Los ascensores también tienden a "caer" hacia arriba

Un nuevo método de protección contra el movimiento ascendente incontrolado del automóvil

Gravity y Otis

Todos sabemos que, según la ley de la gravedad, los objetos tienden a caer en dirección descendente. También sabemos cómo calcular la velocidad (velocidad) de los objetos que caen, la fuerza de impacto de los objetos que chocan y otros comportamientos de los objetos que caen hacia abajo, pero la mayoría de la gente no es consciente de que los ascensores también pueden "caer" hacia arriba.

La gravedad y los ascensores están estrechamente relacionados. Al respecto, recordemos la revolucionaria solución que presentó Elisha Graves Otis en 1854. Su solución al problema de caída de un ascensor consistió en instruir a su asistente para que cortara la cuerda de suspensión, lo que provocó la activación del primer paracaídas del ascensor. Con el despliegue exitoso del equipo de seguridad, Eliseo declaró “Todos a salvo, caballeros. Todo a salvo ". Esta famosa demostración provocó el comienzo de una nueva era de edificios de gran altura respaldados por ascensores seguros de alta velocidad.

Características de la unidad de tracción

Hay varios tipos de accionamientos de ascensores, y uno de los accionamientos de ascensores más comunes en uso es el elevador de tracción. Este es el tipo que emplea un contrapeso para equilibrar el automóvil y la carga. La fricción entre los cables y las ranuras de las poleas permite que la transmisión haga funcionar la cabina sin que el cable se deslice. Se cree que este método comenzó en el antiguo Egipto.

Los ascensores de tracción se distinguen de otros tipos de elevación en que permiten el tráfico de edificios de gran altura. De hecho, no se pueden imaginar edificios de gran altura con ascensores hidráulicos como una solución de transporte vertical. Los elevadores de tracción permiten el movimiento entre pisos de una manera rápida, segura y rentable. Otra característica distintiva de los elevadores de tracción es que, si bien pueden caer como los hidráulicos, también pueden "caer" hacia arriba.

Contrapeso

La mayoría de los usuarios de ascensores no son conscientes de que cuando suben en un elevador de tracción, algo pesado desciende y viceversa: cuando bajan, el mismo objeto sube y siempre a la misma velocidad que el automóvil en movimiento. Este contrapeso pesado no solo está destinado a ahorrar energía eléctrica (ya que nos permite hacer uso de un motor eléctrico relativamente pequeño para mover una carga pesada de elevador), sino que también permite que un elevador de alta velocidad funcione de manera segura.

También sabemos que el contrapeso pesa más que el coche vacío. Es habitual calcular el peso del contrapeso en relación con el peso de la cabina y la carga del elevador que está diseñado para transportar, en el que el peso del contrapeso es igual al peso de la cabina vacía, más la mitad de la carga nominal que tiene la cabina. diseñado para llevar. Por lo tanto, si la cabina soporta menos de la mitad de su carga nominal, el contrapeso es más pesado y la cabina tiende a moverse hacia arriba, mientras que el contrapeso lo hace hacia abajo. Por otro lado, si la carga en el automóvil es más de la mitad de su carga de trabajo, el automóvil tiende a moverse hacia abajo y el contrapeso se mueve hacia arriba.

Frenos

Cada accionamiento de ascensor está equipado con un dispositivo de frenado. Los ascensores más antiguos solían contar con frenos de tambor, mientras que los frenos de disco ahora son más comunes. Los frenos de disco se utilizan ampliamente en ascensores sin sala de máquinas porque, a diferencia de los frenos de tambor, se considera que los frenos de disco no necesitan mantenimiento, lo cual es muy importante con los sistemas de frenado que no se pueden ajustar fácilmente mientras el ascensor está en funcionamiento.

