Fuerza de la puerta del ascensor

El desajuste de los controladores de la puerta del ascensor puede causar lesiones a las personas si se ve afectado por una puerta que se cierra a alta velocidad. Las personas también pueden quedar atrapadas o aplastadas por un sistema de puerta con demasiada fuerza para cerrar la puerta. La educación y la vigilancia al realizar el ajuste y el mantenimiento de la puerta del ascensor son fundamentales para la seguridad. Se estima que los incidentes relacionados con puertas superan el 40% de todas las lesiones relacionadas con ascensores. Otro tipo de lesiones incluyen el 40% relacionado con tropiezos y caídas, donde el elevador no está nivelado. Esto significa que el 80% de todas las lesiones ocurren en la entrada. Con la alta incidencia de lesiones relacionadas con las puertas que ocurren, está claro que se justifica más educación para garantizar que las puertas cumplan con el código, junto con, quizás, un nuevo examen de los valores del código de presión y fuerza.

Requerimientos de diseño

Los requisitos del código ASME A17.1 / CSA B44 exigen que las fuerzas de cierre de la puerta del ascensor y la energía cinética se limiten para evitar impactos de alta energía a una persona cuando es golpeada por una puerta que se cierra. También existen requisitos para limitar las fuerzas de aplastamiento en el movimiento de cierre entre los paneles de la puerta y la cerradura de la puerta con una persona en la entrada. Generalmente, pero no siempre, es el tercio central del recorrido, dado el ancho de una persona. Limitar estas fuerzas y niveles de energía requiere una comprensión de los requisitos del código y los ajustes del operador de la puerta.

A veces, existen intereses contrapuestos para aumentar la velocidad de cierre de la puerta para mejorar el rendimiento del ascensor y reducir la frecuencia del mantenimiento, pero esto se produce a expensas del aumento de los incidentes de impacto de la puerta. Antes de realizar ajustes y reparaciones, los mecánicos deben conocer la importancia y el impacto que el trabajo puede tener en los usuarios del ascensor.

Los operadores de puertas de ascensores tienen un medio para ajustar la fuerza de la puerta por debajo de 135 N (30 lbf). (Un Newton [N] es la fuerza necesaria para acelerar 1 kg a una tasa de 1 mps2; una fuerza libra [lbf] es la fuerza necesaria para acelerar 1 libra avoirdupois [lbm] a la tasa de gravedad estándar [g]). Los operadores de puertas también tienen un medio por el cual ajustar las velocidades de las puertas para asegurar que las energías cinéticas se mantengan en o por debajo de 23 J (17 ft.-lbf) en cualquier punto de la zona de código (instantáneo) y 10 J (7.37 ft.-lbf). ) donde se utiliza un dispositivo de reapertura. Donde no se usa un dispositivo de reapertura de puerta, estas energías cinéticas deben mantenerse por debajo de 8 J (6 pies-lbf) en cualquier punto en la zona de código (instantáneo) y 3.5 J (2.5 pies-lbf). (Un Joule [J] es energía igual al trabajo realizado cuando se aplica 1 N a través de un desplazamiento de 1 m. Un pie-libra de fuerza [ft.-lbf] es igual al trabajo realizado cuando se aplica una fuerza de una libra- fuerza [lbf] a través de un desplazamiento de 1 pie)

Esto significa que hay tres medidas y ajustes que deben realizarse en los operadores de puertas. Este es el concepto que más se pasa por alto que contribuye al movimiento peligroso de la puerta. La fuerza de la puerta de 135 N (30 lbf) es más fácil de asegurar, porque hay herramientas simples disponibles para medir la fuerza (figuras 1 y 2). Las energías cinéticas a menudo se consideran un misterio (debido a que son difíciles de medir) y, por lo tanto, se pasan por alto con mayor frecuencia. Este artículo desmitificará el enigma de ajustar las energías cinéticas.

Cambios en la velocidad y fuerza de cierre de la puerta

Cuando se ajusta un nuevo ascensor y tiene que pasar una inspección de aceptación con la autoridad competente, las pruebas incluyen la prueba de fuerza de la puerta y la verificación de energía cinética basada en el tiempo de cierre de la puerta. Si las puertas se atascan cuando se inspeccionan por primera vez, es probable que la velocidad y la fuerza de la puerta aumenten a medida que se desgastan. Esto debe medirse y corregirse tan pronto como las energías y fuerzas parezcan estar por encima de los niveles del código.

Las velocidades de las puertas y, en particular, las fuerzas de las puertas cambiarán a medida que cambien los componentes de fricción del sistema. Algunos componentes pueden desgastarse, mientras que otros se desgastan y deben ser reemplazados. Las piezas de repuesto pueden afectar las fuerzas si las piezas no son exactamente de la misma marca o calidad. La acumulación de suciedad y escombros (particularmente polvo de construcción) con el tiempo tendrá un efecto. Las puertas impactadas por los carros pueden doblarse, provocando una desalineación y una fricción considerable.

 Los operadores de puertas de hoy en día tienen ajustes separados para la velocidad de cierre y la fuerza de cierre. Siempre que la fuerza de cierre se establezca para compensar diversas fuerzas de fricción, las velocidades de cierre serán las mismas en todos los pisos. Si la fuerza se ajusta en un piso que tiene mayor fricción, se debe verificar en el piso que tiene la menor fricción, porque este piso tendrá la mayor fuerza.

