Evolución del diseño del sistema de puertas

La opinión de un consultor sobre cómo y por qué la práctica se ha desarrollado como lo ha hecho

Dado que este número se centra en los sistemas de puertas, es útil considerar cómo ha evolucionado el diseño hasta su estado actual y cómo y por qué la práctica se ha desarrollado como lo ha hecho.

El diseño se ha consolidado en torno a la transmisión lineal por correa debido a su relativa simplicidad y bajo coste, aplicando principios de mecatrónica para maximizar el rendimiento mediante tecnologías de control sofisticadas, a la vez que se minimizan los costes mediante configuraciones mecánicas sencillas con componentes fácilmente disponibles. Sin embargo, cabe argumentar que este enfoque, al buscar el bajo coste y la simplicidad como atributos clave, ha reducido los niveles de rendimiento en comparación con los de los diseños tradicionales. 

Los operadores armónicos tradicionales de alta gama brindan lo último en rendimiento, con altas velocidades de apertura y cierre junto con una inversión sensible, todo lo cual, por supuesto, tiene un costo mayor y una mayor complejidad electromecánica. 

Muchos operadores tradicionales incorporaban amortiguadores de aceite, que podían ser inherentes al propio operador o estar conectados por separado al mecanismo. Estos controlaban y amortiguaban la parte final del ciclo de apertura y cierre. 

Los avances en el diseño de acopladores de puertas han aumentado la complejidad mecánica y, en consecuencia, la simplificación del diseño de enclavamientos. Sin embargo, esta mayor complejidad puede reducir el rendimiento del ascensor a la hora de alcanzar rápidamente la cabina a una planta, ya que el diseño cada vez más complejo impide una mayor velocidad de aproximación de la cabina al rellano.   

Los avances en el diseño de enclavamientos han permitido simplificarlos y producirlos en masa, lo que refleja un equilibrio entre la complejidad y el coste (Imágenes 3 y 4) del diseño del patín de la puerta y el del enclavamiento. Dado que un ascensor estará equipado con múltiples enclavamientos, este enfoque parece lógico.

El enclavamiento de puertas manuales en el Reino Unido (con predominio de puertas de persiana en el Reino Unido y puertas batientes en Europa) se basa principalmente en la gama de enclavamientos Dewhurst VL. Estos se han fabricado durante muchos años y han superado en durabilidad (y ventas) a todos los diseños de la competencia. 

Si bien hemos consolidado la llave de emergencia europea, el diseño de los mecanismos operativos asociados requiere cierta consideración. Los huecos de los ascensores deben mantenerse seguros y ser accesibles para procesos de mantenimiento y emergencia. En este sentido, el diseño de la llave de emergencia puede considerarse crítico para la seguridad. De hecho, he llevado a cabo varias investigaciones de incidentes en los que el uso inadecuado de una llave de emergencia ha provocado que una puerta se desbloquee o, en el caso de entradas de mercancías de doble hoja, que se abra automáticamente mientras la cabina del ascensor no se encuentra en el rellano. En general, los mecanismos de emergencia deben ser sencillos e infalibles. La experiencia ha demostrado que una mayor complejidad suele incrementar el riesgo de fallo. Si bien ha surgido preocupación en relación con la percepción de que el acceso a las llaves de emergencia es demasiado fácil, mi opinión es que la estandarización del diseño ha sido, en general, positiva y beneficiosa, y en los casos en que surge un riesgo de interferencia no autorizada, el diseñador puede aplicar las disposiciones de la norma EN 81-71. 

Las puertas verticales de doble hoja utilizadas en montacargas requieren un sistema de seguridad específico que permite establecer la posición de la cabina en el rellano correspondiente y, a la vez, controlar el funcionamiento de las puertas de rellano. Esta doble función de seguridad, que garantiza la presencia de la cabina en el rellano antes de la apertura de las puertas, ha sido durante mucho tiempo un problema de diseño y, en mi experiencia, ha sido y sigue siendo problemático. Independientemente del fabricante, todos los sistemas que he visto tienen su propio punto débil. Si bien comprendo la lógica de ingeniería del requisito de la norma EN 81-20 de que los paneles de las puertas/portones verticales motorizados de cabina no deben estar perforados, mi observación y mi intuición general me indican que, en la práctica, la puerta/portón cerrada (que debe cerrarse antes que la de rellano) dificulta la visión del operador del ascensor sobre lo que ocurre en el rellano. Un retroceso, en mi opinión.   

La norma EN 81-20 introdujo un cambio radical en los requisitos para el funcionamiento de puertas automáticas y la protección de pasajeros, exigiendo, en efecto, la detección sin contacto de una persona que cruza la entrada durante el cierre. El estado de la técnica actual se basa en la detección y protección sin contacto. Recuerdo haber asesorado en casos en los que usuarios de ascensores sufrieron lesiones por atrapamiento o colisión de extremidades con elementos móviles al cerrarse las puertas. Antes de la norma EN 81-20, podía aconsejar que una banda de seguridad mecánica o un sensor de contacto era adecuado para cumplir con los requisitos legales (excepto cuando se requería una mayor protección, por ejemplo, para pasajeros con discapacidad o de edad avanzada) y (sujeto a que el sistema cumpliera los límites de fuerza y ​​energía de impacto) que esto era aceptable. El sistema se consideró conforme sin infringir el estado de la técnica aceptado. Tras la norma EN 81-20, la detección sin contacto durante el ciclo de cierre representa el estado de la técnica.

