Tiempo de rendimiento de elevación

El tiempo de funcionamiento es una medida de cuánto tarda un ascensor en viajar entre dos pisos, incluida la apertura y el cierre de las puertas. El tiempo de ejecución tiene un efecto importante en la capacidad de manipulación y los tiempos de espera de los pasajeros. El tiempo de rendimiento se puede modelar en análisis y simulación de tráfico mediante la aplicación de cinemática de elevación. Las fórmulas se pueden utilizar para calcular los tiempos de viaje y trazar la distancia recorrida, la velocidad, la aceleración y el tirón contra el tiempo. Las mediciones de estos parámetros se pueden derivar de las lecturas del acelerómetro. Las mediciones de los retrasos de inicio y nivelación son más difíciles de realizar, pero son necesarias para modelar completamente un viaje de elevación. Las mediciones del sitio y la cinemática de elevación ideal se representan juntas para su comparación. Las suposiciones de tiempo de rendimiento que se suelen hacer en el análisis y la simulación del tráfico de ascensores se comparan con las mediciones del sitio. La diferencia entre los tiempos de rendimiento supuestos y la medición se considera en el contexto de su impacto en la capacidad de manipulación y los tiempos de espera. Se hacen propuestas que ayudan a los diseñadores a evitar discrepancias que comprometan el diseño del tráfico.

Lista de símbolos

• a Aceleración (m / s²)
• d Distancia de viaje de elevación (d)
• j Jerk (m / s³)
• T Tiempo de ejecución (s)
• T (d) Tiempo de ejecución para la distancia de vuelo d (s)
• t_a   Tiempo (s) de apertura de puerta avanzado
• t_c    Hora de cierre de la puerta (s)
• t_f(1) Tiempo (s) de vuelo en un solo piso
• t_f(d) Tiempo de vuelo para la distancia de viaje d (s)
• t_o    Hora de apertura de la puerta (s)
• t_sd   Tiempo de retardo de inicio (s)
• v Velocidad nominal (m / s)

Introducción

Para que el análisis de tráfico y los resultados de la simulación sean realistas, debemos basar nuestros cálculos en tiempos de rendimiento alcanzables, especificar el rendimiento requerido en los documentos de licitación y medir la instalación para garantizar que se esté obteniendo el rendimiento necesario.

En las décadas de 1960 y 1970, una importante empresa de ascensores tenía una definición de tiempo de ejecución, "inicio de puertas cerca de puertas abiertas en tres cuartos en el siguiente piso". Para una altura de piso a piso de 3.5 a 4 m, un tiempo de menos de 9 s. se esperaba para un aumento de alto rendimiento. La Guía D de CIBSE Sistemas de transporte en edificios La Sección 3 [1] divide el tiempo de ejecución en cinco componentes:

En el Manual de tráfico de ascensores [2], la Dra. Gina Barney define el tiempo de apertura de la puerta como "un período de tiempo medido desde el instante en que las puertas del automóvil comienzan a abrirse hasta que se abren 800 mm". Al igual que Otis, Barney reconoce que en el análisis del tráfico, desde la perspectiva del pasajero, los pasajeros pueden comenzar a subir y bajar de los ascensores antes de que las puertas estén completamente abiertas. El tiempo de rendimiento descrito anteriormente ofrece una buena imagen general del rendimiento de elevación y se puede medir simplemente con un cronómetro. Sin embargo, sus limitaciones son:

1. El tiempo de actuación de un mismo equipo será diferente según la altura del suelo.
2. El tiempo de rendimiento no se puede aplicar en la simulación, ya que el tiempo de viaje para dos pisos no es el doble del tiempo de viaje para un solo piso.

Para superar estas limitaciones, necesitamos realizar mediciones con acelerómetro y aplicar un conocimiento de la cinemática de elevación.

Cinemática de elevación

La cinemática del ascensor es "el estudio del movimiento de una cabina de ascensor en un hueco sin referencia a la masa o la fuerza". Estamos estudiando cómo se mueve el ascensor y no, por ejemplo, las implicaciones del tamaño de la cabina en el motor del ascensor.