Son estos cambios en energías y fuerzas para los que se requiere la verificación del código en la Sección 17.1 de A44 / B8.6 y para los cuales se proporcionan los medios para probar en el programa de control de mantenimiento. Las pruebas deben realizarse con la frecuencia que requiera un análisis de las condiciones de trabajo: de acuerdo con esta sección, ya sea anualmente o con la frecuencia de cada visita. La Sección 8.6 requiere este análisis para garantizar que la frecuencia de las pruebas y el mantenimiento sea adecuada para mantener las fuerzas en cumplimiento.

Llevar el medidor de fuerza necesario para inspeccionar cada puerta en cada visita no es difícil ni oneroso; tarda aproximadamente 30 s. y dará lugar a puertas más seguras y que cumplan con las normas. También se puede cronometrar los tiempos de cierre de la puerta y compararlos con los tiempos mínimos indicados en la placa de datos de la puerta dentro de este período de tiempo. Estas tareas son necesarias para garantizar que los tiempos de cierre de las puertas no hayan cambiado a niveles de incumplimiento.

Comprensión del código

Los requisitos para estas fuerzas se encuentran en A17.1 / B44 Parte 2, Requisito 2.13.4.

Fuerza de cierre de la puerta

Lo siguiente es directamente de ASME A17.1-2013 / CSA B44-13:

• “2.13.4 Limitaciones de cierre para puertas de caja de ascensor corredizas horizontalmente accionadas a motor y puertas o portones de cabina corredizos horizontales” 2.13.4.1 Donde sea necesario. Cuando una puerta de caja de ascensor o puerta / compuerta de cabina de accionamiento eléctrico, o ambas, se cierra mediante presión momentánea o por medios automáticos (véase 2.13.3.3), o se cierra simultáneamente con otra puerta o puerta / compuerta de cabina o ambas de una medios de presión (ver 2.13.3.2.3 y 2.13.3.2.4), el mecanismo de cierre debe diseñarse e instalarse para cumplir con 2.13.4.2 y el dispositivo de reapertura debe diseñarse e instalarse de acuerdo con 2.13.5.
• “2.13.4.2 Mecanismo de cierre. . . 2.13.4.2.3 Fuerza de la puerta. La fuerza necesaria para evitar el cierre de la puerta del hueco del ascensor (o la puerta de la cabina o el portón si funciona con motor) desde el reposo no debe exceder los 135 N (30 lbf) (consulte 2.13.3.1). Esta fuerza se medirá en el borde delantero de la puerta con la puerta en cualquier punto entre un tercio y dos tercios de su recorrido ".

Medición de la fuerza de la puerta con un medidor de fuerza de la puerta

En las figuras 1 y 2 se muestran dos herramientas comunes en uso. Ambos medidores usan un resorte de una tasa de resorte conocida con una escala calibrada que indica la fuerza aplicada. Ambos medidores se aplican a la puerta que se cierra cuando las puertas están en el tercio central del recorrido del panel de la puerta, deteniéndolas con el medidor, permitiendo simplemente el movimiento de la puerta y luego leyendo la fuerza.

Este procedimiento se describe en la Guía ASME A17.2 para la inspección de ascensores, escaleras mecánicas y pasillos móviles, artículo 1.8.1:

"ASME A17.2-2014

"ARTÍCULO 1.8

“FUERZA DE CIERRE DE PUERTA

“1.8.1 Inspecciones periódicas Para probar la fuerza de cierre de la puerta, aparcar el coche a nivel del suelo y poner las puertas en la dirección de cierre. Deje que las puertas se cierren entre un tercio y dos tercios de su recorrido normal y deténgalas. Empuje un dispositivo de medición de fuerza con un rango apropiado para medir 30 lbf (133 N) contra la puerta detenida, quitando el tope para que la puerta se mantenga estacionaria por el dispositivo de medición de fuerza. Retroceda lentamente en el dispositivo hasta que la puerta comience a moverse. En este punto, la puerta y las fuerzas de medición están en equilibrio y se puede leer la fuerza. . . .

"ARTÍCULO 6.5

“LISTA DE VERIFICACIÓN DE ACEPTACIÓN PARA EL SERVICIO DE BOMBEROS (ASME A17.1–2000 y CSA B44-00): ELEVADORES AUTOMÁTICOS. . .

“6.5.6 Operación de la Fase I con las puertas abiertas Coloque el interruptor de la Fase I en la posición“ APAGADO ”y haga funcionar el automóvil a cualquier piso. Con las puertas abiertas, coloque el interruptor de Fase I en la posición "ON" y verifique lo siguiente:

. . .

(b) Si los dispositivos de reapertura de la puerta se vuelven inoperantes, la velocidad de cierre se reduce de modo que la energía cinética se reduce a 2 ½ ft-lb (3.5 J). . . . "

La mayoría de los procedimientos de prueba e inspección se encuentran en ASME A17.2, que indica cómo la autoridad competente generalmente realizará las inspecciones. Los técnicos deben usarlo (el libro que usan los inspectores) para asegurarse de que un trabajo esté en cumplimiento. Enumera 133 N (30 lbf) donde el código enumera 135 N (30 lbf), pero esto es solo una diferencia de la práctica de redondeo métrico entre publicaciones. Cualquiera es válido.

