Un tipo especial de ascensor de servicio pesado

Greta, Brumme y el elevador de barcos Niederfinow al norte de Berlín

A finales de agosto, su autor visitó el elevador de barcos Niederfinow en el canal Oder-Havel, aproximadamente a 60 km al noreste de Berlín, Alemania. Por razones de seguridad, se utilizaron chalecos salvavidas durante el recorrido. En un hermoso clima de verano, el monumento se podía ver desde lejos en lo alto del campo llano y arenoso que lo rodea. La zona de la planta está custodiada, entre otras cosas, por la gansa Greta, que debido a su ala rota permanece durante muchos años en Alemania (incluso en invierno) y es alimentada regularmente.

Jörg Schumacher, jefe de operaciones locales de Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt WSA, realizó personalmente un recorrido de tres horas por las nuevas instalaciones y las antiguas instalaciones adyacentes. Dado que participó activamente en la nueva construcción desde el primer minuto de la planificación y que también había sido director de operaciones de la antigua instalación desde 3, aportó conocimientos profundos sobre la planificación, la fase de construcción y el funcionamiento de ambos ascensores. Mientras tanto, ha transmitido su experiencia en lugares tan lejanos como China. En la presa de las Tres Gargantas en el río Yangtze, la operación y el mantenimiento del elevador de barcos se basan en el sistema alemán.

Nuestra historia

En este lugar se encuentran actualmente cuatro generaciones de instalaciones técnicas para salvar los desniveles del canal.

Canal Finow de 1620

El canal de Finow se construyó entre 1605 y 1620, y tras su destrucción durante la Guerra de los Treinta Años, fue restaurado a partir de 1743 por decreto del rey Federico II.

Bloquear la escalera 1914

La segunda generación estaba formada por una escalera de cuatro niveles con una altura de elevación de 4 x 9 m, que estuvo en funcionamiento desde 1914 hasta 1972. Se encuentra directamente al norte del nuevo ascensor, cuyos restos vacíos son claramente visibles desde arriba. La esclusa más baja se ubica a la derecha y la tercera a la izquierda con una distancia de 200 m. En aquella época también se pensó en un primer levantamiento, que luego fue pospuesto debido a la Primera Guerra Mundial. Los barcos eran remolcados por ocho locomotoras eléctricas, una de las cuales aún se conserva en la actualidad.

Elevación de barcos 1934

El monumento industrial catalogado tiene 52 m de altura, siendo el punto más alto la grúa. El ancho es de 27 m, el largo de 94 my la profundidad del abrevadero de 8 m. El coste del ascensor ascendió a 27.5 millones de marcos, lo que equivale a 126.5 millones de euros en la actualidad. Se utilizaron setenta y dos mil m³ de hormigón, 18,000 toneladas de acero y aproximadamente 1.5 millones de remaches. Permanecerá en funcionamiento al menos hasta que expire la garantía del nuevo edificio.

Un ascensor Lödige del año 2000 transporta a los empleados y al autor de este texto hasta el nivel de la pasarela de visitantes o la sala de poleas. Los motores del ascensor de canal están ubicados justo encima del canal. Son accionados por cuatro motores eléctricos de CC de 55 kW que mueven los polipastos. Cada polipasto consume electricidad a un coste aproximado de 12 euros. El motor y la caja de engranajes de cuatro etapas se encuentran directamente sobre el eje de transmisión. Dos señales acústicas activan el movimiento del canal.

Las operaciones se realizan manualmente y con solo pulsar un botón. En la sala de máquinas, en el lado este, el regulador de velocidad se controla mediante resistencias, como en un tranvía antiguo. El interruptor de parada de emergencia lleva el nombre de "Brumme" (que significa zumbador). El panel de control aún conserva sus etiquetas originales en letras estándar. Solo el tacógrafo es nuevo y fue modernizado digitalmente por la empresa Endress + Hauser. El escritorio está cubierto con el revestimiento original del suelo.

La bomba de aceite lubricante suministra el sistema de lubricación continua. Los cojinetes deslizantes raspados se alimentan con aceite nuevo cada dos años. Están diseñados como rodamientos con lubricación anular. Todas las piezas de la máquina se almacenan en el original como repuestos.

Entre ellos, en la parte inferior del suelo, se encuentra la cubeta de unos 90 m de largo, desde donde se transporta hacia arriba y hacia abajo el recipiente lleno, que pesa unas 4,300 toneladas.

La instalación está sujeta a 256 cuerdas. Cada ocho cables sostienen un travesaño con un paquete de contrapeso. Una cuerda pesa 900 kg y tiene un diámetro de 52 mm. En 1984, por primera vez en 50 años, las cuerdas se renovaron por completo. En febrero de 2023 se habían vuelto a sustituir todas las cuerdas de suspensión. Las cuatro cadenas de compensación pesan en total 90 t. El sistema de seguridad compuesto por una columna de mordazas de tuerca y un tornillo puede recoger hasta 2,400 t.