Considerando la seguridad de las puertas, la presión máxima de 150 N (que se remonta al Código ASME A1931 de 17.1) y el límite máximo de energía cinética de 10 J (que tiene sus raíces en el Código ASME A1955 de 17.1) establecidos en la norma EN 81-20 han estado con nosotros durante muchos años, y aproximadamente en las mismas magnitudes desde al menos 1970. Fuerzas y límites de energía similares se reflejan en otras jurisdicciones, aunque las magnitudes pueden variar un poco para reflejar los requisitos particulares relacionados con la resistencia de las puertas y otros componentes. Sin embargo, la representación empírica de los límites superiores es cuestionable y parece haber sido extraída de la experiencia y un nivel de pragmatismo, en lugar de una teoría de ingeniería verificada (la norma BS 1958 de 2655 requería que las puertas o portones de los ascensores operados automáticamente deberían estar "diseñados de tal manera que su cierre y apertura no sea probable que lesionen a una persona").

Sin embargo, dicho esto, la simple longevidad de los límites máximos de 150 N y 10 J, junto con el número relativamente alto de incidentes relacionados con puertas en comparación con otros tipos de fallos en los equipos de ascensores, hacen que la perspectiva de cualquier cambio (que probablemente implique una reducción de los límites máximos) resulte polémica. De hecho, cuestiones de eficacia de ingeniería y seguridad jurídica desempeñan un papel importante en la consolidación de los límites máximos establecidos en nuestras normas y sistemas regulatorios. Si bien el simple cumplimiento no siempre es suficiente en sí mismo como defensa en caso de accidente o lesión, su incumplimiento es casi con certeza fatal. No obstante, las tecnologías emergentes pueden ofrecer oportunidades para una nueva perspectiva de la seguridad en el funcionamiento de las puertas de los ascensores.

De hecho, he llevado a cabo una serie de investigaciones de incidentes en los que el uso inadecuado de una llave de liberación dio como resultado que una puerta se desbloqueara o, en el caso de entradas de carga de dos hojas, que se abriera automáticamente mientras la cabina del ascensor no estaba en el rellano.

En la década de 1970, los detectores de puente balanceado de Otis lideraron el mercado, aunque la tecnología se había desarrollado años antes y, con tecnologías aéreas basadas en 220 V a alta frecuencia, podía representar un riesgo muy real de descarga eléctrica. La alternativa más eficaz, aplicada principalmente en hospitales y entornos sanitarios, residía en los fotodetectores de rayos de luz. 

Sin embargo, estos se montaban en los paneles de las puertas de las cabinas y, posteriormente, eran propensos a problemas de alineación y contaminación. La imagen 6 muestra un zapato de seguridad de goma Otis instalado en el borde delantero de una puerta de cabina que, en caso de contacto físico con una obstrucción, accionaba un microinterruptor para invertir la dirección de las puertas. Recuerdo lo problemáticos que eran en comparación con los detectores, en cuanto a daños físicos, cables flexibles defectuosos y conexiones y fijaciones rotas. Dado que los daños operativos solían ser imputables al cliente, los contratistas de ascensores podrían lamentar la desaparición de este diseño, aunque a mí me alegró verlo desaparecer.

Otis adoptó inicialmente el frenado por inyección de CC para controlar operadores accionados por CA, hasta que fue reemplazado por el operador 6970 de Otis, controlado por reactor saturable, ampliamente utilizado para ofrecer un rendimiento excepcional en cuanto a velocidad y una inversión de marcha rápida durante el ciclo de cierre. De igual forma, la serie QKS de Schindler aplicó el frenado por inyección a mecanismos armónicos complejos para lograr un rendimiento similar. La imagen 5 muestra un operador Otis 6970 con reactor saturable, que incorpora un acoplador retráctil accionado por leva y seguidor. Este actuaba para avanzar el borde frontal de la puerta de la cabina al cerrarse, por delante de la puerta de piso, facilitando así la operación de avance del detector de puerta y mejorando la seguridad.

Como los principales fabricantes de equipos originales (OEM) ahora subcontratan su producción de puertas y entradas a empresas de fabricación especializadas, tal vez estemos presenciando la mercantilización del elemento del sistema de puertas de la fabricación de ascensores.  

 Después de haber trabajado en la industria durante casi 50 años, lamento la reducida diversidad de ingeniería que ha surgido como resultado de la consolidación del diseño de correa lineal, aunque algunos de estos productos incorporan tecnologías que brindan niveles superiores de rendimiento, mientras que otros son relativamente pobres.   

¿Y qué nos depara el futuro? La incorporación de IA junto con tecnologías avanzadas de sensores probablemente mejorará la eficacia de la protección de puertas y podría habilitar los sistemas de detección 3D, que hasta la fecha han tenido un éxito limitado. Si bien se han aplicado tecnologías avanzadas de sensores, estas carecían de la sofisticación de procesamiento y la inteligencia necesarias para que los sistemas fueran robustos a la hora de discriminar falsas alarmas e identificar a los pasajeros reales que entran y salen de la cabina del ascensor.   

También es probable que las aplicaciones de IA se extiendan al control del torque y la velocidad del operador, y posteriormente a la presión y fuerza de la puerta, junto con el monitoreo del estado y el rendimiento de la entrada de la cabina y el rellano para permitir un mantenimiento predictivo efectivo.