Si la medición indica demasiada fuerza, superior a 135 N (30 lbf), es necesario ajustar el operador de la puerta. La limitación de la energía eléctrica aplicada a un motor de puerta controla únicamente la fuerza de la puerta (par). Cuando hay más corriente en el inducido del motor, hay más fuerza de cierre disponible y viceversa. Las Figuras 4 y 5 representan circuitos típicos de operador de puerta de dos operadores comunes: uno reostático (usando resistencias) y uno de estado sólido (usando controles electrónicos). Las figuras 6 y 7 indican dónde se realizan los ajustes físicos en el circuito. Estos dibujos son solo para fines ilustrativos; Consulte siempre el manual del OEM antes de ajustar un operador de puerta de ascensor en servicio.

Estos ajustes pueden estar en el operador de la puerta; en el controlador del ascensor; o, en algunos casos, se ajusta con una herramienta de mano colocada en el automóvil. Debe familiarizarse con el operador de puerta específico, pero los diseños generales son similares y los resultados son los mismos.

Si bien el límite del código es un máximo de 135 N (30 lbf) de fuerza de cierre, no hay razón para ajustarlo más de lo necesario. Ajústelo al mínimo para obtener un funcionamiento fiable. Cuanto menor sea la corriente, menor será la fuerza de aplastamiento. Las lesiones comunes son el resultado de que el dispositivo de reapertura de la puerta no esté obstruido y una persona quede atrapada entre las puertas del hueco del ascensor y el cerrojo o jamba de la puerta, o entre las puertas del hueco del ascensor de apertura central. En muchos casos, la fuerza se puede establecer entre 60 y 80 N (13 y 18 lbf). No hay ninguna razón para establecer esto al máximo.

Cuando se ajusta correctamente, aumentar el par (límite de corriente) no aumentará la velocidad. Disminuir el par solo disminuirá la velocidad de la puerta cuando no haya suficiente energía para alcanzar esa velocidad. No ajuste el límite de corriente si intenta cambiar la energía cinética. Esto es análogo a aumentar la presión de alivio en una válvula de elevador hidráulico y esperar un aumento en la velocidad de la cabina.

Energía cinética

La energía cinética es la energía del movimiento. Recuerde que todos los objetos con masa están sujetos a fuerzas. Lo siguiente es un repaso de física. Un libro que descansa sobre una mesa tiene energía potencial; la fuerza debida a la aceleración de la gravedad está tirando del libro hacia abajo mientras la mesa resiste la fuerza, sosteniéndolo. Si el libro se desliza fuera de la mesa y se deja caer al suelo, su energía potencial se convierte en energía cinética hasta que golpea el suelo. Así como el libro que cae acumuló energía cinética, también lo hará el cierre de las puertas del ascensor.

Cuanto más cae el libro debido a la aceleración de la gravedad a 9.8 mps2 (32.2 fps2), mayor es su velocidad, hasta que el suelo lo detiene. Este aumento de energía cinética se muestra en la fórmula de energía cinética (Ecuación 1). La velocidad aumenta en relación con la distancia en movimiento. La energía cinética aumenta con el cuadrado de la velocidad.

dónde:

E_K = energía cinética

m = masa

v = velocidad

En términos de puertas de ascensor, el operador de la puerta mueve las puertas con una velocidad de cierre que acelera la masa a la velocidad máxima, luego desacelera hacia la velocidad cero hasta que se cierra por completo. Todos los operadores de puertas tienen ajustes para aumentar o disminuir la velocidad, lo que, a su vez, aumenta o disminuye la energía cinética. (En este artículo, la velocidad y la velocidad se han utilizado como sinónimos hasta ahora, pero hay una diferencia. La velocidad es una cantidad vectorial, que tiene tanto magnitud como dirección, mientras que la velocidad es una cantidad escalar que solo tiene magnitud. Ya que estamos hablando de velocidad en una dirección vectorial y no hay otros vectores a considerar, la velocidad también es correcta para usar en este caso.) Para saber cuáles son las energías cinéticas de un sistema de puerta en movimiento, necesitamos conocer la masa total y la velocidad promedio. A menudo, los mecánicos no conocen la masa de las puertas más antiguas y solo pueden usar un temporizador para medir las puertas que se cierran y obtener la velocidad promedio, por lo que parece que siempre estamos en una condición desconocida. Por lo tanto, muchos incidentes de golpes de puertas que causan lesiones se deben a altas energías cinéticas.

OTRAS LECTURAS

Los artículos de George W. Gibson "Energía cinética de los sistemas de puertas de ascensores de pasajeros" [1] y "Energía cinética máxima instantánea de sistemas de puertas de ascensores de pasajeros deslizantes horizontalmente" [2] detallan matemáticas más profundas para los lectores interesados ​​en un tratado de cinemática de puertas y matemáticas. Incluso puede encontrar más educación sobre este tema en Ingeniería de sistemas de ascensores por Phil Andrew y el Dr. Stefan Kaczmarczyk. [3] Para una perspectiva práctica de un ingeniero de diseño, Elevator Engineering de Ben Abbaspour [4] es un libro útil. También recomiendo los recursos de Bob Desnoyers, que tiene un sitio web con muchas utilidades, como su "Calculadora de tiempo mínimo de puerta", en liftbob.com.

En este artículo, el objetivo es explicar el problema y las soluciones en términos prácticos más simples para mecánicos con principios básicos y ejemplos simplificados. Ciertamente, se requieren fórmulas más detalladas al diseñar equipos y para crear código. Este artículo es para explicar los principios para la educación de mecánicos y técnicos y, con suerte, prevenir puertas peligrosas tanto como sea posible.

