Modernización Innovación

El ascensor de la presa Grand Coulee, un orgulloso triunfo para Delaware Elevator y su equipo.

presentado por Delaware Elevator

La modernización integral de un sistema único de ascensores de carga y pasajeros de 1941 en la emblemática presa Grand Coulee mejoró la seguridad y la eficiencia, y adaptó el sistema a las normas vigentes ASME A17.1, de construcción y del Código Internacional de Incendios (IFC), preservando al mismo tiempo la integridad histórica del sistema dentro de un sitio histórico designado. Al servir a una enorme presa en el este del estado de Washington, en el río Coulee, el ascensor cumple una doble función crucial: transportar al personal y visitantes de la presa y mover componentes extremadamente pesados ​​de generadores hidroeléctricos (compuertas circulares) para su mantenimiento y reparación.

El desafío fundamental fue transformar un sistema complejo, operado manualmente, en una solución robusta, modernizada y fácil de usar, capaz de manejar cargas muy diversas. Como contratista de ascensores, Delaware Elevator, Inc., con sede en Salisbury, Maryland, fue una pieza clave de un equipo altamente capacitado que afrontó con éxito este desafío y cumplió con las expectativas del cliente, la Oficina de Reclamación de los Estados Unidos. Creemos que el proyecto de ascensores de la presa Grand Coulee es uno de los proyectos de modernización más complejos jamás realizados en la industria del transporte vertical (VT).

El sistema existente, reconocido por su capacidad dual de transportar tanto personal (4576 kg) como enormes compuertas hidroeléctricas circulares (20 000 kg), presentaba desafíos incomparables. Históricamente, cambiar entre estos dos modos requería un laborioso proceso manual de añadir o retirar contrapesos, lo que consumía mucho tiempo y mano de obra.

Además, el proveedor original del ascensor no distribuyó suficiente documentación técnica, lo que hizo necesaria una extensa ingeniería inversa de los componentes para integrar tecnologías modernas.

El sitio de trabajo remoto también presentó obstáculos logísticos, como patrones climáticos impredecibles a lo largo de las estaciones y recursos locales limitados. Para avanzar, la obtención de piezas históricas y modernas únicas requirió una estrategia de compras global, que apoyó el proyecto sin reservas.

La colaboración fue fundamental en esta modernización. Liderada por Delaware Elevator y con la colaboración especializada de Full Circle Group (contratista principal), ECS/VDA (consultoría de diseño), Hilliard Brake (fabricación de frenos a medida) y Motion Control Engineering (MCE) (fabricación de controladores a medida), el equipo desarrolló una solución innovadora y multifacética. Deon Young (DZ Mod) y Kelly Houlihan (DE-Simone) también contribuyeron en la fase inicial del proyecto, donde colaboraron en la demolición y el reemplazo de los componentes principales. Vertical Solutions de Spokane también desempeñó un papel clave, colaborando en algunas de las tareas críticas de instalación que requirieron mano de obra local para apoyar al equipo de Delaware Elevator.

iCONTROL Sistema de control personalizado y más

La innovación más significativa fue el sistema de control totalmente personalizado que utiliza la plataforma iCONTROL de MCE. Este software avanzado gestiona a la perfección la operación de doble capacidad del ascensor con un único contrapeso fijo, eliminando la necesidad de cambios manuales de peso. El sistema equilibra hábilmente el exceso de contrapeso durante el servicio de pasajeros con cargas pesadas, gracias a sofisticados ajustes del rectificador controlado por silicio (SCR) y un control preciso.

Otros logros técnicos incluyen la reutilización de los frenos de máquina duales existentes como frenos de polea de emergencia, actualizaciones sísmicas integrales y la instalación de nuevas puertas bipartidas horizontales y verticales con operadores modernos.

El funcionamiento del ascensor también se simplificó, con un servicio automático de pasajeros a 100 pies/min y un modo de carga dedicado y más seguro a 50 pies/min, reemplazando el anticuado control manual del reóstato.

Contexto histórico y diseño original del sistema

Para apreciar plenamente el alcance de esta modernización, es fundamental comprender el diseño original del elevador de 1941. El elevador del Bloque 31 de la presa Grand Coulee era un sistema verdaderamente único que cumplía una doble función crucial. Su capacidad certificada era de 10,000 kg a 500 m/min para transportar carga y pasajeros. Sin embargo, su función principal era el transporte de 44,000 kg de compuertas circulares para los generadores hidroeléctricos de la presa, específicamente hacia y desde los pisos dos, siete y nueve, que contaban con puertas verticales de doble hoja de alta resistencia.

El sistema original estaba accionado por dos máquinas de CC sin engranajes Otis n.° 79, que operaban con una sola polea motriz y un sistema de cableado de doble vuelta 2:1. El impresionante recorrido del elevador se extendía 110 metros hasta las profundidades de la presa, dando servicio a 11 plataformas. Si bien el funcionamiento automático estándar estaba disponible para cargas de 4576 kg (carga y manipuladores), la verdadera complejidad residía en su modo de carga dedicado de 20 000 kg. Este modo requería la instalación manual de un segundo juego de contrapesos, ubicados en los canales del foso de contrapesos, para equilibrar la carga significativamente mayor. Este complejo proceso requería un equipo de personas e impedía que el elevador transportara pasajeros en modo de carga.

