Tecnologías innovadoras que mejoran la seguridad de los pasajeros en las escaleras mecánicas

El autor analiza en profundidad estas tecnologías y cómo funcionan.

Este artículo se presentó por primera vez en el 15.º Simposio sobre tecnologías de ascensores y escaleras mecánicas en septiembre de 2024 y se publicó en Biblioteca de ascensores y escaleras mecánicas.

Keywords: Escaleras mecánicas, accidentes, caídas, atrapamientos, tecnologías

Resumen

Las nuevas tecnologías, como los variadores de frecuencia, pueden mejorar enormemente la seguridad de los pasajeros en las escaleras mecánicas. Se explican estas tecnologías y cómo funcionan.

Además, se exploran los dispositivos y procedimientos existentes requeridos por el código ASME A17.1 pero no requeridos por BS EN 115 que pueden reducir en gran medida la frecuencia de ocurrencia de atrapamientos, así como la gravedad del daño causado por los atrapamientos.

1. Introducción

Los accidentes en las escaleras mecánicas son algo frecuente. [1] A menudo, estos accidentes provocan lesiones a los pasajeros. Aunque la mayoría de las lesiones son leves, también pueden producirse lesiones graves. Algunas lesiones pueden cambiar la vida y, en ocasiones, acabar con ella.

La mayoría de los accidentes se dividen en dos categorías generales:^{: [1]}

1. Caídas
2. Atrapamientos

Se explicarán estas dos categorías junto con cómo tanto la probabilidad de ocurrencia como la gravedad del daño de estas dos categorías pueden reducirse significativamente mediante la aplicación de nuevas tecnologías.

2. Tipos de accidentes

2.1 caídas

Las caídas ocurren con mayor frecuencia cuando los pasajeros suben a una escalera mecánica. La transición de caminar a estar de pie en un escalón de la escalera mecánica puede ser difícil, en particular para los pasajeros mayores.^{[ 2 ]}

Las caídas también ocurren cuando los escalones pasan de estar nivelados a estar inclinados. Es durante esta transición que los pasajeros cuyos pies están colocados en más de un escalón pueden caerse. Además, si un pasajero lleva equipaje, el desplazamiento del mismo puede provocar que el pasajero se caiga. En lugares donde los pasajeros suelen llevar su equipaje en la escalera mecánica, como aeropuertos o centros de tránsito, el equipaje es el responsable de la mayoría de las caídas en las escaleras mecánicas.^{[ 1 ]}

La mayoría de las caídas de escaleras mecánicas afectan a pasajeros mayores de 65 años.^{[ 2 ]} Esto se atribuye a una reducción de la capacidad cognitiva.^{[ 2 ]}

La mayoría de las caídas en las escaleras mecánicas de los aeropuertos son de mujeres, lo que convierte a las mujeres mayores en un grupo de riesgo.^{[ 1 ]}

2.2 Trampas

Las trampas adoptan muchas formas, como las siguientes:

• Atrapamiento sin lesiones. Un atrapamiento sin lesiones puede implicar que un cordón de zapato u otra prenda de vestir quede atrapado.
• Lesión leve. Una lesión leve suele implicar que una parte del cuerpo quede atrapada, pero la escalera mecánica se detiene antes de que la parte del cuerpo impacte contra la placa de peine.
• Lesiones graves. Estas lesiones suelen comenzar como atrapamientos leves que continúan a lo largo de la escalera mecánica hasta que la parte del cuerpo impacta la placa del peine, lo que provoca lesiones que pueden cambiar la vida. Nota: Una lesión que puede cambiar la vida puede implicar una amputación o un deterioro permanente de la función.
• Lesión mortal. Una forma muy poco frecuente de atrapamiento que se produce cuando la escalera mecánica causa un aplastamiento grave o una amputación.

3. Evaluación y reducción de riesgos

La evaluación de riesgos implica evaluar los peligros que causan daños a las personas, la propiedad o el medio ambiente y determinar su probabilidad de ocurrencia y la gravedad del daño debido a un evento dañino.

La reducción del riesgo implica reducir:

• La probabilidad de ocurrencia
• La gravedad del daño
• Tanto la probabilidad de ocurrencia como la gravedad del daño

ISO 14798 2009-03-01 Ascensores, escaleras mecánicas y pasillos móviles. Metodología de evaluación y reducción de riesgos, es una norma que describe cómo evaluar los peligros en la industria de los ascensores.^{[ 3 ]}

Los daños causados ​​por caídas y atrapamientos se pueden reducir aplicando nuevas tecnologías y aplicando prácticas requeridas por el código ASME A17.1 que no son requeridas por BS EN 115-1.^{[ 4,5 ]}

4. Reducción de caídas 

4.1 Variadores de velocidad

Los variadores de velocidad pueden reducir las caídas por las siguientes razones:

• Fallo en los frenos
• Paradas bruscas
• Congestión
• Embarque y desembarque
• Velocidad

Fallo de frenos: La falla del freno ocurre cuando el freno mecánico no puede detener la banda de escalones después de que un evento de emergencia haya hecho que se aplique el freno y se desconecte la energía del motor. Esto puede suceder cuando una escalera mecánica completamente cargada que se desplaza en dirección descendente realiza una parada de emergencia. El resultado es una acumulación de cuerpos en el rellano inferior de la escalera mecánica.