Código

Los requisitos del código para energías cinéticas se encuentran en el requisito 2.13.4:

"ASME A17.1-2013 / CSA B44-13

“2.13.4 Limitaciones de cierre para puertas de caja de ascensor corredizas horizontalmente con accionamiento eléctrico y puertas o portones de cabina corredizos horizontales

"2.13.4.1 Donde sea necesario. Cuando una puerta de caja de ascensor o puerta / compuerta de cabina de accionamiento eléctrico, o ambas, se cierra mediante presión momentánea o por medios automáticos (véase 2.13.3.3), o se cierra simultáneamente con otra puerta o puerta / compuerta de cabina o ambas de una medios de presión (ver 2.13.3.2.3 y 2.13.3.2.4), el mecanismo de cierre debe diseñarse e instalarse para cumplir con 2.13.4.2 y el dispositivo de reapertura debe diseñarse e instalarse de acuerdo con 2.13.5.

"2.13.4.2 Mecanismo de cierre

"2.13.4.2.1 Energía cinética

(a) Cuando la puerta del hueco y la puerta / portón de la cabina estén cerradas de tal manera que detener una de ellas manualmente detendrá a ambas, la energía cinética del sistema de cierre de la puerta se basará en la suma de los pesos de la caja y la puerta de la cabina. , así como todas las partes rígidamente conectadas al mismo, incluidos los efectos de inercia rotacional del operador de puerta y la transmisión de conexión a los paneles de puerta.

(b) Cuando se utilice un dispositivo de reapertura conforme a 2.13.5, el sistema de puerta de cierre deberá cumplir con los siguientes requisitos:

(1) La energía cinética calculada para la velocidad de cierre real en cualquier punto de la distancia de la zona del Código definida por 2.13.4.2.2 no debe exceder los 23 J (17 ft.-lbf)..

(2) La energía cinética calculada para la velocidad de cierre promedio determinada de acuerdo con 2.13.4.2.2 no debe exceder los 10 J (7.37 ft.-lbf).

(c) Cuando no se use un dispositivo de reapertura, o se haya vuelto inoperante (ver 2.13.5), el sistema de puerta de cierre deberá cumplir con los siguientes requisitos:

(1) La energía cinética calculada para la velocidad de cierre real en cualquier punto de la distancia de la zona del Código definida por 2.13.4.2.2 no debe exceder los 8 J (6 pies-lbf).

(2) La energía cinética calculada para la velocidad de cierre promedio dentro de la distancia de la zona del Código (ver 2.13.4.2.2), o en cualquier ancho de apertura expuesta, incluido el último incremento del recorrido de la puerta, no debe exceder los 3.5 J (2.5 ft. -lbf).

“2.13.4.2.2 Recorrido de la puerta en la distancia de la zona de código

(a) Para todas las puertas corredizas laterales que utilicen paneles de velocidad única o múltiple, la distancia de la zona de código se tomará como la distancia horizontal desde un punto a 50 mm (2 pulg.) de la jamba abierta a un punto a 50 mm (2 pulg.) ) lejos de la jamba opuesta.

(b) Para todas las puertas corredizas de apertura central que utilicen paneles de una o varias velocidades, la distancia de la zona de código se tomará como la distancia horizontal desde un punto a 25 mm (1 pulg.) de la jamba abierta a un punto a 25 mm ( 1 pulg.) Desde el punto de encuentro central de las puertas.

(c) La velocidad de cierre promedio se determinará midiendo el tiempo requerido para que el borde delantero de la puerta recorra la distancia de la zona del Código ”.

El código hace referencia tanto a la energía cinética (EK) "en cualquier punto" como a la energía cinética calculada para la "velocidad media de cierre". El uso de la palabra "cualquiera" incluye el máximo o pico EKpk o EK a la velocidad más alta que recorre el panel de la puerta. Para simplificar, usaremos el término “EK promedio” basado en la velocidad promedio (velocidad promedio de cierre): la distancia total que recorre el panel dividida por el tiempo total tomado. Todo lo que necesitamos saber es dónde iniciar un temporizador y dónde detenerlo. Esta es la “zona de código” descrita en el requisito 2.13.4.2.2 y es el movimiento total de un panel de puerta de apertura lateral menos 100 mm (4 pulg.). Por lo tanto, para un panel de apertura lateral, no cuenta los primeros 50 mm (2 pulg.) O los últimos 50 mm (2 pulg.) De recorrido. Para una puerta de apertura central, la distancia de la zona de código es la mitad de la apertura de la puerta menos 50 mm (2 pulg.) Comenzando a 25 mm (1 pulg.) De distancia de la jamba abierta hasta un punto a 25 mm (1 pulg.) De la Punto de encuentro central de las puertas. La velocidad promedio se calcula dividiendo la distancia total del código por el tiempo total.

dónde:

vavg = velocidad media

dt = distancia total recorrida

tt = tiempo total

La velocidad es muy lenta en el extremo del recorrido de la puerta, por lo que el EK es muy bajo; por lo tanto, el código excluye el primer y último bit de apertura lateral del recorrido del panel de la puerta cuando se calcula la velocidad promedio del panel de la puerta para la determinación de EK. Además, simplemente no hay espacio para recibir mucho impacto.