Planificación, Construcción y Operación de la Nueva Planta

La nueva construcción se hizo necesaria debido al tamaño cada vez mayor de los barcos necesarios para asegurar el tráfico marítimo entre Berlín, Alemania, y el puerto marítimo de Szczecin, Polonia. El ascensor forma parte de la vía fluvial E70 desde Rotterdam en los Países Bajos hasta Klaipeda en Lituania. Otro problema técnico fue que el acero utilizado en la antigua instalación se estaba volviendo quebradizo.

Planificación

Las primeras consideraciones se hicieron ya en los años 1990. Un ascensor requeriría el menor intercambio de agua entre los ríos Havel y Oder. Dado que originalmente no existía ninguna conexión hídrica entre estos dos ríos, la estructura creó una divisoria de aguas artificial entre el Mar Báltico y el Mar del Norte.

El nivel del agua en la entrada suele fluctuar solo medio metro. El nivel del agua en la parte superior es 36 metros más alto. Si se produce una inundación, todas las piezas móviles que se encuentran por encima de la línea de flotación deben retirarse. En la antigua planta, esto requería dos días de aviso. En la nueva planta, los niveles inferiores que se inundan están prácticamente vacíos, al igual que todos los sótanos; sin embargo, sus componentes de maquinaria pesada permanecen en la planta.

Schumacher informa que participó en la planificación como representante de la Administración Federal de Vías Navegables y Navegación (WSV). En 2001 se presentó el primer anteproyecto al estudio de arquitectura Beulke para su aprobación. Las decisiones fundamentales, como el trazado de las puertas, las tomó el Ministerio Federal de Construcción. El procedimiento de aprobación del planeamiento se llevó a cabo en 2004-2005. Luego se inició la construcción con la colocación de la primera piedra el 23 de marzo de 2009 y la puesta en servicio el 4 de octubre de 2022.

Por supuesto, durante la planificación se tuvieron en cuenta todas las normativas y estándares legales aplicables. Por ejemplo, los pilones se rigen por las directrices para edificios de gran altura del estado de Brandeburgo. La ingeniería hidráulica se rige en gran medida por la normativa administrativa propia de la oficina. Los ascensores de pasajeros instalados cumplen con la norma EN 81.

Proceso de construcción

Primero se elevaron los cuatro pilones y las columnas de soporte de las poleas de manera uniforme hasta una altura de poco menos de 55 m sobre el nivel del suelo. A continuación se colocaron a los lados entre sí los dos soportes de polea de acero, de aproximadamente 1,000 t de peso cada uno, y se insertaron las poleas de cable. Luego se colocaron las cuerdas y se suspendieron los contrapesos. El abrevadero estaba lleno de arena; A continuación, las 7,000 toneladas de peso total colocaron en posición vertical los pilones preformados e inclinados hacia dentro. Finalmente, delante del canal se instaló el puente del canal, de aproximadamente 66 m de largo, 22 m de ancho y 8 m de alto.

Una vez construida la estructura de poco más de 46 m de ancho y 133 m de largo, se inició la ingeniería mecánica. Todos los componentes fueron levantados individualmente con una grúa, soldados y apuntalados.

El coste total del ascensor fue de 520 millones de euros. Las empresas que participaron en la construcción fueron Bilfinger Construction para la construcción de hormigón armado, es decir, la artesa y la estructura de soporte; DSD Brückenbau (construcción de puentes) para la construcción de acero, es decir, puentes de canal y de canal; Johann Bunte Bauunternehmung (construcción) para el movimiento de tierras y la ingeniería civil especial, así como SIEMAG TECBERG para la construcción de maquinaria, es decir, accionamiento de artesa y seguridad. Se movieron aproximadamente 1,200,000 m³ de tierra. Se utilizaron aproximadamente 65,000 m3 de hormigón y hormigón armado, aproximadamente 10,070 t de acero de refuerzo y aproximadamente 35,000 m² de acero para pilotes.

Nutzung

El proceso de elevación o descenso dura unos 20 minutos cada uno. Es gratuito para los usuarios. En Alemania, sólo las esclusas del Mosela y del canal de Kiel siguen sujetas a cánones. Sólo en invierno se necesita electricidad adicional para los tiristores. La calefacción tampoco funciona en verano. Ambos tienen un impacto en los costos operativos.

