Primeros ascensores sin cuarto de máquinas

Una breve historia de los inicios del innovador ascensor sin cuarto de máquinas (MRL)

Quizás el tipo de historia más difícil de escribir es una historia de eventos contemporáneos. Más allá de la paradoja obvia de la yuxtaposición de las palabras “historia” y “contemporáneo” en la misma oración, también existe el problema de intentar idear una historia significativa de eventos para los que no existe un sentido de distancia crítica. Esta ausencia a menudo dificulta la determinación de la importancia relativa de eventos específicos, lo que, a su vez, afecta la precisión de la historia que se cuenta. Por lo tanto, la siguiente breve historia de los primeros ascensores sin cuarto de máquinas (MRL) debe verse (o leerse) con cautela: las evaluaciones de los eventos pueden cambiar a medida que pasa el tiempo y se dispone de más información.

La invención de los ascensores MRL se ha descrito como de igual importancia que la invención del moderno ascensor de tracción eléctrica. Ambos sistemas requirieron que arquitectos e ingenieros reconsideraran cómo los ascensores “encajan” en sus edificios. También comparten un rasgo común menos aparente: ambos requirieron repensar las "reglas" que gobiernan la instalación de ascensores. Este “replanteamiento” fue, quizás, menos obvio en el caso del elevador de tracción. Su invención fue más o menos paralela al desarrollo de los primeros códigos de seguridad de ascensores, que se redactaron para facilitar la instalación y el uso seguros de estas nuevas máquinas. Sin embargo, la invención del ascensor MRL se produjo en el contexto de códigos de seguridad de ascensores maduros basados ​​en el uso de una máquina específica (ascensores de tracción). Por lo tanto, el despliegue comercial exitoso de los elevadores MRL requirió una reevaluación de los códigos existentes. (El uso del plural "códigos" refleja la presencia de un conjunto diverso de códigos utilizados en América del Norte y del Sur, Europa y Asia). Otros factores que no se encuentran en el caso del elevador de tracción es la presencia de un mercado global y el conversaciones en curso sobre la creación de estándares de seguridad internacionales o globales. Por lo tanto, la historia de los ascensores MRL abarca dos historias paralelas: la historia técnica de este nuevo sistema y la historia continua de los códigos de seguridad de los ascensores.

Los orígenes del moderno ascensor MRL también están asociados con el desarrollo de otro sistema innovador: el ascensor con motor de inducción lineal (LIM). El primer diseño que utilizó un LIM fue desarrollado por Karl Kudermann de Vereinigte Fabriken de Kleemann en Stuttgart, Alemania, a fines de la década de 1960. El diseño fue patentado como “Elektrischer Antrieb für Lastenförderer”, Patente Alemana No. 2,002,081 el 21 de julio de 1971 (Figura 1). El título de la patente es interesante porque se refiere a lastenförderer (transportadores de carga) en lugar de aufzüge (elevadores). Esto refleja el enfoque principal de Kleemann en la producción de equipos de transporte de materiales industriales. No obstante, el diseño de Kudermann se centró en el uso de un LIM ubicado en el contrapeso para impulsar el ascensor. Aunque el dibujo esquemático del sistema indica claramente la ausencia de una sala de máquinas, esta característica no se menciona en el texto de la patente. Sin embargo, este beneficio adicional se mencionó en la segunda patente relativa a un ascensor LIM.

El 30 de septiembre de 1980, los ingenieros de Otis France, Rene Ficheux y Marcel Pavoz, presentaron una solicitud de patente titulada "Ascenseur Automoteur Utilisant Comme Contrepoids un Moteur Électrique Linéaire", traducida como "Ascensor autoalimentado que utiliza un motor lineal como contrapeso". La patente francesa (No. 2,491,045) se otorgó el 2 de abril de 1982 y una patente estadounidense (No. 4,402,386) fue otorgada el 6 de septiembre de 1983. Se describieron e ilustraron dos versiones del diseño: una que incluía una sala de máquinas. -tipo espacio y uno que eliminó la sala de máquinas (Figura 2). El último esquema empleó "un motor eléctrico toroidal dispuesto para deslizarse sobre un riel guía cilíndrico hueco, que se extendía desde el pozo hasta el techo del piso más alto". Este diseño también se describió como apropiado para su uso en "edificios residenciales en los que la maquinaria de áticos está prohibida". Esta declaración es la primera, aunque indirecta, referencia a los códigos de seguridad existentes.