Ejemplo

Para ayudar a aprender sobre la energía cinética, comencemos con un ejemplo de lo familiar. Imagínese un libro sobre una mesa. Si el libro se empuja fuera de la mesa, cae al suelo. Para calcular la energía cinética máxima (EKpk) del libro que cae, se debe calcular la velocidad máxima del libro. La fórmula para encontrar la velocidad máxima de un libro que cae (vpk) es la raíz cuadrada del doble de la aceleración multiplicada por la distancia recorrida (Ecuación 3). Dada la gravedad (g) = 9.8 mps² (32.2 fps²) y altura (h) = 1 m (3.28 pies):

dónde:

vpk = velocidad máxima

g = aceleración de la gravedad

h = altura

Determinando la E_kpk de cerrar puertas de ascensor no se puede medir directamente sin herramientas especiales, pero se calcula fácilmente. Si conocemos la masa y la velocidad máxima en un punto, podemos conocer la E_kpk Valor en ese punto. Esto es similar a conocer la masa y la velocidad máxima cuando el libro toca el suelo. Si usamos un tacómetro configurado en pies por segundo para medir la velocidad de la puerta al cerrarse, podemos registrar la velocidad máxima que también representaría dónde se encuentra el EKpk en la trayectoria de la puerta.

Con la velocidad máxima conocida, la E_kpk La fórmula se puede resolver cuando se conoce la masa del objeto. Calculando la E_kpk del libro que cae desde arriba, dado m_B = 0.91 kg (2 lb. = 0.06 slug) yv_bpk = 4.43 mps (14.5 fps):

dónde:

EKpk = energía cinética máxima

mB = masa del libro

VBpk = velocidad del libro

J = Julios

"Slug" no es un término de uso común en el campo, pero debería serlo. Una babosa es la unidad imperial de masa. Es su peso (lbf) dividido por la aceleración gravitacional estándar. Entonces, si un objeto pesa 32.17 lbf, su masa es 1 slug (32.17 lbf / 32.17 fps² = 1 babosa). En la Estación Espacial Internacional, el mismo objeto todavía tendría una masa de 1 babosa, pero su peso sería cero, porque está más allá del alcance de la aceleración de la gravedad. En el sistema imperial hemos intercambiado "lb" y "lbf" durante tanto tiempo que muchos piensan que son lo mismo. Para usar la fórmula de energía imperial, se deben usar las unidades correctas y la babosa es la unidad correcta. (Este problema no existe en el sistema métrico, ya que la masa se mide en kilogramos y el peso (fuerza) se mide en Newtons).

Entonces, pudimos calcular la E_kpk del libro porque conocíamos su masa y velocidad. Para las puertas de los ascensores, necesitamos conocer la masa de los paneles de las puertas y todos los equipos de conexión, y la masa equivalente debida a las inercias rotacionales (efectos de volante de los inducidos y poleas del motor giratorio) para saber qué E_kpk es y se ajusta a la velocidad de cierre de la puerta para cumplir con el código. Para este ejemplo, suponga que la masa total de la puerta es de 180 kg (396 lb = 12.3 slugs). También es necesario conocer la velocidad.

La velocidad media es simplemente la distancia total recorrida dividida por el tiempo total necesario. Para los ascensores, no usamos toda la abertura; restamos 0.1 m (4 pulgadas) por ancho de entrada. En una entrada de apertura lateral de 1.07 m (42 pulg. O 3.5 pies), si el panel de la puerta de apertura lateral tarda 3.5 s., La velocidad es:

Con un operador de puerta armónico, uno con un movimiento sinusoidal, la relación entre la velocidad máxima y la velocidad promedio es una proporción de aproximadamente 1.57:1,[2] lo que significa que, si se conoce la velocidad promedio, se multiplica por 1.57 para encontrar la velocidad pico aproximada. Si un tacómetro midiera la velocidad más alta del panel de la puerta, en un operador de puerta armónico con una velocidad promedio de 0.28 mps (0.91 fps) como se indicó anteriormente, sería 0.44 mps (1.43 fps). Inserte estas velocidades en las fórmulas de energía cinética para obtener el EKavg promedio (Ecuación 5), luego el EKpk (Ecuación 6), dado mD = 180 kg (396 lb o 12.3 slug) y vDavg = 0.28 mps (0.91 fps):

dónde:

mD = masa total de puertas

vDavg = velocidad promedio del panel de la puerta

vDpk = velocidad máxima del panel de la puerta

Ekavg = energía cinética media

EKpk = energía cinética máxima

Recuerde los límites del código: Ekavg no puede exceder los 10 J (7.37 ft.-lbf) y EKpk no puede exceder los 23 J (17 ft.-lbf). Los valores de las ecuaciones 6 y 7 cumplen con el código.

Debería quedar claro que, si las puertas fueran más pesadas, 300 kg (662 lb o 20.6 babosas) y se movieran a la misma velocidad que en las ecuaciones 6 y 7, entonces, lógicamente, la energía cinética aumentaría. Entonces, dado mD = 300 kg (662 lb. = 20.6 slug) y vDavg = 0.28 mps (0.91 fps):

Los valores ahora exceden el máximo del código de energía cinética, aunque las puertas se cerraron a la misma velocidad.

29 J (21.1 ft.-lbf) es la energía aproximada usada para levantar 11 kg (25 lb.) 1 pie. Dicho de otra manera, es equivalente en energía cinética a 11 kg (25 lb.) caídos desde 1 pie. El panel de la puerta se mueve horizontalmente, pero solo a su velocidad máxima. Recuerde que la velocidad de la puerta cambia con un operador armónico, pero el tipo lineal se puede programar para que sea la velocidad máxima durante todo el recorrido o simular los cambios sinusoidales armónicos. Las personas que utilizan el ascensor están expuestas a estos impactos.