El tiempo que tarda un elevador en viajar entre dos pisos está limitado por la velocidad nominal, la aceleración y el tirón. El tirón es la tasa de cambio de aceleración, es decir, cuando un ascensor acelera no acelera a la misma tasa todo el tiempo, se necesita tiempo para aumentar y disminuir hasta la aceleración nominal. 

Los seres humanos son sensibles a la aceleración y las sacudidas y pueden sentir incomodidad si cualquiera de ellos es demasiado alto. No somos sensibles a la velocidad de elevación, excepto en ascensores de muy alta velocidad donde el cambio en la presión atmosférica, particularmente durante el descenso, puede causar incomodidad.

Se pueden derivar fórmulas [3] para trazar la distancia, la velocidad, la aceleración y el tirón contra el tiempo. Los accionamientos de velocidad variable controlados por microprocesador se pueden programar para que coincidan muy de cerca con estos perfiles. Las parcelas se ven diferentes según el viaje; opciones A, B y C como se muestra en la Figura 1.

Para la opción A, el elevador alcanza la velocidad máxima, viaja a esta velocidad durante algún tiempo y luego vuelve a reducir la velocidad. Las parcelas son típicas de un ascensor que recorre varios pisos. Para la opción B, el elevador no alcanza la velocidad máxima. Las parcelas son típicas de un ascensor de alta velocidad que viaja un piso; no hay tiempo suficiente para alcanzar la velocidad nominal antes de que el automóvil deba comenzar a reducir la velocidad nuevamente. Para la opción C, el elevador ni siquiera tiene tiempo de alcanzar la aceleración completa. Esto es representativo de una operación de nivelación, por lo que normalmente no se vería en las mediciones de rendimiento de elevación.

Medición del rendimiento de elevación

Equipos

Hay una serie de herramientas de rendimiento de elevación que ayudarán a medir la velocidad de elevación, la aceleración y la sacudida [4-5]. Medir el retardo de inicio y la apertura avanzada de la puerta es más difícil, por lo que hemos desarrollado nuestra propia herramienta de rendimiento [6], que integra mediciones de tiempo y acelerómetro, luego utiliza algoritmos de software para interpretar estas mediciones directamente. 

Procedimiento de medición

Con el acelerómetro colocado en el piso de la cabina del ascensor, los puntos de medición se activan cuando:

1. las puertas comienzan a cerrarse en el piso
2. las puertas están completamente cerradas
3. las puertas comienzan a abrirse en el piso de destino
4. puertas completamente abiertas en el piso de destino

El acelerómetro está tomando medidas continuamente durante todo el período, por lo que, por ejemplo, podemos calcular el retraso de inicio ya que el software sabe cuándo se han cerrado las puertas y cuándo comienza a moverse el automóvil.

Observaciones generales

Tenga en cuenta que hemos optado por medir el tiempo de la puerta hasta que las puertas estén completamente abiertas en lugar de tres cuartos u 800 mm abiertas. Esto nos brinda opciones mejoradas, aunque más complejas, para mejorar nuestro modelado de los tiempos de permanencia en las puertas y los tiempos de transferencia de pasajeros. Actualmente, cuando la transferencia de pasajeros ocurre mientras las puertas aún se están abriendo, lo reflejaríamos en los supuestos y cálculos del tiempo de transferencia de pasajeros.

