Ascensores de dos pisos: ¿una solución real?

por Simon Russett, director de Hoare Lea Lift Engineering

Introducción/Historia

Desde que los humanos alzaron la vista al cielo, parecen haber sentido una necesidad inherente de crear estructuras altas para vivir, trabajar o rendir homenaje a sus dioses predilectos. En los últimos 5000 años se han construido numerosos edificios de mampostería de gran tamaño en todo el mundo como templos, lugares de descanso o protección, como las Pirámides de Egipto, Anchor Watt en Camboya y Machu Picchu en Sudamérica.

Obviamente, estos edificios carecían de medios de transporte vertical mecánico. Esto surgió a finales del siglo XIX, cuando Elisha Graves Otis inventó el primer ascensor seguro y lo demostró en la Feria del Instituto en el Crystal Palace de Nueva York. El auge de Norteamérica coincidió con la nueva prosperidad y el diseño de algunos de los edificios más altos del mundo. Por ejemplo, la Torre Sears de 110 pisos en Chicago, terminada en 1973, fue el primer edificio en utilizar vestíbulos elevados con ascensores DD y ascensores locales SD. Estas megaestructuras requirieron un nuevo enfoque para el movimiento de personas y 1854.

Este invento, junto con las nuevas técnicas de construcción con acero, marcó el comienzo de una generación de estructuras de gran altura como el Edificio Chrysler, el Empire State y la Torre Eiffel. Todos los edificios construidos hasta 1930 utilizaban cabinas convencionales de un solo piso (SD) dispuestas para dar servicio a zonas de edificios. Otis Elevator Company fue pionera en un invento con dos cabinas dentro de una eslinga común y, en 1931, instaló ocho ascensores de dos pisos con operador asistente en el "Cities Service Building" de 66 plantas de la ciudad de Nueva York. La cabina superior daba servicio a las plantas pares y la inferior a las impares. La aplicación de esta tecnología a este edificio no fue del todo apropiada, ya que la planta baja estaba destinada a dar servicio a una estación de metro, planificada para el sótano. El metro nunca se construyó y, con el tiempo, se descubrió que usar solo las cabinas superiores para dar servicio a todas las plantas era suficiente para gestionar el tráfico de pasajeros.

Los ascensores de doble cabina (DD) se pueden comparar con los ferrocarriles. Estos transportan a un gran número de personas horizontalmente mediante vagones conectados con un único sistema de accionamiento. Los ascensores de doble cabina utilizan el mismo principio, creando trenes verticales con vagones apilados en dos niveles. Un ascensor DD consta de dos cabinas de pasajeros, una encima de la otra, conectadas a un mismo sistema de suspensión y accionamiento. Las cabinas inferior y superior pueden dar servicio a dos plantas adyacentes simultáneamente, y durante las horas punta se organizan para dar servicio a las plantas pares e impares.

Desde 1930, la demanda de ascensores DD ha aumentado constantemente a medida que los edificios se volvían más altos y complejos. Durante la década de 1960, un nuevo comienzo, los ascensores DD cobraron gran importancia.

Los primeros edificios con ascensores locales DD y una zona única de ascensores lanzadera DD fueron las Torres Petronas gemelas de 88 pisos en Kuala Lumpur, terminadas en 1997 por Otis. La misma tecnología se utilizó en la Torre del Centro Financiero Internacional (IFC) de 88 pisos en Hong Kong, terminada en 2004 también por Otis. El primer edificio con ascensores locales DD y ascensores lanzadera DD de doble zona fue el Centro Financiero de Taipéi de 101 pisos, terminado en 2004 por Toshiba. Este edificio de 508 metros de altura se convirtió en el más alto del mundo, superando el medio kilómetro. También batió el récord de velocidad de los ascensores, pasando de 12 m/s a 16.8 m/s. Esto equivale a una velocidad máxima vertical de poco más de 60 km por hora. El título del edificio más alto del mundo lo ostentaba el Burj Dubai, un proyecto residencial de uso mixto terminado en 2010, con 829 metros de altura y que contaba con dos ascensores de doble cabina (DD) que viajaban a 10 m/s, así como una serie de ascensores de una sola cabina (SD).

Modelo Europa/Norteamérica

Hay miles de ascensores de dos pisos (DD) en cientos de edificios de todo el mundo. En comparación con los casi 6.5 millones de ascensores en funcionamiento hoy en día (véase la imagen de ascensores globales), los ascensores DD representan solo el 0.01 % del mercado mundial de ascensores y se utilizan exclusivamente en edificios de gran altura. Otis suministra aproximadamente el 80 % de las ventas globales; otros proveedores son Kone, Mitsubishi, Schindler, Hitachi y Toshiba.

