Diseños innovadores: ¿desafíos para la inspección y el mantenimiento?

Con frecuencia se introducen nuevas tecnologías, pero las normas de seguridad no siempre cubren los cambios.

por Robert Kaspersma
Este artículo se presentó por primera vez en el Simposio internacional de ascensores y escaleras mecánicas de 2019 en Las Vegas. Para obtener más información sobre el evento del 7 al 8 de diciembre de 2020 en Ámsterdam y para participar, visite www.ascensorsimposio.org.

Regularmente se introducen nuevos diseños de ascensores, pero las normas de seguridad no siempre los cubren. Esto significa que es importante tener todos los riesgos cubiertos. Los nuevos diseños implican nuevos métodos de mantenimiento e inspección. Es responsabilidad del fabricante asegurarse de que, con el desarrollo de nuevos diseños, se pueda realizar la inspección y el mantenimiento adecuados. El punto de partida es una evaluación de riesgos o un análisis de modos y efectos de falla. Los resultados de esta evaluación o análisis se convierten en procedimientos que normalmente se tratan en los manuales de productos. Por ello, es fundamental que estos manuales estén siempre presentes en la instalación, incluso cuando cambie la empresa de mantenimiento. Esto plantea un nuevo desafío: los nuevos diseños deben poder ser mantenidos por otras empresas para que se ajusten correctamente. La certificación de estos nuevos diseños por parte de un organismo notificado (NB) o una organización acreditada de certificación de ascensores / escaleras mecánicas (AECO) no solo debe cubrir el diseño original, sino también el mantenimiento y la inspección adecuados.

Introducción

Los primeros ascensores se introdujeron a principios del siglo XIX. La tecnología ha cambiado mucho desde entonces. Aún así, la industria de los ascensores es una de las más conservadoras. La razón es la seguridad personal. El ascensor se considera uno de los medios de transporte más seguros. Las primeras normas de seguridad para ascensores se introdujeron alrededor de 1800. La industria quería garantizar que los ascensores tuvieran un nivel mínimo de seguridad para garantizar un viaje seguro.

En comparación con los viejos tiempos, el desarrollo de los ascensores se ha acelerado durante los últimos 30 años. Una de las razones es la introducción de nuevas regulaciones en Europa. Con la fundación de la Unión Europea, los estados miembros buscaron una forma de proporcionar requisitos mínimos de seguridad sin limitar el diseño del producto. Las denominadas “Directivas” describían un proceso uniforme de diseño y aprobación para diferentes grupos de productos sin definir la forma exacta de lograr un nivel de seguridad específico.

Una de las primeras Directivas fue la Directiva de Máquinas. La Directiva de Ascensores (LD) se publicó en 1995. Al mismo tiempo y anticipándose a las nuevas regulaciones, KONE desarrolló el ascensor sin cuarto de máquinas (MRL). Básicamente, el fabricante eliminó la sala de máquinas e instaló la máquina en el hueco del ascensor y el controlador en el rellano superior. Para mantener la posición en el mercado, otros fabricantes siguieron su ejemplo. En las próximas secciones se discutirán tres diseños innovadores: elevadores MRL, nuevos medios de suspensión y sistemas electrónicos programables de seguridad (PESS).

Ascensores MRL

KONE introdujo el elevador MRL en 1996. El diseño único del motor (panqueque) hizo posible instalar el motor entre los rieles de guía. La transmisión y el controlador se instalaron en el rellano más alto. Este primer ascensor MRL fue certificado por Liftinstituut según el LD.

A los constructores y arquitectos les encantó este diseño, porque el feo bulto en la parte superior del ding ya no era necesario. Al igual que con muchos diseños nuevos, se patentaron muchas piezas e ideas, lo que limitó la capacidad de otros fabricantes para copiarlo.

Finalmente, otros fabricantes importantes desarrollaron sus propios diseños de LMR. Otis llegó primero con su Gien 97, seguido de Gien 99 y, más tarde, en combinación con la introducción de nuevas correas, el ascensor GEN2®. Schindler desarrolló el ascensor 3300 / SMART y thyssenkrupp desarrolló ISIS y Evolution. Todos estos nuevos ascensores tenían características especiales, lo que hacía que su mantenimiento fuera más complejo y específico para cada producto.

Mantenimiento e Inspeccion

Lo que todos estos nuevos ascensores tenían en común era la falta de una sala de máquinas. Este era el espacio donde el ingeniero de ascensores podía poner sus herramientas, guardar repuestos y hacer trámites. Sobre todo, era un lugar donde podía mantener el ascensor sin que lo molestaran. Como puede imaginar, los ascensores MRL conllevan riesgos, por lo que se debe realizar una evaluación cuidadosa para determinar dónde son adecuados y en qué piso deben instalarse el controlador y el variador.