En algunas instalaciones, las puertas de los coches terminan de cerrarse poco después de las puertas de rellano. Nuestra medición del tiempo de cierre de la puerta finaliza cuando las puertas del automóvil están completamente cerradas. En el instante en que las puertas del automóvil están completamente cerradas, comenzamos nuestra medición del retraso de inicio. Una observación válida es que si las puertas del automóvil terminan de cerrarse después de las puertas de rellano, es más fácil obtener un retraso de inicio bajo ya que los enclavamientos de las puertas de rellano se realizan antes de que finalice el tiempo de cierre de la puerta. Este retraso en el cierre de las puertas de la cabina se ha observado en las instalaciones en las que hemos observado un retraso cero en el arranque del motor. Para minimizar la demora en el arranque, algunos equipos aprietan previamente el motor y levantan el freno antes de que las puertas estén completamente cerradas. La comodidad de conducción se ha vuelto más importante en los últimos años. Esto ha resultado en el uso de aceleraciones más bajas en algunos edificios de gran altura con ascensores de alta velocidad; Los requisitos son subjetivos y sensibles a la cultura. En el extremo económico del mercado, se han medido algunos valores de aceleración muy bajos. Esto probablemente se deba a que las aceleraciones más bajas requieren menos par, por lo que se pueden usar motores de elevación más pequeños.

Procesamiento de medidas

Como todas las mediciones del acelerómetro tienen ruido de señal, la aceleración informada dependerá de cómo filtre la señal. Sin embargo, para el análisis del rendimiento (en lugar de la comodidad), queremos modelar el viaje con la mayor precisión posible con fórmulas cinemáticas de elevación. Por lo tanto, nuestro enfoque es ajustar mejor la medición idealizada a las gráficas cinemáticas idealizadas, consulte la Figura 2. En este ejemplo, la aceleración máxima es 0.95 mps, pero la aceleración que utiliza el mejor ajuste es 0.81 mps². Este segundo valor nos da la entrada más precisa para modelar la elevación en la simulación.

Aunque los accionamientos modernos normalmente permiten que los ascensores viajen directamente al suelo, hemos medido una serie de instalaciones en las que hay un tiempo de nivelación significativo. La combinación de medidas de aceleración y tiempo permite que el software determine cuándo comienzan a abrirse las puertas en relación con el momento en que se detiene el automóvil. La Figura 7 proporciona un acercamiento al final del gráfico de velocidad. Tenga en cuenta que el retardo de nivelación y el tiempo de apertura de la puerta se superponen; en esta instalación, parte del retardo de nivelación se compensa mediante la apertura anticipada de la puerta.

El software resume los resultados, que corresponden directamente a las entradas de nuestro software de análisis y simulación de tráfico [7], consulte la Tabla 1.

Fórmulas de tiempo de rendimiento mejoradas

Como se han determinado todos los parámetros de rendimiento, ahora se puede calcular el tiempo de rendimiento, incluido el retardo de nivelación, y para un viaje de cualquier distancia. La ecuación 1 se revisa para:

La función de tiempo de viaje t_f(d) se conoce a partir de la investigación cinemática [3]:

Mediciones de desempeño

Estamos construyendo una base de datos de medidas de desempeño para:

1. mejorar la orientación de diseño de la industria para las personas que planifican instalaciones de ascensores
2. ayudar a los propietarios y consultores a evaluar el rendimiento relativo de sus instalaciones de ascensores, especialmente en el contexto de proyectos de modernización.

En esta sección se dan algunos resultados iniciales; tenemos diferentes cantidades de datos para cada gráfico, ya que las primeras técnicas de medición arrojaron solo algunos de los parámetros. Estos resultados incluyen mediciones realizadas por la consultora de ingeniería Arup; damos la bienvenida a otros a contribuir con sus medidas. Para obtener más información y los resultados más recientes, consulte nuestros sitios web sobre rendimiento de elevación [6]. Actualmente, algunos resultados son valores “pico” en lugar de valores de “mejor ajuste”; a su debido tiempo, todos los resultados se presentarán como "el mejor ajuste", ya que esto permite un modelado de simulación más preciso.

La figura 8 muestra medidas de aceleración; cada punto representa un grupo de elevación separado. Orientación de la Guía CIBSE D 2010 (1) La Tabla 3.4 está trazada en el mismo gráfico; donde CIBSE sugiere un rango, se traza el mínimo y el máximo.