Rentabilidad

En cierto modo, los ascensores no son un medio de transporte rentable, en el sentido de que generalmente reaccionan a cada llamada, independientemente del número de pasajeros que esperan en el vestíbulo. Sin control de selección de destino (DSC), la cabina del ascensor responde a una llamada de una persona con la misma urgencia que lo haría para 20. Además, no hay carga mínima para los ascensores, lo que es contrario al hecho de que todos tienen cargas máximas. La tecnología utilizada en los ascensores existentes no determina cuántos pasajeros suben a la cabina para cada viaje, y la potencia designada del motor tiene una salida casi constante, que varía ligeramente según la carga transportada en el automóvil.

Los sistemas modernos habilitados para DSC tienen la capacidad de reconocer la cantidad de pasajeros que esperan en el vestíbulo con el deseo de llegar a un piso específico; sin embargo, esto no impide que el ascensor responda a una llamada de un solo pasajero con un tiempo de espera mínimo. Esto lleva a la conclusión de que la mayoría de las veces (excluyendo la hora pico), los ascensores funcionan con menos de la mitad de su carga de servicio en la cabina, lo que significa que, la mayoría de las veces, las cabinas de los ascensores tienden a "caer" hacia arriba (en lugar de hacia abajo). ) en caso de falla del freno o del controlador.

El problema

Tenemos la presunción de que el movimiento de la cabina del ascensor depende únicamente de su máquina motriz. Aunque esto es cierto la mayor parte del tiempo, a veces es falso: dado que no podemos evitar la gravedad, la relación entre el propulsor y la cabina del ascensor también depende del freno de propulsión. Siempre que el motor esté funcionando a una velocidad predeterminada y de acuerdo con la señal eléctrica deseada, todo está bien. Sin embargo, una vez que la señal de conducción desaparece y el motor pierde su potencia eléctrica, el motor funciona libremente, el ascensor depende totalmente del freno y la gravedad entra en efecto. La misma potencia del motor que mueve el automóvil hacia arriba o hacia abajo también proporciona la resistencia necesaria a la fuerza gravitacional que se ejerce sobre el automóvil. Una vez que disminuye la potencia del motor, los medios de frenado entran en vigor para desacelerar y detener el automóvil, evitando que se mueva.

Sin embargo, el freno es un dispositivo electromecánico que puede averiarse por diversas razones. En tal caso, el freno no desplegará una fuerza de fricción sobre el eje del motor para detener el movimiento de transmisión y ciertamente no puede sostener el automóvil y su carga. En este caso, el automóvil está sujeto a una aceleración incontrolada (ya sea hacia arriba o hacia abajo), acelerando a una velocidad alta y un impacto final del automóvil o contrapeso con los topes o estructuras superiores.

Para evitar esta situación, cada elevador de tracción está equipado con un dispositivo de respaldo en forma de limitador de velocidad (OSG) que reacciona a la velocidad excesiva o incontrolada de la cabina independientemente de la energía eléctrica, y un paracaídas (SG), que es activado por el OSG y es capaz de detener y sujetar el automóvil con su carga sobre los rieles de guía.

SG

El SG es en realidad un freno de automóvil destinado a sujetar y sujetar el automóvil sobre sus rieles de guía en caso de movimiento incontrolado o involuntario del automóvil como resultado de una velocidad excesiva resultante de una falla de suspensión, rotura del eje de la máquina, falla del freno de la máquina o cualquier automóvil no intencionado. Movimiento con puerta abierta. Los dos últimos son los fallos más habituales.

La mayoría de los ascensores existentes están equipados solo con un SG descendente. Sin embargo, como resultado de experiencias pasadas de ascensores ascendentes no controlados, los códigos de ascensores se han cambiado para incluir protección contra exceso de velocidad de la cabina ascendente, así como protección contra movimientos involuntarios (con puertas abiertas) en cualquier dirección.