La tasa máxima de desaceleración para un sistema de frenado de escalera mecánica está definida por la norma BS EN 115 como 1.0 m/s.² y 0.91m/s² por ASME A17.1.^{[ 5,4 ]}

El mismo freno mecánico debe detener una escalera mecánica completamente cargada que se desplaza tanto en dirección ascendente como descendente con la misma tasa de desaceleración máxima. El freno debe disipar la energía cinética de la carga en movimiento y el cambio en la energía potencial de una carga que se desplaza en dirección descendente.

El freno mecánico pierde parte de su material de fricción cada vez que se aplica el freno. Para retirar una escalera mecánica del servicio, se puede utilizar el botón de parada en lugar del interruptor de encendido y apagado, lo que provoca el desgaste del freno.

Las escaleras mecánicas con un desnivel superior a 6 m en la mayoría de los casos deben estar equipadas con un freno auxiliar para reducir la probabilidad de que se produzca un fallo en el freno.^{[ 4,5 ]}

El frenado dinámico con motor de accionamiento y variador de velocidad permite detener por completo una escalera mecánica mediante accionamiento eléctrico. A continuación, se aplica el freno mecánico como freno de retención. Esta operación no produce desgaste en las pastillas ni en las zapatas de freno.

Si una escalera mecánica está equipada con un sistema de frenado dinámico, el código ASME A17.1 no requiere un freno auxiliar cuando la elevación supera los 6 m.^{[ 4 ]}

Paradas bruscas: Las paradas bruscas se producen cuando la aplicación del freno mecánico hace que la banda de peldaños de la escalera mecánica se detenga con una sacudida y una tasa de desaceleración elevadas. Estas tasas elevadas pueden deberse a una combinación de la carga de la escalera mecánica y el ajuste del freno.

Una parada brusca suele provocar que los pasajeros caigan en la dirección de la escalera mecánica. Si la escalera mecánica se desplaza hacia abajo, la caída de una sola persona sobre el pasajero que va delante puede provocar una caída por “efecto dominó” en la que se vean implicadas varias personas.

Los sistemas de frenado dinámico utilizan un sistema de control de circuito cerrado para proporcionar perfiles de desaceleración y de velocidad de sacudidas que no se ven afectados por los ajustes de carga o de freno. La velocidad de aceleración a menudo se puede configurar por debajo del máximo requerido por el código. Para obtener más detalles, consulte la Figura I-17.1 de ASME A15, Lógica de frenado dinámico de escaleras mecánicas y pasillos móviles.

Congestión: La congestión puede producirse en el extremo de salida de una escalera mecánica cuando los pasajeros, después de descender de la escalera mecánica, se detienen en el área frente a la misma en lugar de continuar. Esto suele ocurrir cuando los pasajeros se detienen para revisar sus teléfonos móviles en busca de mensajes.

Este tipo de congestión puede provocar que los pasajeros que intentan salir de una escalera mecánica choquen con otros pasajeros, se caigan e incluso resulten heridos. 

Los dispositivos de reconocimiento de patrones de IA pueden detectar la congestión y hacer que el variador de velocidad reduzca la velocidad de la escalera mecánica para reducir la tasa de llegadas al final de la misma. El dispositivo de IA también podría invocar un anuncio de alerta audible al final de la escalera mecánica. Se podría pensar en esto como un "empujón de escalera mecánica".

Subir y bajar: Muchas caídas ocurren durante el subir y bajar de las escaleras mecánicas debido al esfuerzo adicional que se requiere para pasar de caminar a estar de pie en una escalera mecánica y de estar de pie en un escalón a caminar nuevamente.^{[ 2 ]}

Velocidad: Un estudio para determinar las causas de los accidentes con lesiones en el metro de Guangzhou descubrió que la mayoría de los accidentes por caídas ocurrieron entre el final de la hora punta de la mañana y el comienzo de la hora punta de la tarde.[6] En un principio, esto puede parecer contradictorio. Sin embargo, este es el período en el que los pasajeros mayores jubilados y las madres que no trabajan con niños utilizan el metro. El estudio sugirió reducir la velocidad de las escaleras mecánicas durante este período de menor tráfico para dar a los pasajeros mayores y menos ágiles y a los distraídos atendiendo a los niños más tiempo para subir. La velocidad también podría reducirse cuando un pasajero que requiere una velocidad más lenta sea detectado por IA.