La industria de los ascensores es extraña, en el sentido de que la persona / empresa que compra un nuevo ascensor no es su propietario final. Por lo tanto, los argumentos de venta válidos para el comprador inicial pueden no tener los mismos beneficios para el propietario / usuario final.

Con los nuevos diseños, se introdujeron algunos conceptos de mantenimiento nuevos. También vemos esto en el mercado de consumo. Si una pieza está rota, no se repara, sino que se reemplaza por completo.

Los componentes principales del ascensor son el controlador, la transmisión, el motor / máquina y los medios de suspensión. Estas piezas normalmente se reemplazan en lugar de repararse. Independientemente del tipo de ascensor, se debe realizar una inspección y mantenimiento y, si el ascensor está atascado, se debe evacuar a las personas.

El documento en el que se basa un ingeniero en el campo es el manual de mantenimiento. Este documento explica cómo realizar el mantenimiento y, sobre todo, proporciona instrucciones sobre cómo realizar estas tareas de forma segura. Hoy en día, una de las características clave es el uso de una evaluación de riesgos de tareas o una evaluación de riesgos de última hora. El ingeniero debe revisar si la tarea a realizar se puede realizar de forma segura.

Lo mismo se aplica a la realización de inspecciones. Es tarea del inspector verificar que el ascensor sea seguro. Todas las pruebas requeridas deben realizarse desde el rellano y el resultado debe ser monitoreado desde una pantalla. Normalmente, no hay una vista directa de la máquina. Solo la primera generación de elevadores MRL tenía una ventana en el controlador para mirar la máquina, pero el valor agregado era limitado.

¿Cuál es la tarea del fabricante y diseñador? El ascensor debe cumplir con los requisitos esenciales de salud y seguridad. Estos se pueden encontrar en LD 2014 / 33EU Anexo I, ISO 8100-20 o ASME A17.7 / CSA B44.7.
De acuerdo con ISO 8100-20: 2018, al diseñar un ascensor o sus componentes, se debe realizar una revisión del uso previsto, el mal uso previsible (ver ISO 14798: 2009, Sección 4.5.5.4) y el diseño, en el que se deben realizar todos los riesgos posibles se formulan escenarios. Se debe realizar una evaluación de riesgos para averiguar qué requisitos de seguridad esenciales globales, si los hay, son aplicables al diseño. Se deben considerar todos los escenarios de riesgo que pueden ocurrir durante la operación y uso, así como durante el mantenimiento o la inspección del elevador. Como NB / AECO, es nuestra tarea asegurarnos de que esto se haga correctamente. La norma / directiva mencionada anteriormente establece que se deben proporcionar instrucciones para realizar las tareas necesarias para mantener seguro el ascensor.

EN 81-20 y A17.1 / B44 describen lo que debe probarse durante la inspección inicial. Estas tareas deben realizarse desde un lugar seguro y los resultados de las pruebas deben verificarse. Las pruebas periódicas en Europa dependen de las normativas locales, pero las pruebas iniciales se pueden utilizar como directrices.

Medios alternativos de suspensión

Otro gran avance en la industria de los ascensores es la introducción de correas. Las correas tienen una gran ventaja: debido a su mínimo espesor, se pueden utilizar poleas de menor diámetro. Esto ahorra espacio en el hueco del ascensor. Se muestra una línea de tiempo del desarrollo de medios de suspensión alternativos:

• 1999: Otis presenta el cinturón GEN2. Otis presentó su nuevo tipo de medio de suspensión en combinación con su elevador MRL, GEN2. En lugar de cables de acero normales, que tienen un grosor de 8 o 10 mm, se hizo una correa básicamente separando el cable estándar y colocando los hilos individuales uno al lado del otro y recubriéndolos con poliuretano.
• 2000: Schindler anuncia su cuerda de fibra de aramida. Esta cuerda tiene una capa exterior de poliuretano. En el interior hay varias fibras de aramida (140,000). En comparación con los cables de acero, los cables de aramida son cuatro veces más ligeros y tienen una vida útil cuatro veces mayor. Debido a la construcción ligera de las cuerdas, se pueden alcanzar alturas de recorrido de más de 1,000 m. El peso ligero también significa que las máquinas pueden ser mucho más pequeñas, porque la masa en movimiento total es menor.
• 2004: thyssenkrupp presenta la cuerda K-Core. En América del Norte, thyssenkrupp introdujo cuerdas de Kevlar® en su elevador ISIS MRL. Estos eran similares en construcción a las cuerdas de aramida.
• 2007: Seattle Children's Hospital, accidente en un hospital infantil en Seattle en octubre. Las cuerdas de Kevlar del elevador de ISIS resultaron gravemente dañadas y se rompieron, lo que provocó una caída libre del automóvil y la activación de los seguros. Muchos, si no todos, los cables de Kevlar han sido reemplazados desde entonces por cables de acero convencionales.
• 2008: Schindler anuncia su Suspension Traction Media (STM).
• Esta es la segunda innovación de Schindler después de la cuerda de aramida. STM tiene cordones de acero recubiertos con material de poliuretano.
• 2010: ASME publica A17.6. Sobre la base de la experiencia de los fabricantes de elevadores y cables, se desarrolló un estándar para el uso seguro de cables de acero, cables de aramida y correas de acero con revestimiento elastomérico.
• 2013: KONE presenta UltraRope^TM, que tiene los mismos objetivos que la cuerda de aramida. Contradiciendo su nombre, UltraRope es un cinturón. El cinturón consta de cuatro barras de fibra de carbono. Debido a la construcción ligera, se pueden alcanzar alturas de recorrido de más de 1,000 m.
• 2018: thyssenkrupp presenta cinturones en su nuevo producto EVO. Los cables de acero se han utilizado desde los primeros días de los ascensores.