Muchos fabricantes han desarrollado SG bidireccionales de bajo costo que se pueden implementar fácilmente en nuevas instalaciones. Estos tipos de SG son activados por un solo OSG diseñado para dispararse en ambas direcciones. Aunque tal SG tiene una capacidad limitada de transporte durante su activación, se considera que es una solución segura, rentable y de alta calidad. Sin embargo, persiste el problema de proteger los ascensores existentes de la aceleración ascendente incontrolada. Reemplazar un equipo de seguridad unidireccional existente por uno bidireccional puede variar de imposible a muy complicado y costoso. Incluso los dispositivos complementarios para resolver el problema se incluyen en la última categoría y dependen de la energía eléctrica.

La Solución

Como se mencionó, se debe emplear un SG adicional para brindar una protección segura para el movimiento ascendente. Afortunadamente, los ascensores tienen estructuras mecánicas simples que nos permiten agregar un nuevo SG separado para los ascensores existentes. El único problema que queda es cómo activar este SG de forma rentable. En otras palabras, ¿cómo se puede activar el nuevo SG con el OSG existente, o cómo se pueden activar dos SG independientes instalados en el mismo ascensor y que actúan en direcciones opuestas utilizando el OSG existente, independientemente de la energía eléctrica?

Es una tarea relativamente fácil diseñar un paracaídas de seguridad en dirección ascendente para instalarlo en el bastidor de la cabina que incorpore una zapata guía, para reemplazar la zapata guía existente y ser instalado como un componente de reemplazo. Por supuesto, el nuevo SG puede activarse mediante un nuevo OSG adicional, pero esta es una solución costosa y complicada. Por esa razón, su autor ideó un nuevo método para usar un solo OSG para activar dos SG separados que actúan en direcciones opuestas entre sí que están instalados en la misma cabina de ascensor. Esto permitirá la adición de un SG simple y de bajo costo para protección ascendente en la mayoría de los ascensores existentes.

La solución sugerida aquí puede servir tanto como un SG adicional de bajo costo para ascensores existentes como para un problema relacionado con ascensores de alta velocidad. Además, se puede aplicar a ascensores con cargas pesadas que no pueden utilizar SG bidireccionales pequeños con capacidad permitida limitada. Se trata de un nuevo método que utiliza un solo OSG para activar dos paracaídas separados: uno para la dirección ascendente y otro para la descendente, instalados en el mismo ascensor.

Cómo Funciona

Actualmente, un solo OSG emplea solo un SG, ya sea unidireccional o bidireccional. Este SG tradicional está rígidamente conectado a la cuerda OSG, ambos extremos de los cuales están conectados al brazo de palanca SG, lo que hace que la cuerda se mueva junto con el movimiento del carro en sus poleas superior e inferior. Una vez que la polea superior está bloqueada, la cuerda detiene su movimiento; por lo tanto, el brazo de palanca se bloquea y el movimiento continuo del automóvil activa el paracaídas.

Esta conexión no es posible al activar dos generadores de señales (GS) con un solo generador de señales ópticas (GSO). Para ilustrar esta limitación, imaginemos atar una cuerda a un pomo que gira solo en el sentido de las agujas del reloj y conectar la misma cuerda (por encima de ambos pomos) a otro pomo que gira solo en sentido contrario. Es evidente que el pomo que gire romperá al otro, razón por la cual ambos GS no pueden conectarse rígidamente a la misma cuerda del GSO, simplemente porque el brazo del GSO se mueve en direcciones opuestas.

La palanca SG descendente normalmente se mueve hacia arriba durante la activación SG, mientras que la palanca SG ascendente debe moverse hacia abajo durante la activación. Para superar esta limitación, su autor ha diseñado una conexión móvil de las palancas y la cuerda OSG. En esta solución, cada extremo de la palanca está diseñado para incluir una forma hueca (como un anillo) a través de la cual pasa el cable OSG, y ambos extremos del cable están conectados entre o fuera de estas dos áreas del anillo; por tanto, la cuerda no está conectada a ninguna de las palancas. Además, se fija un tope mecánico a la cuerda por encima del anillo superior y por debajo del anillo inferior. Las dimensiones del tapón son mayores que el diámetro de los anillos; por tanto, el tapón no puede atravesar el anillo.