La figura 9 muestra las mediciones de tirones. Las recomendaciones de la Tabla 3.4 de la Guía D de CIBSE también están trazadas.

La Figura 10 muestra las medidas de retardo de arranque del motor. La guía de CIBSE es referirse al instalador del ascensor; de lo contrario, asumir 0.5 s.

La Figura 11 muestra las medidas de nivelación del sitio hoy. Esta es una nueva variable que no se analiza en la edición actual de la Guía D de CIBSE.

Análisis de sensibilidad

Para investigar el impacto de un solo parámetro, considere una simulación de un edificio con tráfico a la hora del almuerzo, basada en el Ejemplo 4.3 de la Guía CIBSE D 2010 [1]. Esta simulación se repite para aumentar el retraso de inicio. El tiempo medio de espera y el tiempo de tránsito hasta el destino se representan en un gráfico de área apilada, Figura 12.

Para investigar el impacto en la capacidad de manejo, use un cálculo de tiempo de ida y vuelta pico ascendente para el mismo edificio, nuevamente con un retraso de arranque del motor creciente, vea la Figura 13.

Las variaciones medidas en un parámetro de tiempo de desempeño tienen un impacto importante en el tiempo de espera de los pasajeros y la capacidad de manejo; las variaciones en otros parámetros pueden tener un impacto igualmente dramático. Estas diferencias pueden comprometer el diseño del tráfico. 

Conclusiones

Las mediciones de desempeño demuestran que las pautas de desempeño de CIBSE son alcanzables y, en algunos casos, se superan. Sin embargo, también muestran que a veces el rendimiento se ve comprometido, por ejemplo, por un retraso prolongado en el arranque del motor. El impacto en el tiempo de espera, el tiempo de tránsito y la capacidad de manejo puede ser significativo; esto se demuestra con un análisis de sensibilidad.

Al planificar y especificar la instalación de un ascensor, es importante especificar los parámetros de rendimiento requeridos. Aunque especificar el tiempo de rendimiento para un tiempo de vuelo de un solo piso es un enfoque válido, nuestra recomendación es especificar todos los parámetros de rendimiento individualmente, como se enumeran en la Tabla 1. En las variaciones proporcionadas con las licitaciones, reconozca que es la combinación de todos los parámetros, en última instancia, el más importante; por ejemplo, 0.5 s. El retardo de arranque puede compensarse con puertas, que cierran 0.5 s. más rápido. Todos los parámetros deben verificarse como parte del proceso de puesta en servicio y monitorearse durante la vida útil de la instalación para garantizar que se mantenga el mejor rendimiento posible. 

Como ahora podemos medir todos los parámetros de rendimiento, si el rendimiento es deficiente, tenemos una indicación clara de lo que está fallando.

Medir el desempeño es especialmente importante cuando se considera la modernización. En algunos casos, nos encontramos con que se ha recomendado a los clientes actualizaciones del sistema de control (por ejemplo, al control de destino) en las que ajustar o actualizar el equipo para lograr mejores tiempos de rendimiento representaría un mejor valor.

Referencias
1. Guía CIBSE D: 2010 Sistemas de transporte en la edificación. Londres: The Chartered Institution of Building Services Engineers, 2010. ISBN: 987-1-906846-16-1.
2. Barney, Gina. Manual de tráfico de ascensores. Londres: Spoon Press, 2003.
3. Richard, D Peters. Cinemática de elevación ideal: derivación de fórmulas para las ecuaciones de movimiento de una elevación. Revista internacional de ingenieros de ascensores. 1996, Vol. 1,1.
PMT Physical Measurement Technologies, Inc. [en línea] www.pmtvib.com.
4. Henning GmbH & Co. KG. [En línea] www.henning-gmbh.de.
5. Peters Research Ltd. Elevar el desempeño. [En línea] www.peters-research.com/perform.
6. Peters Research Ltd. Software de simulación y análisis de tráfico elevado. [En línea] www.peters-research.com.