La modulación de la velocidad de una escalera mecánica mediante un variador de velocidad es una operación sencilla. Además, este método no afecta negativamente al control del tráfico y tiene un impacto positivo mínimo en el consumo de energía y la vida útil del equipo.

4.2 Requisitos del código ASME A17.1 y BS EN 115-1

Tasa de desaceleración: La tasa máxima de desaceleración durante el frenado requerida:

BS EN 115-1: 1.0 m/s²

ASME A17.1: 0.91 m/s²

Una tasa de desaceleración más baja tiene menos probabilidades de provocar caídas.

Velocidad: La velocidad máxima de paso permitida para escaleras mecánicas con una inclinación de 30⁰:

BS EN 115-1: 0.75 m/s

ASME A17.1: 0.5 m/s

La mayor velocidad hace que la transición de caminar a andar en bicicleta sea más difícil, en particular para los pasajeros mayores. La mayor velocidad provoca más caídas.

Ángulo de inclinación: El ángulo de inclinación máximo permitido es:

BS EN 115-1: 35⁰

ASME A17.1: 30⁰

5. Trampas

5.1 Reducción de la probabilidad de ocurrencia

Se ha comprobado que la probabilidad de que se produzcan atrapamientos en escalones o faldones es proporcional al tamaño del espacio entre el faldón y el escalón y al coeficiente de fricción del calzado que se desliza sobre el panel del faldón.^{[ 7 ]} Los dos factores, espacio libre y coeficiente de fricción, son aditivos.

El índice, elaborado por la consultora Arthur D. Little,^{[ 8 ]} Combina estos dos factores y establece el valor máximo de este índice en 0.25 cuando se instalan deflectores de faldón. Pruebas exhaustivas han demostrado que la probabilidad de que se produzcan atrapamientos en los escalones o faldones se reduce significativamente cuando el valor del índice se mantiene por debajo de 0.25. 

El código ASME recomienda que este índice se pruebe anualmente, se ajuste el espacio y se reacondicione la superficie del faldón para mantener este índice por debajo de 0.25.[4]

5.2 Reducción de la gravedad del daño

Guía de pasos: La norma BS EN 115 permite un espacio máximo entre cada lado de un escalón y el faldón de 4 mm y un espacio total combinado en ambos lados del escalón de 7 mm.[5] Estos espacios se miden estáticamente. 

Los escalones pueden moverse ligeramente de un lado a otro. Los escalones pueden moverse en lo que se conoce como la “banda muerta del escalón”. Una medición de espacio estático no considera la banda muerta del escalón.

Los paneles de faldón no son totalmente rígidos. Cuando se aplica una fuerza sobre un panel de faldón, este se deforma.

La norma ASME A17.1-2022 define que el espacio máximo entre el escalón y el faldón no debe ser mayor de 5 mm cuando se aplica una fuerza de 110 N entre el faldón y el escalón. Esta medida se conoce como medición de “espacio cargado”.[4] Esta es una medición más agresiva que la medición requerida por la norma BS EN 115 porque considera tanto el movimiento de los escalones en la banda muerta como la deflexión del faldón.

Dispositivos de obstrucción de faldones: El código ASME A17.1-2022, Sección 6.1.6.3.6 requiere la instalación de dispositivos de obstrucción de faldón.^{[ 4 ]} Estos dispositivos son interruptores ubicados en el punto donde el escalón se vuelve plano a medida que se aproxima a la placa del peine.

Si estos interruptores detectan un objeto, como un pie o una mano, atrapado entre el escalón y el faldón lateral, detendrán la escalera mecánica antes de que el objeto impacte la placa de peine. Cuando se produce un atrapamiento, si la escalera mecánica se detiene antes de que la mano o el pie atrapado impacte la placa de peine, las lesiones suelen ser menores. Sin embargo, si la mano o el pie impactan la placa de peine, las lesiones suelen cambiar la vida. Un variador de velocidad con frenado dinámico puede desarrollar la tasa de desaceleración mínima necesaria para detener la banda del escalón antes de que la mano o el pie atrapado impacte la placa de peine.

El Código de prácticas de Hong Kong sobre el diseño y la construcción de ascensores y escaleras mecánicas, edición 2021, sección E, parte 4, 5.5.3.4e, exige componentes similares llamados dispositivos de detección.[9] Este código también exige dispositivos de detección a lo largo de la parte inclinada de la escalera mecánica.