Los ascensores DD son relativamente comunes en EE. UU., Asia y China. Si bien Europa cuenta con más del 50 % de los ascensores del mundo, solo cuenta con 24 ascensores DD en seis edificios. El primer sistema DD en el Reino Unido fue instalado en la antigua Torre Nat West, hoy Torre 42, por The Express Lift Company. La torre contaba con cinco ascensores DD, además de varios ascensores SD.

En Londres hay alrededor de 86 millones de pies cuadrados de espacio comercial ocupado. Hay una gran demanda de nuevas oficinas comerciales y la presión del espacio implica que los edificios son cada vez más altos. Si el mercado requiere edificios de más de 35 plantas, los ascensores DD pueden ofrecer una solución al problema del movimiento vertical.

El modelo norteamericano se utiliza principalmente en edificios de alrededor de 100 plantas, con ascensores locales SD y ascensores DD que funcionan como lanzaderas hacia los vestíbulos superiores. Es poco probable que este modelo se adapte al Reino Unido o Europa, principalmente porque pocos edificios en Europa alcanzan esta altura; la mayoría probablemente se encuentren entre las 30 y las 60 plantas. En el Reino Unido, es probable que los ascensores DD se utilicen como ascensores de pasajeros, no como ascensores lanzadera. Para los pasajeros, la experiencia será la misma: no necesariamente se darán cuenta de que viajan en un ascensor DD.

Los ascensores DD se han diseñado como la principal fuente de transporte vertical para varios edificios altos planificados para Londres, como la Torre Broadgate de British Land, la Torre Heron de Gerald Ronson, la Torre London Bridge de Sellar Properties, la Torre Blackfriars Bridge de Land Securities y la Torre Bishopsgate de DIFA. Si estos proyectos se construyen, se prevé que el número de ascensores DD en el Reino Unido aumente a aproximadamente 50 unidades en los próximos 5 a 10 años, triplicando el número de instalaciones de DD en Europa.

Ventajas/limitaciones de los ascensores de dos pisos

La verdadera ventaja del ascensor DD es que, si bien permite transportar personas en el mismo tiempo que los ascensores SD, la superficie de hueco requerida se reduce. La proporción de cabinas es de aproximadamente 2:3, por lo que 8 cabinas SD se convierten en 5 o 6 cabinas DD. La regla general para un funcionamiento eficiente de los ascensores DD es una zona de entre 15 y 18 niveles para cada grupo, aunque esto depende totalmente de la distribución del edificio. Se debe tener cuidado al seleccionar sistemas de ascensores para edificios específicos, ya que en algunos casos la tecnología puede no ser la adecuada. Para que los ascensores DD funcionen eficientemente, es necesario tener una superficie de planta superior a 2000 m² para garantizar una demanda equilibrada y un alto nivel de coincidencia de personas que viajan a niveles consecutivos. Esto se puede calcular con software como Elevate (de Peters Research) para determinar un factor de mérito. Los resultados se pueden comprobar posteriormente con el Manual del Ascensor (Barney 2005) para determinar si los ascensores DD ofrecen una solución eficaz.

Los pasajeros son guiados a las escaleras mecánicas; desde aquí, pueden seleccionar el piso correcto, ya sean plantas pares o impares. En cuanto un ascensor se detiene para responder a una llamada desde una planta superior, se admiten las llamadas de cabina a cualquier planta de destino. Un método común para atender las llamadas de piso es asignarlas al piso de cola. El piso de cola atiende las llamadas que coinciden con las paradas de la cabina de cola. Una solución más eficiente es asignar la llamada de piso al mejor piso. Los ascensores DD modernos emplean controles sofisticados para garantizar la selección del mejor piso y minimizar los tiempos de espera, la duración del trayecto y el número de paradas de cada ascensor. Al subir, el piso inferior responde a las llamadas de pasillo y, al bajar, a las de pasillo.

Los sistemas de control modernos, como la Asignación de Llamadas de Pasillo (HCA), eliminan los problemas asociados a la decisión de destino dentro del vagón, ya que se introducen en una pantalla táctil en el vestíbulo. Las solicitudes de destino se personalizan y se agrupan en pisos para una eficiencia operativa significativamente mejorada. La HCA también elimina las desventajas para los pasajeros durante las horas valle, cuando un piso puede detenerse para una llamada sin que coincida con un aterrizaje o una llamada de vagón en el otro. Además, no requiere cámaras de CCTV ni pantallas en ambos vagones para visualizar las condiciones de carga.