Como el peso de las puertas normalmente no cambia (pero la velocidad de la puerta sí), reduzcamos el tiempo de cierre de la puerta aumentando arbitrariamente la velocidad de cierre, cambiando la velocidad promedio a 0.37 mps (1.21 fps). Si un tacómetro midiera la velocidad más alta del panel de la puerta, sería aproximadamente 0.58 mps (1.90 fps) (la velocidad promedio multiplicada por 1.57) para un operador de puerta armónico.

Un aumento en la velocidad del panel de la puerta aumenta las energías por encima de los límites del código. Los aumentos bien intencionados en la velocidad de las puertas, sin considerar estos efectos, pueden resolver problemas de servicio pero crear nuevos peligros que lesionan a las personas impactadas por las puertas. Esto explica la importancia de aumentos de velocidad aparentemente pequeños que pueden crear consecuencias peligrosas no deseadas.

Operadores de puerta armónicos versus lineales

Hasta ahora, hemos tratado con operadores de puerta armónicos que producen un movimiento sinusoidal, movimiento alrededor de un círculo cuando la polea gira el brazo de transmisión. Dado que el motor gira a la misma velocidad, el brazo impulsor aumenta de velocidad a medida que gira la polea, luego disminuye su velocidad a cero al final del recorrido de la puerta. Por tanto, la velocidad máxima es 1.57 veces la velocidad media. En general, esto es lo suficientemente cierto como para que, simplemente midiendo la velocidad promedio, se pueda estimar de cerca el pico. En código, la suma de valores instantáneos de energía cinética es el resultado de este factor.

Con un operador de puerta lineal, la velocidad de la puerta es directamente proporcional a la velocidad del motor, donde la curva de velocidad es más una forma de onda trapezoidal. La mayor parte del ciclo tiene lugar durante la aceleración y la desaceleración. Con un operador de puerta de movimiento armónico, la velocidad del motor permanece algo constante, pero la velocidad de la puerta cambia durante el ciclo de aceleración y desaceleración, produciendo un movimiento sinusoidal. La velocidad máxima con movimiento armónico es aproximadamente 1.57 veces la velocidad promedio, y la velocidad máxima de un operador de puerta lineal es 1.52 veces la media. [2] Ambos producen una energía cinética máxima de 17 pies lb.

Ahora debemos comprender la importancia de realizar cambios de velocidad en el sistema de puertas. El problema final es que en los ascensores más antiguos, se desconocen las masas de las puertas. Aquí es donde el código le funciona.

Solución de código

Para determinar el peso de las puertas, teóricamente se necesitaría un tacómetro y un dinamómetro, y tomar una lectura de fuerza donde la velocidad promedio intersecte la velocidad real del panel de la puerta de un operador de puerta armónico debido a la tasa constante de cambio de velocidad debido a la rotación de la polea. De manera similar, con un operador de puerta lineal, se podría utilizar una medición en el área de movimiento de velocidad constante con un dinamómetro para medir la fuerza y, tal vez, para determinar la masa de las puertas.

Estos métodos podrían medir la fuerza total y la aceleración real durante el retardo para calcular la masa, siendo la masa igual a la fuerza dividida por la aceleración (m = F / a); una reordenación de la ecuación fundamental F = ma. También podría literalmente sacar las puertas de las vías y pesarlas en una balanza, pero las inercias de rotación seguirían siendo un misterio.

Todos estos métodos consumen mucho tiempo, son extremadamente costosos y dan lugar a errores. Por ejemplo, no hay forma de medir las inercias rotacionales, excepto a través de la medición directa del medidor de fuerza del sistema de puerta que se cierra y restando las masas de la puerta no rotacional o cálculos detallados. No se han diseñado herramientas para esta función. Entonces, ¿cómo encontramos la masa y, por lo tanto, sabemos si las puertas están ajustadas correctamente?

Los fabricantes conocen las masas totales de sus sistemas de puertas y, desde la edición 2000 del código, se requiere que se proporcione una placa de datos de la puerta con los tiempos mínimos de cierre de la puerta. Esta placa de datos debe estar en todos los ascensores nuevos y en todos los ascensores que hayan tenido alteraciones en sus operadores de puertas:

"ASME A17.1-2000 / CSA B44-00

“2.13.4.2.4 Placa de datos. Se colocará una placa de datos conforme a 2.16.3.3 en el operador de la puerta eléctrica o en la cruceta de la cabina y deberá contener la siguiente información:

(a) tiempo mínimo de cierre de la puerta en segundos para que las puertas recorran la distancia de la zona de código como se especifica en 2.13.4.2.2 correspondiente a los límites de energía cinética especificados en 2.13.4.2.1 (b) (2)

(b) tiempo mínimo de cierre de la puerta en segundos para que las puertas recorran la distancia de la zona de código como se especifica en 2.13.4.2.2 correspondiente a los límites de energía cinética especificados en 2.13.4.2.1 (c) (2), si corresponde [ver 2.27.3.1.6 (e)]

(c) cuando se utilicen puertas de caja de ascensor más pesadas en ciertos pisos, el tiempo mínimo de cierre de la puerta en segundos correspondiente a los límites de energía cinética especificados en 2.13.4.2.1 (b) (2) y 2.13.4.2.1 (c) (2) ), en su caso, para los pisos correspondientes se incluirá en la placa de características ”

La placa proporciona los tiempos mínimos de cierre de la puerta. Ahora, todo lo que el mecánico necesita es cronometrar el tiempo de cierre de la puerta en la zona de código y determinar si es demasiado rápido. No será necesario pesar la masa.

