Ventajas de la suspensión por correa en ascensores de tracción

Innovación y eficiencia

por el Ing. Alberto Mantovani

Introducción

En el panorama tecnológico actual de los ascensores de tracción, la búsqueda de la eficiencia energética, la compacidad y la optimización del espacio representa un reto constante para diseñadores y fabricantes. Entre las soluciones más innovadoras y prometedoras, destacan los sistemas de suspensión por correa, que permiten el uso de poleas excepcionalmente pequeñas, de hasta 75 mm de diámetro. Este artículo analiza en detalle los beneficios derivados de la adopción de esta tecnología, comparándola con los sistemas tradicionales y evaluando sus impactos tangibles en términos de ahorro energético, reducción de costes, mantenimiento y gestión del espacio.

Importancia de las poleas de diámetro pequeño

En primer lugar, la dimensión de una máquina sin engranajes está fuertemente influenciada por el par motor. El par motor es el parámetro principal para identificar el tamaño de la máquina sin engranajes. Cuanto mayor sea el par motor, mayor será el tamaño y peso de la máquina sin engranajes. 

Donde D y L son el diámetro externo y la longitud del rotor (al final del tamaño) y ∆·B son las densidades de corriente y flujo dependiendo principalmente del grado de materiales utilizados (bobinado, imanes, estator).    

Veamos qué factores determinan el par en un ascensor:

donde (sin tener en cuenta el peso de las cuerdas ni las fricciones)

Por lo tanto, la fuerza depende únicamente de los parámetros de instalación, como la carga (Q), el peso de la cabina (P), el contrapeso (CWT) y el cableado. 

Como lo indica claramente la relación entre el par y el diámetro de la polea, el tamaño de la polea afecta directamente el par requerido para mover la cabina del ascensor. La fórmula Par = Fuerza × Rpolea demuestra claramente cómo un diámetro de polea menor reduce el par requerido. Por consiguiente, la posibilidad de utilizar poleas pequeñas (de hasta 75 mm), gracias al sistema de suspensión por correa, ofrece importantes ventajas de diseño. Esto permite reducir los requisitos de par y, en consecuencia, el uso de motores sin engranajes mucho más pequeños, ligeros y compactos. 

Otra consecuencia importante de utilizar una polea más pequeña es que la velocidad de rotación (RPM) aumenta.

Generalmente, un aumento en las RPM conduce a una mejora en la eficiencia del propio sistema sin engranajes, reduciendo así el consumo general de energía.

Eficiencia Energética Mejorada

Las RPM de la polea influyen significativamente en la eficiencia del motor sin engranajes. Un diámetro de polea menor resulta en velocidades de rotación más altas para una velocidad de cabina dada, lo que mejora la eficiencia general de la máquina. Veamos por qué:

Lugar:
Eff: eficiencia del motor
Pm: Potencia del motor -> k· Par · RPM
Pjoule: Pérdidas de joule del motor
Pirón: Pérdidas en el hierro del motor
Fricción: Fricciones del motor 

Considerando que las RPM son inferiores a 800 RPM, Piron y Pfriction son muy bajos en comparación con Pjoule, podemos descuidar estos términos:

Considerando dos motores diferentes con diferente par nominal (y por tanto diferente tamaño) pero la misma densidad de corriente y densidad de flujo (la misma tecnología y la misma explotación de materiales), las pérdidas Joule dependen directamente del volumen de cobre.

Si comparamos dos ascensores idénticos, donde la única diferencia es el diámetro de la polea de tracción, podemos escribir una relación entre Par y RPM:

Por lo tanto:

Dado que los sistemas sin engranajes con menor par tendrán un menor volumen de cobre, la eficiencia según la fórmula anterior será mayor. A continuación se muestra una curva de eficiencia típica:

A continuación se muestra un ejemplo real de dos casos en los que un mismo ascensor es accionado por dos motores gearless con poleas de tracción de diferente diámetro: 320 mm con cables tradicionales y 100 mm con correas.

De la tabla anterior se pueden deducir varios aspectos: 

1. El par del motor sin engranajes accionado por correa es menor y, de hecho, el peso de este motor sin engranajes es casi la mitad en comparación con el de la polea de 320 mm.
2. La eficiencia del motor sin engranajes accionado por correa es significativamente mayor que la del motor sin engranajes de polea de 320 mm.
3. Las potencias de los dos motores sin engranajes son exactamente las mismas, lo que demuestra que el torque, no la potencia, es el parámetro más importante que identifica a un motor eléctrico.

Reducción de peso y costes

El uso de poleas de menor diámetro reduce significativamente el par motor, lo que permite el uso de máquinas de tracción más ligeras y económicas. El ejemplo práctico anterior demuestra cómo, con una polea más pequeña, se puede reducir el par motor requerido, lo que se traduce en reducciones sustanciales tanto del peso como del coste de la máquina sin engranajes.

Ventajas en aplicaciones específicas

En instalaciones sin sala de máquinas y de modernización, donde las restricciones estructurales son más estrictas, la tecnología de bandas ofrece ventajas sustanciales. La reducción del tamaño de la maquinaria y la optimización de la altura libre ofrecen mayor flexibilidad de diseño, facilitando la integración en edificios existentes sin necesidad de costosas modificaciones estructurales.

Impacto en la comodidad de conducción

Los sistemas accionados por correa reducen significativamente el ruido y las vibraciones, mejorando así la comodidad de los pasajeros. Este aspecto es especialmente valorado en edificios residenciales, hoteles y hospitales, donde el silencio es un factor crucial para evaluar la calidad del viaje en ascensor.

Flexibilidad para la modernización

Una de las ventajas más significativas de los sistemas de correas es su excepcional coeficiente de fricción, dos o tres veces superior al de los cables de acero convencionales. Esta característica revoluciona los cálculos de tracción y abre nuevas posibilidades de diseño.

Con los cables de acero tradicionales, lograr una tracción adecuada suele requerir ángulos de envoltura de entre 150° y 180°. El alto coeficiente de fricción de las correas permite ángulos de envoltura significativamente reducidos (hasta 90° en algunas configuraciones). Esta solución permite un enfoque de modernización altamente flexible, capaz de abordar una amplia gama de situaciones.

Conclusión

La introducción de sistemas de suspensión por correa representa una innovación significativa en la industria de los ascensores, capaz de garantizar no solo ahorros de energía y costes, sino también una mayor comodidad para los pasajeros. La posibilidad de adoptar poleas extremadamente pequeñas constituye una clara ventaja competitiva, allanando el camino para soluciones innovadoras adaptadas a todas las necesidades actuales y futuras del mercado.

Acerca del grupo Montanari

El Grupo Montanari se especializa en la producción de reductores, gearless, dispositivos de seguridad y accesorios para sistemas de elevación. Su distribuidor en el Reino Unido es Atwell International Ltd., que ofrece soporte técnico integral, acceso a la gama de productos Montanari y servicio posventa para instalaciones y modernizaciones de ascensores.