La norma BS EN 115-1 no requiere dispositivos de obstrucción de faldón.^{[ 5 ]}

Dispositivo de empuje escalonado: el código ASME A17.1-2022, Sección 6.1.6.3.9, requiere la instalación de un dispositivo de empuje escalonado.^{[ 4 ]}

Cuando un objeto, como un zapato o una bota, queda atrapado entre un escalón y la contrahuella del escalón adyacente, el objeto hace que uno de los escalones se eleve por encima de su posición normal o que uno de los escalones sea forzado a descender por debajo de su posición normal. 

Un dispositivo de elevación de escalones es un interruptor que detendrá la escalera mecánica antes de que el escalón elevado y el objeto atrapado impacten la placa de peine. Al igual que con los atrapamientos en faldones o escalones laterales, detener la escalera mecánica antes de que el objeto, el calzado o la parte del cuerpo impacten la placa de peine reduce la gravedad del daño.

La norma BS EN 115-1 no requiere dispositivos de empuje ascendente.^{[ 5 ]}

Un dispositivo de nivel de escalón, un interruptor que detiene la escalera mecánica si un escalón se ve obligado a bajar debido a un atrapamiento, es un requisito tanto de la norma BS EN 115 como de la ASME A17.1.^{[ 4,5 ]}

Tanto el dispositivo de nivelación de escalones como el dispositivo de empuje de escalones evitan que un escalón desplazado colisione con la placa de peine. Este tipo de colisión, conocida comúnmente como “amontonamiento de escalones”, puede causar daños considerables a la escalera mecánica y, a menudo, provocar lesiones a los pasajeros.

6. Conclusiones

La frecuencia de ocurrencia y la gravedad de los daños causados ​​por incidentes en escaleras mecánicas se pueden reducir al equiparlas con variadores de velocidad de circuito cerrado y adoptar partes del código ASME A17.1:2022.

Los variadores de velocidad de circuito cerrado deben realizar las siguientes funciones:

• El frenado dinámico
• Velocidad de paso en función del nivel de tráfico
• Reducción de la velocidad cuando se produce congestión en el aterrizaje

Las siguientes secciones del código ASME A17.1:2022 deben incorporarse a la norma BS EN 115-1:

• 6.1.3.3.5 Espacio cargado entre el faldón y el escalón
• 6.1.3.3.9 Índice de rendimiento de escalones/faldones
• 6.1.6.3.6 Dispositivo de obstrucción del faldón de la escalera mecánica
• 6.1.6.3.9 Dispositivo de empuje ascendente
• 6.1.4.1 Límites de velocidad
• 6.1.5.3.1.c Freno de la máquina de accionamiento de la escalera mecánica
• 6.1.3.1 Ángulo de inclinación

Referencias

^{[ 1 ]} Hunter-Zaworski, K., y Hunter-Zaworski, K. (2020). Escalator Falls. Washington, DC: Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina

^{[ 2 ]} Beards, P., Hunt, R., Dicks, M. y Rigby, N. (2020). Informe del proyecto de investigación sobre escaleras mecánicas compartidas. Health and Safety Executive/Universidad de Portsmouth.

^{[ 3 ]} British Standards Institute. (2013). BS EN ISO 14798:2013 Lifts (elevators), escalators and moving walks - Risk assessment and reduction methodology. British Standards Ltd.

^{[ 4 ]} Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos, (2022), Código de seguridad para ascensores y escaleras mecánicas A17.1/CSA B44

^{[ 5 ]} Instituto Británico de Normas (2017). BS EN 115-1:2017 Seguridad de escaleras mecánicas y pasillos móviles Parte 1: Construcción e instalación. BSI Standards Ltd.

^{[ 6 ]} Xing, Y., Chen, SZ y Lu, J. (2020). Análisis de los factores que influyen en las lesiones relacionadas con las escaleras mecánicas en estaciones de metro según redes bayesianas: un estudio de caso en China. Revista internacional de investigación medioambiental y salud pública. doi:10.3390/ijerph17020481.

^{[ 7 ]} Smith, K. (2019, diciembre). Prueba de índice de rendimiento de escalón / faldónELEVATOR WORLD, págs. 63-68. Recuperado el 9 de febrero de 2024 de elevatorbooks.com/wp-content/uploads/2019/12/EW1219.pdf

^{[ 8 ]} Arthur D. Little. (4 de marzo de 2024). Arthur D. Little. Recuperado de adlittle.com/en/about 

^{[ 9 ]} EMSD. (2021). Código de prácticas sobre el diseño y la construcción de ascensores y escaleras mecánicas. Hong Kong: EMSD Gobierno de Hong Kong.