Además de la placa de datos del código, la edición 2016 del código tiene un apéndice no obligatorio con algunos tiempos de puerta mínimos para los tipos de puertas y aberturas estándar. Estos tiempos de cierre de las puertas se basan en los pesos de las puertas proporcionados por algunos fabricantes de puertas canadienses. Si bien este es un buen paso, conocer la energía cinética exacta es lo ideal, y hasta que un método práctico para calcular el peso de las puertas sea asequible, solo podemos preguntar a los fabricantes cuánto pesan los paneles, quitan los paneles de las puertas y pesan. ellos, o estimar el peso y errar en el lado conservador. Esta tabla es solo una estimación de los pesos, pero se equivoca en el lado pesado (más seguro):

“Apéndice no obligatorio de ASME A17.1-2016 / CSA B44-16

"NOTAS:

(1) Esta tabla fue desarrollada para ayudar en la inspección de mantenimiento anual de acuerdo con los requisitos de 8.6 cuando no se proporcione una placa de datos de acuerdo con 2.13.4.2.4

(2) Los datos proporcionados en la tabla se basan en una encuesta de varios fabricantes canadienses basada en datos de información a principios de la década de 1990 y están destinados a para ser utilizado solo como una guía.

(3) La Mesa cubre puertas de chapa de acero con superficies pintadas sin revestimiento.

(4) El tiempo de cierre de la puerta, t, expresado en la tabla como velocidad normal o velocidad reducida es el tiempo para viajar desde un punto a 50 mm (2 pulg.) De la jamba a un punto a 50 mm (2 pulg.) De distancia. la jamba opuesta para puertas de apertura lateral. En el caso de las puertas de apertura central, el tiempo de desplazamiento es desde un punto a 25 mm (1 pulg.) De la jamba a un punto a 25 mm (1 pulg.) Del centro. Esta distancia se denomina distancia de zona de código en A17 / B44 Requisito 2.13.4.2.2.

(5) En ausencia de un tiempo mínimo real de cierre de la puerta por parte del fabricante, utilice el límite de tiempo superior del rango para fines de ajuste e inspección ".

Los consultores suelen citar tiempos de cierre de puertas específicos para varios anchos de entrada. Este "estándar de la industria" se basa típicamente en pesos de puerta de 3.62 kg / m2 (8 lb./ft.2). Si las puertas están revestidas con un revestimiento decorativo, el peso se puede aumentar hasta 0.9 kg / m2 (2 lb./ft2) y, por lo tanto, los tiempos de cierre de las puertas deben aumentarse para las energías cinéticas adicionales. Hoy en día, las puertas son mucho más ligeras y la placa de datos de la puerta cubre las puertas modernas. Todavía hay muchas puertas antiguas sin placa de datos de puerta, por lo general de la variedad más pesada.

Para determinar el peso de una puerta de caja de ascensor de apertura lateral, determine el área del panel de la puerta. La Tabla 1 resume los pesos comunes para puertas de acero.

Es necesario sumar las masas de la puerta del hueco y de la puerta de la cabina para determinar la masa total. La puerta del automóvil podría ser más alta, por lo general no es más ancha y podría estar revestida o sin revestimiento. Una vez que establezca su tipo, sume todos los pesos de los paneles de la puerta. Finalmente, agregar un 20% para inercias rotacionales y accesorios montados en la puerta dará la masa efectiva.

Ejemplo

Calcule la masa efectiva para una abertura de puerta de 2.743 m (9 pies) de altura con una entrada de 1,066 m (42 pulgadas) de ancho. Recuerde que las puertas se superponen con la abertura de entrada real en la parte superior y los lados en aproximadamente 13 mm (0.5 pulg.), Por lo que el tamaño total de los paneles de la puerta es 2.756 m X 1.092 m (109 pulg. X 43 pulg.)

Las puertas del vestíbulo son más pesadas debido al revestimiento; los pisos superiores son más livianos, porque no están revestidos. Para las masas giratorias y los accesorios, simplemente agregaremos el 20% de la masa del panel de la puerta para ser conservadores.

El peso efectivo del sistema de puertas del vestíbulo es de 316 kg (696 lb). El tiempo de cierre de la puerta es de 3.9 s. se calcula a la energía cinética máxima permitida de 10 J (7.37 ft.-lbf). El peso efectivo del sistema de puertas del piso superior es de 281 kg (619 lb). Esto daría un tiempo mínimo de puerta de 3.6 s. a la energía cinética máxima permitida de 10 J (7.37 ft.-lbf).

La importancia de esto es que el uso de la velocidad utilizada en las puertas del piso superior más ligeras para la puerta del vestíbulo más pesada excederá el límite de energía cinética. Esta es la razón por la que muchos operadores de puertas tienen una configuración de puerta pesada separada que debe ajustarse, además del resto de las puertas.

Se necesitan dos componentes para evaluar el EKavg de un sistema de puertas. El primer paso es cronometrar las puertas en la zona de código para determinar la velocidad promedio. También se puede utilizar un tacómetro, registrar la velocidad pico y dividirla por 1.57 para un operador de puerta armónico para obtener una velocidad promedio aproximada, pero cronometrar las puertas en la zona de código es lo más fácil. El segundo paso es calcular la masa efectiva.