Durante el funcionamiento normal, el movimiento del automóvil crea un impacto menor entre un tope y su anillo. Cuando se mueve hacia arriba, el anillo superior choca con el tope superior, lo que hace que la cuerda se mueva hacia arriba con el automóvil. Lo mismo sucede cuando el automóvil se mueve hacia abajo: el anillo inferior choca con el tope inferior y mueve la cuerda hacia abajo, junto con el movimiento del automóvil.

Al dispararse el OSG, el movimiento de la cuerda se detiene, de modo que cuando el automóvil se mueve hacia abajo, el tope hacia abajo bloquea el movimiento del anillo inferior, lo que obliga al brazo de palanca a moverse hacia arriba para acoplar el riel guía y bloquear el movimiento del automóvil. Al mismo tiempo, el brazo de palanca superior continúa su movimiento junto con el movimiento del automóvil sin interferencias, lo que aumenta la distancia entre el anillo superior y su tope. Lo mismo sucede cuando el automóvil se mueve hacia arriba: el tope superior bloquea el brazo de la palanca superior para forzar el brazo de la palanca a moverse hacia abajo para enganchar el riel de guía y bloquear el automóvil. Al mismo tiempo, el brazo de la palanca inferior continúa su movimiento junto con el movimiento del automóvil sin interferencia. Por tanto, aumenta la distancia entre el anillo inferior y su tope hacia abajo. En ambos casos, no se producen daños en los brazos de palanca y cada SG funciona de forma independiente.

Por lo general, el brazo de palanca está equipado con un resorte de tensión para asegurar su posición neutral para evitar la activación accidental del equipo de seguridad. La fuerza que ejerce el resorte sobre el brazo de palanca debe ser menor que la fricción entre la cuerda OSG y las ranuras de la polea OSG. Cada movimiento del automóvil es detectado por este resorte, pero como no hay fricción durante el funcionamiento normal, el movimiento del resorte es insignificante. En resumen, en funcionamiento normal, el resorte resiste el movimiento del brazo de palanca, evitando la activación del SG.

Para las disposiciones en las que el SG adicional se instala en la parte superior del bastidor de la cabina, es necesario evaluar las cargas y determinar las tensiones impuestas sobre el bastidor de la cabina durante la aplicación de seguridad. Es posible que el marco no haya sido diseñado para soportar tales tensiones dentro de los márgenes de seguridad requeridos por el código. La necesidad de tales cálculos puede evitarse instalando el SG superior en la parte inferior del bastidor del automóvil debajo del SG descendente. En este caso, la disposición de la posición del tope se cambiará para estar entre los brazos de palanca SG (Figura 5).

En este caso, cuando el automóvil desciende para disparar, el tope superior bloquea el brazo de la palanca superior. Ubicado debajo del brazo de palanca, obliga al brazo a moverse hacia arriba para acoplar el riel de guía y bloquear el movimiento del carro. Al mismo tiempo, el brazo de palanca inferior se mueve hacia abajo, aumentando su distancia desde su tope. Lo contrario sucede cuando el automóvil se mueve hacia arriba para tropezar con el brazo de la palanca inferior.

Estos arreglos llevaron a que su autor construyera un par de arreglos de doble SG en cada marco de automóvil (Figura 6). Esto puede ser útil para reducir tanto la fricción durante la activación del SG en ascensores de alta velocidad como el daño del riel guía. Una vez que se emplean dos engranajes de seguridad separados a la distancia correcta, la fricción en el mismo punto se reduce en un 50%, reduciendo así el calentamiento del riel guía durante la activación del SG.

Por tanto, con este método, es posible activar todas las combinaciones posibles, incluida una SG bidireccional doble construida con dos SG independientes (arriba y abajo), que pueden consistir en una SG ascendente por debajo o por encima de la SG descendente. También se puede emplear en una combinación de usos (Figura 7).