Cada año, alrededor de 4,000 embarcaciones de recreo, 4,500 buques de pasajeros y entre 6,000 y 8,000 buques de carga utilizan el elevador. La eslora máxima permitida es de 83.5 m en el antiguo elevador y de 113 m en el nuevo. Entre otras cosas, se transportan acero y chatarra, así como grandes piezas de maquinaria, por ejemplo, para aerogeneradores. Tras el aumento de los precios de la energía, también se ha reanudado el transporte de carbón. Actualmente, el transporte de contenedores sigue siendo escaso, pero se prevé que represente una mayor proporción de la carga en cinco años.

Entre 120,000 y 130,000 turistas visitan cada año las instalaciones. Especialmente para este fin se construyó un centro de información. Mientras tanto, la atención de los turistas quedó en manos del municipio, tal como estaba previsto.

Mantenimiento que incluye servicio y experiencia operativa inicial

La planta está en modo de aceleración, durante el cual se miden las interrupciones y se ajustan los componentes de la planta. No está previsto un seguimiento completo de la planta. Muchos puntos sólo pueden detectarse y evaluarse mediante el ojo humano combinado con la experiencia.

El concepto de mantenimiento, con sus especificaciones de servicio, se está desarrollando actualmente a partir de la experiencia operativa inicial, tanto nueva como antigua, y de las especificaciones de los proveedores. Ya incluye alrededor de 1,000 temas, desglosados ​​en sus componentes individuales. Durante el período de garantía de cinco años, este trabajo será realizado por el consorcio. Actualmente se está buscando personal propio de la empresa, que recibirá formación para asumir parcialmente el trabajo en una fecha aún por determinar.

El WSV realiza una inspección cada año. Cada tres años se realiza un pequeño cheque. Cada seis años se realiza un examen estructural completo. Esto dura un año y medio y se lleva a cabo en parte durante el funcionamiento en curso, pero también requiere algunas paradas.

Algunos componentes ya estaban defectuosos, lo que provocó tres paradas de seis, nueve días y cuatro semanas. Dado que la antigua instalación funciona en paralelo, esto todavía no ha provocado ninguna interrupción en el funcionamiento de toda la vía fluvial. Actualmente, muchos componentes se encuentran almacenados como repuestos. A principios de este verano alcanzaron un inventario de repuestos del 98%.

Operación de la Nueva Planta

Se trata de un elevador vertical con contrapeso que funciona según el principio de Arquímedes del año 236 a. C.: el peso del canal permanece constante con el barco dentro, ya que este siempre desplaza su propia masa de agua.

Estructuras y sus partes móviles

La instalación consta de cuatro pilones en cada esquina, a los que se accede por un puente de canal en la parte delantera y conectados con el ascensor en el centro a derecha e izquierda. Se monitorea con 16 cámaras para el funcionamiento y 20 cámaras más para la red de caminos y los portones. El acceso a las instalaciones está asegurado con un sistema de bloqueo electrónico. Las puertas de seguridad están cerradas con imanes.

Tres ascensores de la empresa FB circulan en tres pilones desde los pisos -3 a 12, 0 a 12 y -1 a 13. Los accionamientos de los ascensores se encuentran en el piso 13. Allí también se encuentra la estación central de control, así como el sistema de aumento de presión de agua y el sistema de recogida de aguas residuales. También hay aseos sin barreras y una cocina. Una esclusa de aire móvil separa la estación de control del pilón.

El centro de control del nuevo ascensor funcionará en dos turnos, de 05:30 a 14:15 h y de 14:00 a 22:30 h. Al tratarse de una vía fluvial federal, siempre estará disponible un supervisor de turno más al menos un operador para la nueva instalación y un operador para la antigua instalación (verano de 09:00 a 18:00 h, invierno de 10:00 a 16:00 h). en el sitio simultáneamente para redundancia. El antiguo ascensor para barcos sólo es operado por un operador in situ. En caso de revisión o averías, ésta también se realiza en el nuevo en el puesto de control frontal o con mando a distancia por radio.

Desde el cruce del puente del canal, la vista conduce al canal a través de las compuertas giratorias estancas y los sistemas de protección contra impactos. Como medida de precaución contra averías, por ejemplo, si un barco no puede gobernarse, las cuerdas en el canal protegen contra la pérdida total de las puertas. Si un barco en el canal se incendiara, los cables se enfrían con agua pulverizada mediante un sistema de refrigeración compuesto por bombas de alto rendimiento y un sistema de tuberías.

La artesa tiene una longitud útil de 115 m, una longitud de algo menos de 126 m y una anchura exterior de 12.5 m. Cuando está lleno pesa unas 9,800 toneladas. Se mueve en una cuenca de poco menos de 28 m de ancho y una profundidad de agua de 4 m. En el comedero se encuentran escaleras regulables en altura para permitir la evacuación en cualquier nivel del comedero.