Hay un factor más para completar este ejemplo. Las puertas vienen en variantes de una, dos y tres velocidades. Las masas están separadas por algún mecanismo de relación que no es sólido. Por tanto, se utiliza un factor de reducción. Esto es Q en la Ecuación 13. [2] Si las puertas son de una velocidad, Q = 1; si es de dos velocidades, Q = 0.625; y si es de tres velocidades, Q = 0.222.

Ejemplo

Determine la energía cinética de un sistema de puerta de ascensor con una puerta de apertura central de una sola velocidad de 2.13 m (7 pies) con una abertura libre de 1.07 m (3.5 pies), peso total de la puerta de 256 kg (563 lb) . = 17.5 slugs) y tiempo de cierre de puerta medido de 2 s. con dispositivo operativo de reapertura de puertas.

Primero determine la velocidad del panel de la puerta en la zona de código:

Luego, use la velocidad en la zona de código (vDcz) para completar el cálculo:

El resultado es menos de 10 J (7.37 pies-lbf), el EKavg máximo con un dispositivo de reapertura operativo requerido por el código. Por lo tanto, cumple con el código.

Resumen

No es necesario tener una fuerza y ​​energía máximas en la mayoría de los casos. La necesidad de velocidad en un hospital de convalecientes no es tan crítica como en un edificio de oficinas de clase A. Tenga en cuenta a los usuarios, ajuste las velocidades según corresponda y elimine la alta tasa de incidentes nocivos.

El código también habla de energía reducida cuando el dispositivo de reapertura de la puerta se vuelve inoperante o no está presente. Esto se denomina típicamente "operación de empuje": simplemente, las puertas deben ir mucho más lentamente para tener una energía cinética reducida. Esta velocidad simplemente empujará a alguien fuera del plano de viaje para que el elevador aún pueda funcionar. Lo único que cambia es la velocidad de la puerta y, por tanto, los tiempos de cierre de la puerta. Se usarían las mismas fórmulas para calcular los tiempos de empuje para limitar los valores de energía cinética.

Cuando las personas son golpeadas por las puertas, rara vez son golpeadas por la energía cinética promedio. Los incidentes ocurren con mayor frecuencia cuando la puerta está en el tercio central de su recorrido, donde su energía cinética es probablemente más alta que la media. Esto puede indicar que una reducción de estas energías podría ser apropiada en edificios e instalaciones donde trabajan y viven personas mayores. Esta población se mueve más lentamente y se ve afectada por las puertas del hueco del ascensor que no alcanzan el dispositivo de reapertura montado en la puerta de la cabina. Este es, quizás, un tema para otro artículo, pero podría justificarse un cambio en el código.

Se justifica más educación para garantizar que las puertas cumplan con el código, junto con, quizás, un nuevo examen de los valores del código. de presión y fuerza.

La escritura de código utiliza el historial de incidentes y la evaluación de peligros basada en eventos humanos predecibles, el mal uso previsible y el sentido común al especificar las energías cinéticas máximas que pueden tener las puertas. Esto se yuxtapone directamente con querer los tiempos de puerta más rápidos, tener los tiempos de piso a piso más rápidos y, por lo tanto, el máximo rendimiento del ascensor para el edificio. Sin embargo, existen límites de velocidad en carreteras y autopistas por razones similares: las velocidades excesivas han demostrado ser peligrosas; por lo tanto, imponemos límites para reducir estos peligros.

Habrá personas que sean golpeadas por las puertas por muchas razones: correr para tomar el ascensor, pararse donde los dispositivos de reapertura no pueden detectar su presencia en el plano de las puertas del hueco y no prestar atención. Limitar las energías cinéticas es nuestra forma de asegurarnos de que la mayoría de estos impactos sean simplemente una molestia, no incidentes dañinos. Los mecánicos son los ajustadores finales todos los días. Es nuestra responsabilidad saber qué requiere el código y ajustar el ascensor al código. Deberíamos:

• Verifique periódicamente la fuerza de la puerta con un medidor de fuerza
• Verifique periódicamente el tiempo de cierre de la puerta con un cronómetro
• Conozca los límites de ajuste al cambiar las velocidades de la puerta
• Registre todos los valores relacionados para una fácil recuperación permanente, preferiblemente en una placa de datos de la puerta

En consecuencia, las empresas de ascensores deberían:

• Capacite a los mecánicos para que comprendan la importancia de los peligros de las puertas.
• Brindar las herramientas y la capacitación a cada mecánico de ruta.
• Asegúrese de que el registro adecuado de estos valores esté en los registros de mantenimiento.
• Agregue una placa de datos de puerta a cada operador de puerta

Agradecimientos

Revisado por pares: Louis Bialy, Consultor; y Walter Glaser, GAL Manufacturing - Miembros de la Elevator World Grupo Asesor Técnico.

Referencias
[1] Gibson, George W. “Energía cinética de los sistemas de puertas de ascensores de pasajeros” ELEVATOR WORLD, diciembre de 1989 y enero de 1990.
[2] Gibson, George W. “Energía cinética máxima instantánea de los sistemas de puertas de ascensor de pasajeros deslizantes horizontales”, EW, abril de 1997.
[3] Andrew, Phil y Dr. Kaczmarczyk, Stefan. Ingeniería de Sistemas de Ascensores, Elevator World, Inc. (31 de julio de 2011).
[4] Abbaspor, Ben. ingeniería de ascensores, Elevator World (Julio 30, 2014).