La columna “Innovación” de la edición de diciembre de 1983 de ELEVATOR WORLD incluía el texto de la patente de Ficheux y Pavoz y el dibujo que mostraba el esquema sin sala de máquinas. Esta introducción fue seguida por una serie lenta, pero constante, de anuncios que narraban el desarrollo de Otis de su diseño LIM, que culminó en un artículo destacado del fundador de EW, William C. Sturgeon, “El accionamiento del elevador LIM”, publicado en marzo de 1991. Sturgeon informó:

"El desarrollo inicial de LIM se llevó a cabo con la ayuda de Ernest P. Gagnon del United Technology Research Center en Farmington, Connecticut, donde se creó un modelo informático y se construyó y probó el primer modelo de ingeniería".

El proyecto se trasladó a Francia, donde, escribió Sturgeon, "el primer modelo de producción fue diseñado y construido por Leroy-Somer según los requisitos de Otis". A continuación, el modelo se "instaló en la torre de pruebas Gien de Otis France". Aunque no se proporcionó un cronograma para estos eventos, es razonable suponer que ocurrieron a principios de la década de 1980 y estuvieron asociados con el desarrollo de la patente de Ficheux y Pavoz.

Después de esta ráfaga inicial de actividad, Sturgeon señaló: "El impulso lineal se escapó de las noticias". Sin embargo, informó que a fines de la década de 1980, la información sobre el ascensor había comenzado a "salir en forma de recortes de periódicos japoneses", lo que reveló que Otis había trasladado sus esfuerzos de investigación a Japón. En 1990, Keichiro Nakai de Nippon Otis realizó la primera presentación pública del ascensor LIM de Otis en el 40 aniversario de la Asociación de Ascensores de Japón. El elevador empleó un LIM tubular, que viajaba a lo largo de una columna de acero revestida de aluminio que extendía la altura del hueco del ascensor. El motor estaba alojado en el contrapeso, que también contenía el freno, las guías de los rodillos y el sensor de velocidad (Figuras 3 y 4). En mayo de 1990, EW informó que Nippon Otis estaba "instalando el primer elevador lineal del mundo en el edificio de oficinas de Bansei Construction Co. en Tokio. Se instalará una segunda unidad en el dormitorio de empleados de Bansei en Kawasaki". EW también informó que debido a que el nuevo diseño difiere "mucho de los tipos convencionales, cada instalación debe ser aprobada por separado por el Ministerio de Construcción de Japón". Si bien se desconoce si fue el innovador sistema de transmisión o el hecho de que "se eliminó el espacio para un motor de transmisión en la parte superior del eje" lo que causó las mayores preocupaciones, esta declaración indica el desafío que presentó el elevador LIM a los funcionarios de códigos japoneses. .

Otis reconoció que Japón no era el único país en el que era necesario presentar a los funcionarios, educarlos y, finalmente, convencerlos de que los ascensores LIM eran una adición segura al mercado. Por lo tanto, la compañía lanzó una campaña publicitaria / educativa en los EE. UU. En agosto de 1990, el ingeniero de Otis George W. Gibson hizo una "presentación de diapositivas colorida" titulada "Nueva tecnología en sistemas de ascensores" en el 19º Taller Anual de la Asociación Nacional de Seguridad de Ascensores Autoridades (ahora NAESA International). Más tarde repitió su presentación en la reunión del Comité Principal de ASME A17, que se llevó a cabo en Mobile, Alabama. Sturgeon, en su artículo de marzo de 1991, caracterizó estas presentaciones como el intento de Otis de "adoctrinar a los asistentes sobre los conceptos básicos del accionamiento lineal y la aplicación a los ascensores, allanando así el camino para la discusión y la eventual aceptación de este accionamiento moderno en el mercado estadounidense". Informó que las preguntas sobre el nuevo sistema se referían a "acceso para inspección, oscilación de la columna, peligro de incendio, impacto ambiental en el mecanismo de transmisión de la caja del ascensor, oscilación de la transmisión / contrapeso en caso de un terremoto, operación en caso de un corte de energía o incendio, y seguridad para el personal de mantenimiento / inspección ".