Incluso los requisitos de seguridad para cuerdas en A17.1 se remontan a los primeros años del código. Los requisitos de inspección y descarte se describen en estándares industriales específicos. Todos estos nuevos tipos de medios de suspensión tienen una capa exterior de poliuretano en diferentes colores. No existen estándares. Entonces, la gran pregunta es: ¿Cuándo es necesario reemplazar estos nuevos tipos de cinturones / cuerdas para garantizar la seguridad de los pasajeros del ascensor?

Lo que la mayoría de estos productos tienen en común es que han sido certificados por un NB y, posteriormente, por una AECO. Durante esta certificación, se debe demostrar un nivel de seguridad igual. El nivel de seguridad lo establece básicamente el estándar o norma vigente en ese momento.

Estos productos no estaban cubiertos por esta norma. Hoy en día, las correas aún no están cubiertas por la última versión de la norma de ascensores en Europa, EN 81-20. Sin embargo, se está trabajando y es probable que, en unos años, estos medios alternativos de suspensión estén cubiertos por la norma EN 81-20. Uno de los criterios a probar durante la certificación es cuándo reemplazar los medios de suspensión. Otis introdujo el Pulse para evitar el reemplazo cada cinco años (un criterio original en el primer certificado). Schindler tenía elementos de fibra de carbono en su cuerda de aramida para proporcionar información sobre el desgaste. UltraRope está hecho de fibras de carbono, por lo que KONE también mide el desgaste de la cuerda. Los STM de Schindler tienen interruptores de correa floja, que no cubren el desgaste.

Schindler y thyssenkrupp probaron las correas y contaron el número de dobleces y viajes para crear una correlación entre la resistencia a la rotura restante y el número de viajes / dobleces. El controlador realiza un seguimiento del número de viajes e informa al ingeniero de mantenimiento cuándo reemplazar las correas. Si esto no se realiza a tiempo, el controlador apaga el ascensor.

PESO

La introducción de PESS en ascensores todavía es bastante nueva. Algunos fabricantes han introducido unidades que incluyen algunos componentes electrónicos, pero no todas se consideran PESS. KONE presentó el primer PESS completo para un sistema de ascensor completo. thyssenkrupp presentó PESS con su innovador sistema de ascensores TWIN, que tiene dos cabinas que operan de forma independiente en una sola caja y comparten los mismos rieles de guía. Estos sistemas deben considerarse cajas negras con entradas y salidas de seguridad. La norma a seguir es la IEC 61508, que consta de siete partes que explican cómo diseñar y evaluar un sistema de seguridad. También explica cuándo es necesario certificar el sistema, pero, según el LD, todos los PESS deben estar certificados por un NB.

Certificación

En todo el mundo, cuando el diseño de un ascensor se desvía del estándar local, el fabricante debe pedir permiso para instalarlo. Los estándares no pueden seguir el ritmo del desarrollo de nuevos diseños de ascensores.
Al realizar una certificación, Liftinstituut y otros organismos notificados miran el producto no solo desde el punto de vista de la seguridad, sino también cómo mantener la instalación segura y en funcionamiento durante la vida útil del ascensor. El LD establece una vida útil mínima del ascensor de 10 años, o básicamente establece que toda la documentación debe ser conservada por el fabricante / instalador durante un mínimo de 10 años. Actualmente, NB debe conservar los documentos relacionados con la certificación durante un mínimo de 15 años. Liftinstituut todavía tiene casi todos los documentos relacionados con nuestras certificaciones.