En los cuatro niveles del sótano se utilizó hormigón impermeable. Aquí se encuentra el soporte giratorio para la puerta delante del comedero. En el momento de la visita, la compuerta de 51 t se encontraba abierta, lo que significa que se encuentra apoyada en el fondo del comedero. Las bombas pueden corregir el nivel del agua en el comedero (invertir). El equipamiento de la grúa para el montaje y el mantenimiento se entregó en una fase temprana de la construcción.

Componentes mecánicos y eléctricos y sus controles.

La unidad funciona con 256 cables recubiertos de zinc y el zinc se desgasta. Los cables se lubrican automáticamente, lo que también sirve para protegerlos contra la corrosión. Las cuerdas se inspeccionan visualmente constantemente para determinar cuándo es necesario desecharlas. Actualmente se espera que esto no sea necesario dentro del periodo de garantía, sino dentro de unos 30 o 40 años. También se inspeccionan cada seis años mediante técnicas de medición por inducción para determinar cuándo están listos para ser desechados. Actualmente se está elaborando un registro de cables con medición cero en 2022. Los datos de las inspecciones se ingresarán para que las repeticiones permitan predecir el desgaste de los cables.

Cada cable tiene un contrapeso de 43 a 45 t. Los contrapesos de hormigón sobre las cuerdas están equipados con orejas de montaje y tacos para barandillas. Cuando se mueven debido a la influencia del frío y el calor, se guían en los carriles laterales del bastidor de pesas. Una cuerda mide aproximadamente 67 m de largo, 60 mm de diámetro y pesa 1,236 kg con casquillos de horquilla. El alargamiento de las cuerdas se minimizó mediante un estiramiento previo antes de la instalación. Después de aproximadamente 5,000 viajes, lo que corresponde a poco menos de un año de uso, se ha producido un alargamiento de unos pocos centímetros. Esto se tuvo en cuenta en el ajuste durante la instalación. El marco ofrece suficiente espacio para ello. Además, Schumacher señala que los chinos compraron las mismas cuerdas.

Las cuerdas están unidas en pares, es decir, una cuerda larga unida a la izquierda y otra atada a la derecha, cada una de ellas tendida en el paquete sobre una polea común. El marco de la barra amarilla sirve como dispositivo de seguridad en caso de que se rompa una cuerda. En total hay 2 x 112 poleas de cable de doble ranura. El inserto de plástico en las ranuras, que sirve para prolongar la vida útil de los cables, se puede cambiar por secciones.

La cadena de compensación (extremo izquierdo) para la carga del cable en movimiento está fijada al contrapeso y al canal. Si la artesa está arriba, hay más cuerda (hasta un máximo de 160 t) sobre el contrapeso. Las cuatro cadenas pesan en total 160 t. A la derecha está el cable de alimentación. Nuevamente, a la derecha está la escalera de emergencia para permitir el descenso de emergencia para la evacuación de cada piso. Luego viene la escalera de cremallera en la que encaja el piñón. El último de la fila es la columna de mordazas de tuerca, que utiliza un tornillo sin contacto para actuar como sistema de seguridad en caso de pérdida de agua, en el sentido de un paracaídas para evitar que el comedero suba. Puede recoger hasta 6,500 t en los cuatro puntos.

Está propulsado por ocho motores eléctricos Siemens, cada uno de 160 kW. A los motores están embridadas dos cajas de cambios de 14 t cada una.

El bloqueo de rotación del husillo se ubica en el centro, entre los motores, con la guía a su derecha y rodillos en la parte delantera y trasera. El husillo (bloqueo de rotación) es de acero fundido. La rosca autoblocante se mecanizó. La mordaza roscada (columna de mordaza de tuerca) puede soportar las cargas muertas en caso de pérdida de agua para estabilizar la canaleta a lo largo de 36 m en caso de emergencia. Durante el funcionamiento, el husillo se mueve sin contacto. Cuando el agua sale de la canaleta, el husillo descansa sobre la mordaza. Esta construcción es una patente del ingeniero Löbel, quien tuvo la idea durante la planificación del antiguo elevador de barcos. El uso de la patente aquí fue adquirido a él, así como a los chinos.

El resorte amortiguador (resorte) compensa las fluctuaciones del agua; 1 cm más o menos de agua en el bebedero corresponde a 16 t de peso de agua.

El dispositivo de retención controlado hidráulicamente fija la cubeta en la posición del canal correspondiente. El ariete hidráulico eleva la barra. La barra se inclina hacia abajo.

El sistema de control digital es de ABB y se opera a través de una interfaz WSV. Alrededor de 7,000 parámetros operativos se monitorean las 24 horas del día, los 7 días de la semana con sensores y se registran para registrar y detectar el funcionamiento normal durante el viaje y también fallas. Así se recoge la experiencia y sus interpretaciones. Ya está claro que se necesitarán dos ajustes básicos diferentes: para invierno y para verano con hasta 30° C.