Para complicar aún más la operación original, los aparejadores y el personal de la presa que cargaban carros pesados ​​(sobre rieles de carros mineros que se extendían hasta la plataforma del elevador) debían activar dispositivos mecánicos de alta resistencia para evitar el movimiento de los carros. La comunicación durante las operaciones de carga se basaba en radios, con un técnico de ascensores en la sala de máquinas controlando manualmente el movimiento del elevador mediante un reóstato, utilizando marcas de selección para estimar la altura del piso. Los rellanos restantes contaban con puertas horizontales de gran tamaño, cada una con su propio operador y un innovador operador de puerta GAL de alta resistencia, diseñado hace muchos años y ubicado dentro del muro del hueco.

Metas y Desafíos

Los objetivos generales de la modernización eran claros: adecuar todo el sistema de ascensores a las normas ASME A17.1, de construcción e IFC, mejorar la seguridad y optimizar significativamente la facilidad de uso y la eficiencia de las operaciones críticas de la presa. Lograr estos objetivos exigió superar diversos desafíos complejos, entre ellos:

• Equipo fuera de servicio durante la inspección del sitio: el ascensor no estaba operativo durante la inspección inicial del sitio, lo que restringió la recopilación de datos y obligó a confiar en datos históricos e inspecciones visuales.
• Desafíos del lugar de trabajo remoto: Ubicado en una región aislada del estado de Washington, el lugar de trabajo presentó dificultades logísticas debido al clima impredecible y los recursos locales limitados, lo que afectó la programación y la dotación de personal.
• Amplias modificaciones a los planes originales: Los descubrimientos técnicos en curso requirieron alteraciones significativas a los diseños originales durante la implementación para optimizar la funcionalidad, garantizar la seguridad y cumplir con las regulaciones.
• Abastecimiento de piezas y componentes: la dificultad de localizar piezas específicas, a menudo personalizadas, dentro del mercado estadounidense llevó a subcontratar elementos críticos a proveedores internacionales en India, Reino Unido y España, lo que requirió un estricto control de calidad.
• Consideraciones de Preservación Histórica: Al tratarse de un sitio histórico, el proyecto exigió conservar la mayor parte posible del diseño y los acabados originales, buscando un equilibrio entre la modernización y el respeto por el patrimonio. Mike Stevens, de ECS/VDA, destacó que componentes como las medidas de seguridad necesitaban ser reconstruidos, pero que las máquinas sin engranajes, bien conservadas, se conservaron tras unas exhaustivas inspecciones.
• Desarrollo de software avanzado: El aspecto más complejo fue desarrollar software avanzado para un ascensor de carga con doble funcionalidad (pasajeros y mercancías) a diferentes velocidades y modos. Esto dio como resultado lo que José Carrasco describió como el «diseño de controlador de ascensor más completo que he visto».

El sistema de transporte modernizado

El paquete de modernización, meticulosamente diseñado por ECS/VDA e implementado por Delaware Elevator con componentes clave de MCE, transformó el sistema antiguo en un recurso de transporte de vanguardia y altamente confiable. Las especificaciones son:

• Tipo de ascensor: Ascensor de carga y pasajeros (modernizado a partir del Otis n.° 79 DC sin engranajes)
• Capacidades del vehículo: 10 000 lb (modo pasajero, automático) y 44 000 lb (modo carga, presión constante)
• Recorrido: 361.88 pies
• Desembarcos atendidos: 11
• Cuerda: Doble vuelta 2:1
• Máquinas retenidas: Dos máquinas sin engranajes superiores Otis #79 DC (revisadas minuciosamente y encontradas en condiciones como nuevas)
• Polea de transmisión: simple
• Velocidad: Operación automática (pasajero/10 000 lb):

Reducido a 100 pies/min | Operación de carga (44,000 lb):

Reducido a 50 pies/min

Innovaciones técnicas clave y elementos de ingeniería

Sistema iCONTROL de doble capacidad (MCE)

La piedra angular de la modernización es la plataforma iCONTROL de MCE, diseñada específicamente para gestionar el ascensor de doble capacidad. Ron Ong, gerente sénior de ingeniería de proyectos de MCE, explicó que el mayor desafío fue equilibrar la perspectiva del accionamiento SCR al gestionar capacidades de cabina dual (10 000 lb y 44 000 lb) con una sola pila de contrapesos.

El contrapeso ahora está ajustado al 40% de la capacidad de carga de 44,000 kg. Esto significa que, durante la operación con pasajeros (10,000 kg), el elevador tiene un contrapeso considerablemente mayor. El sistema de MCE se ajustó a medida mediante amplios ajustes de la transmisión para proporcionar un control suave y minimizar las vibraciones en ambos modos operativos, lo que eliminó las complejas adiciones manuales de contrapeso que se requerían anteriormente.