La mayoría de las instalaciones de DD en el Reino Unido utilizarán controles HCA y algunas, como Heron Tower, diseñada por Kohn Pederson Fox, ¡incluso tienen vagones DD de cristal! (ver DD escénico como referencia, ya que no es de Heron).

Casos de éxito

Recientemente participé en el diseño de nuevos sistemas de transporte vertical (VT) para una torre existente en Victoria. Esta torre constaba de 27 niveles y ofrecía aproximadamente 280,000 pies cuadrados de espacio de oficinas. La remodelación del edificio pretendía proporcionar 440,000 pies cuadrados mediante la adición de hasta tres niveles altos y la ampliación de las fachadas. Los sistemas de VT existentes consistían en dos grupos de 6 cabinas que daban servicio a las zonas altas y bajas. El aumento de espacio de oficinas haría inaceptable el rendimiento de esta configuración. Para solucionar este problema, se evaluaron numerosas soluciones:

1. Conservar los 12 pozos existentes e incluir 4 nuevos. Esto proporcionaría sistemas de baja, media y alta altura capaces de alcanzar el rendimiento de BCO. El problema evidente era dónde ubicar los cuatro nuevos pozos y la pérdida de NIA (véanse las imágenes 1 y 2 de baja, media y alta altura).
2. Proporcionar sistemas de baja, media y alta altura y mejorar el rendimiento del sistema con sistemas de control HCA. Esto requería los mismos sistemas, pero solo redujo el grupo de baja altura a tres. Los controles HCA funcionan con mayor eficiencia en el modo de pico ascendente, pero no con la misma eficiencia en los modos bidireccional y de pico descendente.
3. Conservar los huecos existentes y proporcionar ascensores de pasajeros de dos pisos. El análisis resultó en la instalación de cuatro ascensores de dos pisos de baja altura y cuatro de gran altura. Con un índice de mérito del 77 % en coincidencia de llamadas, se cumplieron los requisitos de rendimiento de BCO. Esta opción permitió recuperar dos huecos en cada grupo, que podrían utilizarse para alojar dos nuevos montacargas, ya que el edificio solo contaba con una dotación mínima.
4. Para solucionar los problemas de carga simultánea de las plantas superior e inferior, se requirió la instalación de escaleras mecánicas entre dos niveles de vestíbulo. Para garantizar el cumplimiento de la Ley de Discriminación por Discapacidad (DDA), también se requirieron dos ascensores lanzadera entre las plantas de carga y, convenientemente, se disponía de dos huecos (véanse las imágenes 1 y 2 del grupo de dos plantas). Curiosamente, el área del hueco por encima del requisito de la lanzadera podría utilizarse para las contrahuellas de los servicios de movilidad.

Este caso práctico demuestra algunas ventajas clave que ofrecen los ascensores de dos pisos. Por ejemplo, la reducción del uso del espacio principal, la instalación de menos ascensores y la disponibilidad de espacio para otros servicios. Los principios generales también pueden aplicarse a nuevos proyectos.

También se muestran algunas posibles limitaciones. Es necesario ampliar las áreas de acceso principal para acomodar las escaleras mecánicas y los ascensores lanzadera y así cumplir con la DDA. También se debe considerar la señalización adecuada para garantizar que los pasajeros sean guiados a la plataforma correcta para llegar a su destino. Como se mencionó anteriormente, los controles de HCA contribuyen en gran medida a mitigar estos problemas.

Al comparar los ascensores DD con los ascensores SD, es importante considerar las implicaciones financieras. Es bien sabido que los ascensores DD tienen un coste de capital hasta el doble que los ascensores SD. Si bien se requieren menos cabinas DD para alcanzar los mismos requisitos de rendimiento que las cabinas SD, no son la mitad. Por lo tanto, los ascensores DD son una solución más cara. Sin embargo, el ahorro de espacio que se obtiene resulta atractivo para los propietarios de edificios, ya que un mayor espacio de oficinas se traduce en mayores ingresos durante la vida útil del edificio. Los costes anuales de mantenimiento son menores para los ascensores DD que para los ascensores SD, y los tiempos de viaje en horas punta son menores que los de los ascensores SD, gracias a la reducción del número de paradas. Esta reducción de paradas también se relaciona con el ahorro energético.

Los ascensores DD modernos también pueden superar el conjunto estándar de objeciones y preocupaciones, como las que se enumeran en la siguiente tabla: