Ascensores y Terremotos: ¿Una (Des)Santa Alianza?

Los expertos trabajan en formas de evitar que las sacudidas del suelo causen desastres de transporte vertical.

Al principio, un nuevo ascensor panorámico en Hamburgo, Alemania, se paraba regularmente, incluso sin terremotos, pero también sin medidas de protección para el ascensor. Cuando un barco grande pasaba por los muelles de St. Pauli, las olas se propagaban en el suelo arenoso sobre el que se levantaba el edificio.

Sin embargo, los terremotos ahora ocurren con más frecuencia de lo esperado en Alemania, Austria y Suiza. En los 30 días previos al 10 de febrero, la tierra tembló cinco veces en Alemania y sus alrededores, con una magnitud de 3.0 o más en la escala de Richter y 31 veces entre 2.0 y 2.9, que la gente todavía puede percibir. Relevantes para edificios o ascensores son las zonas sísmicas de 0.0 blanco a 3.0 rojo marcadas en la figura.

En g. Stephan Störmer de TÜV Austria y presidente del Comité Austriaco 017 "Ascensores, escaleras mecánicas y andenes móviles" de Austrian Standards International ASI profundizó en el tema "Factor de riesgo del terremoto: ¿Seguridad en los ascensores?" en el último TÜV Austria Elevator Day. Cercano a ese evento, el 20 de marzo de 4.6 se produjo el terremoto más violento en Austria de los últimos 30 años, con una magnitud de 2021. El método de cálculo de la norma europea EN 81-77:2019 para el dimensionamiento de ascensores bajo condiciones sísmicas se basa en la norma EN 1998-1 “Eurocódigo 8: Diseño de estructuras resistentes a terremotos”. El objetivo de la norma es proteger la vida humana, limitar los daños y mantener la función de los ascensores en las estructuras después del impacto de un terremoto. La norma define cuatro categorías, 0 a 3 de resistencia a terremotos para ascensores. La aceleración de dimensionamiento, como resultado de un cálculo teniendo en cuenta una amplia gama de parámetros, determina la asignación a una de las cuatro categorías. “Nos tomamos muy en serio la aplicación de la norma en Austria”, dijo Störmer. Especialmente en el caso de infraestructura crítica y edificios de uso intensivo, como hospitales, para los cuales la operación de ascensores en funcionamiento es crucial, se debe tener en cuenta el factor de riesgo de terremotos y, por supuesto, las contramedidas necesarias. “Las posibles consecuencias no deben subestimarse ni tolerarse”, dijo Störmer.

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Götz Metzdorf, ingeniero estructural de Goldbeck Rhomberg en Austria y presidente durante mucho tiempo del Grupo de estudio 178 del Grupo de trabajo 6 del ISO TC 6, "Ascensores y escaleras mecánicas sujetos a condiciones sísmicas", enumera cuatro pasos de planificación para un ascensor a prueba de terremotos: 

1. Aclarar las interfaces del ascensor y el edificio, de acuerdo con EN 81-77 y con el(los) arquitecto(s) del edificio
2. Consideración de las influencias regionales en el edificio y, por lo tanto, para los ascensores a través de los anexos nacionales (NA) de EN 1998-1
3. Simulaciones y cálculos (por ejemplo, por 3D-FEM) para anclajes de máquinas, cuerdas, marcos de automóviles y escaleras mecánicas, entre otros
4. Dimensionamiento sísmico especial que, por ejemplo, en Viena, debido a las diferentes aceleraciones del terreno de referencia para el noreste y suroeste de Viena, conduce a diferentes requisitos para los ascensores en los edificios.

Las medidas resultantes para el ascensor se enumeran en EN 81-77, dependiendo de la categoría de terremotos, con el fin de evitar posibles daños a los ascensores causados ​​por terremotos, como informa el fabricante de ascensores KONE en extractos: “Los soportes de los raíles estaban rotos o han sido estropeado. Los cables del limitador de velocidad estaban rotos. Las guías de los rodillos se rompieron o se aflojaron”.

Usando simulaciones, como el Diseño de Experimentos (DOE) y el Modo de Falla y el Análisis de Efectos (FMEA), las fallas se identifican en la fase de diseño y se toman medidas técnicas para remediarlas para el uso futuro de los ascensores o escaleras mecánicas. Según Metzdorf, los ejemplos comunes incluyen simulaciones de vibraciones para ascensores y escaleras mecánicas en edificios más altos, frecuencias naturales y deformaciones de escaleras mecánicas.

De acuerdo con la guía de planificación VDMA, los arquitectos deben proporcionar al fabricante del ascensor la siguiente información: Zona sísmica, clase de suelo del edificio y, en su caso, clase de lecho rocoso, según EN 1998-1 NA, coeficiente de significación del edificio y dimensionamiento o suelo de referencia aceleración. “Si el ingeniero civil incluye la seguridad sísmica en sus cálculos estructurales de un nuevo edificio desde el principio, se pueden esperar costos adicionales de no más del uno por ciento”, señala el fabricante de ascensores suizo Schindler. Metzdorf mira hacia el futuro: "BIM (Building Information Modeling) contribuirá a la cooperación entre los oficios, por ejemplo, transmitiendo los parámetros de dimensionamiento necesarios o las deformaciones de los niveles del piso".

Además de la planificación, es particularmente importante, según Metzdorf, también una buena gestión de la calidad en la fabricación y la construcción. Calculado y dibujado es un estado ideal del ascensor o escalera mecánica: “Para garantizar la seguridad, las dimensiones del espacio entre las partes relativamente móviles, en particular, deben mantenerse, tanto en el taller como después del transporte de los componentes en el sitio de construcción”. Esto puede evitar que los dedos, la ropa o los pies de los niños queden atrapados entre la puerta y el hueco o los escalones de la escalera mecánica.

En la categoría de terremoto 0, aún no se requieren medidas técnicas adicionales en el ascensor; el número y el tipo de intervenciones técnicas en el ascensor aumentan hasta la categoría de terremotos 3. Los desarrollos más recientes ofrecen nuevas posibilidades. Por ejemplo, Mitsubishi Electric Corp. en Tokio ha desarrollado un dispositivo con un imán permanente que “controla pasivamente el balanceo de los cables de los ascensores en edificios de gran altura causados ​​por fuertes vientos o terremotos de mayor duración. Al permitir que los ascensores continúen funcionando en tales condiciones, el nuevo dispositivo ayuda a estabilizar las operaciones de los ascensores y contribuye a una mayor comodidad operativa”. Ascensores Travasso AW GmbH en Suiza tiene cuidado en sus ascensores resistentes a terremotos para colocar el contrapeso de manera que “no pueda salirse de los rieles guía, para que no lo golpee la cabina del ascensor en un terremoto”. Los componentes del eje fabricados por Jäger Betonteile en Mengen, Alemania, están conectados entre sí en áreas propensas a terremotos, por ejemplo, de forma estrecha.

Crucial para el desarrollo y uso de ascensores y componentes a prueba de terremotos no solo es su diseño, sino también las pruebas. Por ejemplo, TK Elevator (TKE) ha equipado su torre de prueba de 246 m en Rottweil, Alemania, con un péndulo activo de 240 mT a 193 m para amortiguar. Esto también puede hacer que la torre oscile para que los ingenieros de desarrollo puedan simular cargas de viento o terremotos.

Metzdorf enfatiza su creencia de que, incluso en caso de terremotos, los pasajeros del ascensor no sufrirán daños si se cumplen los requisitos de las normas. “La cuerda no se aflojará, incluso en terremotos fuera de la resistencia estándar debido a los puntos de sujeción. El ascensor viajará con seguridad los 4 o 5 m restantes hasta el siguiente piso. La escalera mecánica está apagada en el momento en que ocurre el terremoto”.