallas. Como se mencionó, esta solución fue rechazada por una de las partes interesadas y eliminada del alcance.

Peer Review

Entonces, volviendo a nuestros amigos consultores que le prometieron a nuestro cliente una reducción del 50% en el costo y un cronograma más corto. Como puede ver en el alcance del trabajo, fue imposible mantener las máquinas debido al polvo de carbón, el análisis del tráfico y los requisitos de cambio de velocidad.

Argumentamos que la revisión estaba sesgada y no debería ser considerada, porque la parte que revisó las especificaciones presionó por el trabajo antes de que nos lo concedieran. Argumentamos que las máquinas no podrían retenerse y serían perjudiciales para la modernización y que el cambio de velocidad requeriría este requisito. Nuestros argumentos fueron considerados por algunas partes interesadas (pero no todas), ya que el consultor revisor argumentó que simplemente estábamos equivocados. Lo que fue inquietante para mí fue el miedo crudo y las falsedades perpetradas por nuestra competencia en un esfuerzo por aceptar el trabajo. Argumentaron que el aumento de la velocidad haría que la gente se convulsionara en los ascensores y se refirió al experimento de construcción de Pan-Am con Westinghouse en la década de 1970. Dijeron que los humanos no pueden sufrir un cambio de velocidad de 8 o 9 m / s, ya que sus cuerpos no están equipados para ello sin una cabina presurizada.

Lo que fue inquietante para mí fue el miedo crudo y las falsedades perpetradas por nuestra competencia en un esfuerzo por aceptar el trabajo.

Finalmente, en una reunión con los dos proponentes finalistas, la propiedad se acercó a ambos postores y les preguntó si considerarían retener las máquinas. Ambos postores dijeron que retirarían sus propuestas si este fuera el caso. En ese caso, fuimos reivindicados, y nuestro competidor, que estuvo presente durante esta reunión, simplemente dijo: "Está bien, entonces tenemos que retener las máquinas", como si nada hubiera pasado.

El consultor de la competencia que estaba tratando de "robar" el trabajo estaba presionando para que no fuera necesario reemplazar las máquinas y que muchos trabajos tienen máquinas sin engranajes que se conservan. Sin conocimiento de los problemas, y hablando espontáneamente, el consultor competidor estaba completamente avergonzado, porque la base de su argumento era defectuosa. Incluso si ignora las razones (velocidad y rendimiento) de la necesidad de reemplazar las máquinas, no puede ignorar el hecho de que la competencia estaba muy equivocada. Si hubiera ganado el esfuerzo de cabildeo y nos hubiera despedido, no habría logrado entregar los bienes prometidos.

Luego, los finalistas convencieron a un grupo de partes interesadas para que revisaran los precios. Proporcionarían un desglose completo del costo para determinar dónde podrían negociar el precio. Se les otorgó trabajo para revisar un precio y determinar si era correcto. Con incredulidad, insté a las partes interesadas a detener este proceso, ya que es inútil discutir un precio en una licitación. Eso es porque los costos de piezas y mano de obra no son los únicos factores que intervienen en la producción de un precio. Hay muchos elementos, incluida la profundidad de la gestión en un sitio de esta magnitud, el tamaño de las máquinas necesarias, la reparación de los equipos existentes y la ingeniería del sistema de despacho. Las guías de rodillos de Schindler son mucho más caras que las proporcionadas por ELSCO, por ejemplo.

En este caso, teníamos un precio de los dos únicos postores legítimos. ¿Cómo vas a argumentar este punto? Puede negociar un precio más bajo, pero no diciéndoles a los postores que su costo es incorrecto. Después de todo, en un trabajo de este tamaño, el precio se habría examinado dos o tres veces y, en algunos casos, dos equipos de la misma empresa lo fijaron de forma independiente para asegurarse de que no hubiera errores. 

Finalmente, para paliar las diversas opiniones sin sentido, el cliente acordó poner a todos los consultores en una habitación y les pidió que dieran su opinión sobre lo que debería quedarse y lo que debería irse. En la reunión, los tres consultores acordaron que el alcance era bueno y que no debería haber más cambios que la eliminación de los monitores de cojinetes. Entonces, los monitores de rodamientos se quitaron del alcance. Me entristeció, pero no me sorprendió, ver desaparecer ese aspecto de la modernización. Por lo general, las mejoras de mantenimiento son las primeras cosas que deben incluirse en las modernizaciones.