Entonces, ¿qué está certificado? El elevador o el componente en sí, por supuesto, pero los manuales también son esenciales. Para los ascensores MRL, los manuales deben explicar cómo realizar el mantenimiento de forma segura y cómo inspeccionar el ascensor. Para los medios de suspensión alternativos, el mantenimiento implica una inspección visual para detectar daños en el revestimiento de poliuretano o signos de deformación. El reemplazo normalmente tiene lugar cuando el daño a los medios de suspensión es lo suficientemente significativo o el controlador le dice al técnico que reemplace los medios de suspensión. Esto puede basarse en un valor medido por un sistema electrónico o en una serie de viajes y / o curvas.

Para los controladores y / o variadores PESS, es complicado, porque, como se dijo anteriormente, se mira una caja negra. El sistema tiene autopruebas integradas para verificar su correcto funcionamiento. El sistema normalmente tiene un modo de prueba especial para permitir que se pruebe el ascensor. Durante las pruebas, permitirá puentear ciertos contactos de seguridad sin utilizar un puente real. Esto mejora la seguridad porque el puente se produce solo en el modo de prueba y, normalmente, solo una vez durante la prueba real. Un ingeniero debe confiar plenamente en las lecturas del sistema. Por tanto, una certificación es fundamental. Durante la certificación, se probarán todos los posibles fallos y combinaciones extrañas.

Mantenibilidad e inspeccionabilidad

Desarrollar un nuevo ascensor es una cosa. Para mantenerlo funcionando en buen estado se requiere un mantenimiento e inspección regulares. Con los ascensores estándar, el principio básico del producto es similar, lo que significa que el mantenimiento de un ascensor KONE y un Otis no son tan diferentes. Un ingeniero que sepa leer un diagrama eléctrico y tenga conocimientos básicos de mecánica podría recorrer un largo camino.

Hoy en día, con todos los diseños diferentes, se necesitan ingenieros electrónicos para manejar el controlador, y se necesitan científicos de materiales para verificar el estado de los nuevos medios de suspensión, a menos que, por supuesto, el manual de mantenimiento y el manual de inspección le permitan hacerlo, ya que ellos deberían. Además de la complejidad de los ascensores nuevos en la actualidad, hay algunas otras cosas que complican su mantenimiento y / o inspección:

• Todos los sistemas nuevos están patentados para evitar que se copien. Por otro lado, el secreto se ha ido, porque las solicitudes de patentes son públicas, por lo que todos saben lo que los demás están desarrollando. Esta protección del producto también se aplica a los manuales, por lo que la información se comparte solo cuando sea necesario.
• La complejidad del mercado de los ascensores: la mantenibilidad no es una gran preocupación para el comprador inicial. El nivel de precios es un parámetro decisivo más importante. Por lo tanto, las empresas de ascensores reducen el precio de venta y tratan de compensar sus pérdidas en los contratos de mantenimiento.
• Debido a que la competencia en el mercado de ascensores es feroz, las empresas buscan formas de vincular a sus clientes con su producto. Para mantener los contratos de mantenimiento, las empresas tienen que desarrollar ascensores que solo pueden ser mantenidos por su empresa de mantenimiento.

Aún así, los propietarios grandes y pequeños con varias marcas de ascensores quieren utilizar una empresa de mantenimiento. Esto significa que los ascensores son mantenidos por una empresa diferente del proveedor original. Si la empresa de mantenimiento cambia, la primera estrategia local de la empresa de mantenimiento original es eliminar todos los manuales y la información adicional del ascensor. Estos documentos pertenecen oficialmente al propietario: ha pagado el ascensor, incluyendo todos los trámites correspondientes. Para características especiales o productos innovadores, estos documentos son esenciales para realizar un mantenimiento e inspecciones correctos y seguros.

Conclusión

Durante los últimos 25 años, los diseños de ascensores han cambiado. Se introdujeron nuevos productos para complacer al comprador. Los elevadores MRL redujeron el espacio para la cabeza del hueco del ascensor, los nuevos medios de suspensión permitieron diámetros de polea más pequeños y redujeron la profundidad requerida del pozo con elevadores colgantes. Esto, a su vez, redujo los niveles de energía debido a la menor relación de peso.

Para los ingenieros e inspectores de mantenimiento, los trabajos se han vuelto mucho más complicados. Ambos ahora tienen que conocer muchos productos diferentes. Estas personas necesitan información para realizar sus tareas. El método correcto para proporcionar esta información es un manual, preferiblemente una versión en papel (no un CD o una unidad USB que se pueda guardar en un armario). También necesitan asegurarse de que, si cambia la empresa de mantenimiento, esta información se queda en el ascensor.

Referencias

[1] liftinstituut.com
[2] asme.org
[3] kone.com
[4] otis.com
[5] schindler.com
[6] thyssenkruppelevator.com