En este momento, el código actual (A17.1-1990) contenía una ligera paradoja. Sturgeon señaló que el código parecía "fomentar la innovación". De hecho, su prefacio decía: "Si un nuevo enfoque cumple con los estándares aceptados de seguridad, se otorgará latitud y excepción". Al mismo tiempo, sus disposiciones eran claramente restrictivas: por ejemplo, la Regla 101.6 Ubicación de las salas de máquinas y las salas de control decía: “Las salas de máquinas y controles de los ascensores deben estar ubicadas arriba o adyacentes o debajo de la caja del ascensor. No deben ubicarse en el hueco del ascensor ". Este lenguaje se introdujo en el código A17.1 en 1985. Antes de esta fecha, la Regla 101.6 se titulaba "Almacenamiento de materiales en la sala de máquinas y control", y el código anterior, aparentemente, no hacía referencia ni restringía específicamente la ubicación de la sala de máquinas. . Si esta lectura es correcta, genera la pregunta: "¿Por qué se cambió el código en 1985?"

Sturgeon también hizo referencia a una "patente reciente" de Marcel Pavoz que se refería a una variación del esquema original de Ficheux y Pavoz. El nuevo diseño eliminó “las poleas superiores alineadas con la cabina y el contrapeso. En cambio, las poleas están ubicadas lateralmente a la cabina en ambos lados en lo que a veces se llama un enganche de brida ”(Figura 5). La patente era “Conjunto de poleas de un elevador autopropulsado que usa un motor lineal en el contrapeso” (Patente de Estados Unidos Nº 4,949,815 expedida el 21 de agosto de 1990). Pavoz, en el apartado de la patente titulado “Antecedentes de la técnica”, reiteró el hecho de que, en el diseño inicial, las poleas eran “meras poleas guía. . . [y] no estaban conectados a un motor de accionamiento, y no es necesario tener una sala de máquinas, ya sea en el techo o debajo de la cabina ". Sin embargo, también señaló:

“En algunas áreas del mundo, los códigos de seguridad requieren que no se instalen poleas aéreas en el hueco del ascensor directamente sobre el techo de la cabina. El cumplimiento de estos códigos da como resultado una disposición de cables muy compleja, que normalmente requiere dos poleas montadas en el bastidor de la cabina debajo del piso de la cabina, y en la que se utiliza una relación de cableado de 2: 1. Esta disposición es complicada y costosa, ya que requiere poleas adicionales y un exceso de cuerda ".

Esta afirmación es evidencia de que Pavoz y, por lo tanto, Otis, estaban intentando mejorar su diseño original para que pudiera ser aceptado más fácilmente por los códigos de seguridad actuales.

Si bien el elevador LIM de Otis no logró el éxito comercial esperado (su mayor costo no fue compensado por los ahorros de costos de construcción esperados), desató una ola de innovación en la década de 1990 centrada en el desarrollo de ascensores sin sala de máquinas. La historia de la búsqueda de KONE de un diseño de LMR fue resumida en 2006 por Harri Hakala en un documento titulado “10º aniversario de los LMR”, que se presentó en el 2º Congreso Europeo de Ascensores en Heilbronn. (El documento se volvió a publicar en Lift Report, Número 6, 2006). Hakala declaró que el interés de la industria en este nuevo sistema impulsó la búsqueda de aproximadamente 150 patentes LIM relacionadas con elevadores en 1995.

KONE comenzó su investigación de los accionamientos LIM a fines de 1991. Sin embargo, a fines de 1992, su enfoque se había desplazado al desarrollo de una “combinación de accionamiento por fricción y máquina giratoria” ubicada en el contrapeso. Aunque este enfoque se abandonó debido a preocupaciones sobre el mantenimiento del variador, el concepto de usar un motor plano permaneció y se desarrolló en lo que Hakala describió como "una especie de polea de tracción motorizada". Como se discutió e ilustró en una de las primeras patentes sobre este diseño, la transmisión tenía un perfil plano y estaba ubicada cerca de la parte superior del hueco del ascensor (Figura 6). El primer “prototipo en funcionamiento” se construyó en 1993 y, a mediados de 1994, se estaba ejecutando un prototipo a gran escala en el centro de investigación de KONE en Hyvinkää, Finlandia.