El anterior control manual de mercancías ha sido sustituido por un software sofisticado, simplificando enormemente las operaciones.

Configuración única de máquina de CC dual

El variador Sistema 12 de MCE se configuró para girar simultáneamente las dos máquinas de CC Otis originales. Esto se logró mediante la disposición en serie de las armaduras de las máquinas, maximizando el amperaje a 310 A. Los campos de los motores en derivación de las máquinas también se configuraron en serie combinada.

Frenos reutilizados

Los campos de freno de la máquina original se combinaron en una configuración paralela y se reutilizaron ingeniosamente como freno de polea de emergencia del sistema para cumplir con los requisitos del código de seguridad moderno, una notable contribución de diseño del equipo de Ong.

Sistemas de puertas modernizados

Se instalaron nuevas puertas horizontales y puertas de carga verticales de dos hojas, con nuevos operadores. Esto conservó la singularidad funcional de las puertas originales en los distintos rellanos, a la vez que mejoró su rendimiento y seguridad.

Seguridad y experiencia de usuario mejoradas 

Sistema de frenado

Se añadieron frenos nuevos y modernos (incluida la integración con el controlador de freno hidráulico de Hilliard) para mayor seguridad y movimiento sin supervisión. Todo el sistema de frenos del ascensor fue diseñado a medida. Nuevo panel de control; imagen cortesía de Delaware Elevator.

Pesaje de carga

Se integró un nuevo sistema de pesaje de carga de doble propósito para proporcionar datos precisos tanto para los modos de pasajeros como de carga, informando al sistema iCONTROL.

Mejoras sísmicas

Se implementaron mejoras sísmicas integrales, incluida la adición de anillos y cuerdas, cajas vibratorias y placas de pescado sísmicas donde correspondía.

Accesorios y cableado

Se instalaron todos los accesorios y cableado nuevos en todo el sistema.

Amortiguadores, cuerdas, gobernador

Se instalaron nuevos amortiguadores, cuerdas y reguladores para cumplir con los estándares modernos de rendimiento y seguridad.

Procedimientos de operación

Se desarrollaron nuevos procedimientos operativos optimizados para el modo de carga, lo que hizo que el sistema fuera mucho más intuitivo y eficiente en comparación con la antigua comunicación manual por radio y el control por reóstato. Los interruptores de llave en el vestíbulo ahora controlan la activación del modo de carga.

Modificaciones de la sala de máquinas y la infraestructura (Jacobs)

Jacobs diseñó todas las modificaciones adicionales del servicio de bomberos y la sala de máquinas, las mejoras eléctricas y el sistema de climatización del hueco del ascensor y la sala de máquinas. La fibra óptica de monitoreo remoto llega a la oficina del técnico jefe del ascensor, lo que garantiza una modernización completa de la infraestructura.

El Proyecto del Ascensor de la Presa Grand Coulee destaca en la industria de los ascensores como un referente en modernización compleja e ingeniería colaborativa. Como comentó Stevens, de ECS/VDA, en sus 39 años de experiencia en la industria de los ascensores: «Este proyecto encabeza mi carrera hasta la fecha. Creo que es un sistema único». Roy Hotckin lo destacó además como el proyecto más personalizado y laborioso en el que ha participado.

Una primicia en la industria

La capacidad de convertir un sistema de ascensor con dos máquinas de CC y doble capacidad, de requerir ajustes manuales de contrapesos a operar sin problemas con un solo conjunto de contrapesos mediante un software sofisticado, es una primicia en la industria. Esta innovación aborda un desafío operativo fundamental con elegancia y tecnología avanzada. 

Mayor seguridad y eficiencia operativa

El proyecto transformó un sistema con riesgos operativos inherentes e ineficiencias manuales en uno totalmente compatible con los códigos de seguridad modernos, altamente automatizado y considerablemente más fácil de operar. Esto tiene un impacto directo en la seguridad del personal y las operaciones críticas de mantenimiento de una de las centrales eléctricas más grandes de EE. UU.

Preservación del Patrimonio

El cuidadoso equilibrio entre la modernización y la preservación histórica garantiza que una parte vital del patrimonio de la presa continúe cumpliendo su función, integrada con la tecnología del siglo XXI.

Colaboración ejemplar

El éxito de este proyecto es resultado directo del extraordinario esfuerzo de colaboración entre Delaware Elevator, Motion Control Engineering, ECS/VDA, Jacobs Engineering y diversos subcontratistas y proveedores. Este trabajo en equipo fue esencial para superar los obstáculos técnicos, la logística y las complejidades del diseño.

Este proyecto es un testimonio de un extraordinario ingenio de ingeniería, un dedicado trabajo en equipo y un firme compromiso con la seguridad y la eficiencia en un contexto histórico significativo. Transformó un sistema de transporte antiguo complejo y de uso intensivo en un recurso de transporte de vanguardia, fácil de usar y altamente fiable.