Como fue el caso de Otis, el desarrollo técnico de KONE tuvo una iniciativa paralela destinada a superar las restricciones que se encuentran en los códigos de seguridad de ascensores europeos actuales. En su presentación de 2006, Hakala describió el problema:

“A mediados de la década de 1990, la mayoría de los países tenían sus propios códigos de seguridad, que generalmente se modificaban a partir de algún estándar general, como IEC o DIN. También era común tener una inspección oficial por parte de las autoridades antes de permitir un ascensor para uso público desatendido. . . . La importancia del estándar también varió. En algunos países, las normas eran solo recomendaciones de ingeniería, mientras que en otros formaban parte de la legislación. Dentro de la UE, el desarrollo avanzaba hacia un estándar común. Ya existían Normas Europeas Armonizadas (EN 81-1 y EN 81-2), pero eran opcionales; los países también podrían establecer sus propios estándares. . . . Las normas proporcionaban requisitos técnicos bastante detallados para los ascensores, y eran reglas de diseño de facto para los fabricantes de ascensores, como los llamaban los inspectores. Por ejemplo, el párrafo 6.1.2 establece:

“'La máquina y su equipo asociado deben estar en una habitación especial, compuesta por paredes sólidas, techo y puerta y / o trampa.' Sin embargo, existía la posibilidad de desviarse del estándar. El párrafo (prEN 81-1) 0.0.4 establece: “Cuando se hace mención de un diseño en aras de la claridad; este no debe considerarse el único diseño posible; cualquier otra solución que conduzca al mismo resultado puede aplicarse si su funcionamiento es equivalente y, al menos, es igualmente seguro ». Esta opción dejó a los proveedores la responsabilidad de demostrar la misma seguridad como se indica en el código. Por lo tanto, rara vez se usó y tuvo que repetirse para cada país o incluso para cada ascensor entregado ".

La solución de KONE se basó en la implementación anticipada de lo que Hakala llamó una "nueva directiva de ascensores" que entrará en vigor el 31 de diciembre de 1997. Explicó: "En este punto, cuando algunos de los organismos notificados en la UE aceptaron una determinada construcción , otros miembros de la UE tuvieron que aceptarlo ". Por lo tanto, KONE comenzó a trabajar con las "autoridades holandesas" en 1994, y el 3 de marzo de 1995, el primer ascensor MonospaceTM, instalado en el edificio de oficinas de KONE en Voorsburg, Países Bajos, fue "aceptado para su uso" y tuvo lugar el "lanzamiento oficial del producto". en Bruselas en marzo de 1996 ”(Figura 7).

El espíritu innovador que fomentó el desarrollo del ascensor LIM de Otis y el ascensor Monospace de KONE, y el objetivo de producir ascensores MRL comercialmente viables, impregnó la industria en la década de 1990 y, en los albores del nuevo siglo, Mitsubishi Electric, Otis, Schindler, ThyssenKrupp Elevator, Toshiba y otros habían introducido nuevos diseños de elevadores MRL. Además, los esfuerzos por modificar y reescribir los códigos de seguridad de manera que se adapten (y tal vez alienten) la innovación siguen siendo un tema crítico de discusión en el siglo XXI.

Su autor es consciente de que esta breve (quizás "parcial" es un término mejor) de la historia de los elevadores MRL tiene muchas lagunas y que historias corporativas adicionales sobre el desarrollo de MRL en la década de 1990 mejorarían nuestra comprensión de la creación de este sistema revolucionario. Una pieza fundamental que falta es lo que se puede considerar como una "genealogía de patentes" que identifica las patentes más importantes que se encuentran en los cientos de patentes relacionadas con MRL. Y, aunque su autor ha escrito sobre la historia temprana del código A17.1, está claro que se requieren historias adicionales que aborden los códigos de seguridad estadounidenses, europeos y asiáticos para comprender el contexto de los debates pasados ​​y presentes. La información sobre cualquiera de estos temas será bienvenida en el correo electrónico de su autor: [email protected].