Frenos de ascensor optimizados para los nuevos estándares

El nuevo sistema revolucionario de Mayr minimiza el ruido y maximiza la seguridad.

por Alexander Hutler y Sebastian Steinart

Este artículo fue presentado en Elevcon 2025 en Lisboa, Portugal.

Resumen

Dondequiera que se transporten personas en ascensores, la seguridad de los pasajeros es la máxima prioridad. Por lo tanto, los componentes relevantes para la seguridad, como los frenos, deben cumplir con los más altos requisitos de calidad. Además de la seguridad, en un ascensor siempre se prioriza el nivel de ruido, especialmente en los frenos. Si bien existen pocos fabricantes internacionales de frenos para ascensores, el mercado ofrece diversos conceptos de amortiguación de ruido. Un nuevo y revolucionario sistema de amortiguación de mayr® power transmission (Alemania) no solo hace que los frenos sean extremadamente silenciosos, sino que también tiene un efecto secundario decisivo: garantiza una mayor estabilidad y, en determinadas circunstancias, mayor seguridad durante toda su vida útil. Permite una monitorización de frenos fiable, inteligente e innovadora, sin necesidad de sensores adicionales. Esta monitorización no solo ayuda a reducir, o incluso a evitar por completo, errores y tiempos de inactividad, sino que también facilita el mantenimiento de ascensores según la demanda y la carga de trabajo, así como el mantenimiento remoto automatizado.

1. Introducción

Los ascensores de pasajeros siguen siendo uno de los medios de transporte más seguros hoy en día. El bajo número de accidentes con pasajeros en las estadísticas de accidentes y averías confirma que los productos técnicos de alta calidad, especialmente los componentes de seguridad que deben superar un proceso de un organismo notificado (ON), se someten a pruebas fiables con antelación.^{[ 1 ]} Esto es especialmente cierto en el caso de la seguridad de los frenos de seguridad utilizados en ascensores. Por ello, los principales fabricantes se esfuerzan al máximo para garantizar que sus frenos de seguridad cumplan con los más altos requisitos de calidad. Entre otras cosas, muchos de ellos realizan una inspección final exhaustiva antes de la entrega, durante la cual se registran, documentan y asignan permanentemente al número de serie todas las propiedades técnicas importantes. De este modo, se puede rastrear y documentar en cualquier momento el estado de entrega de cada freno. Estos datos garantizan el mantenimiento del estándar de calidad durante toda la serie, ya que la seguridad no admite concesiones. Además, los frenos de seguridad deben ser inspeccionados a nivel de prototipo por los organismos notificados.

2. Antecedentes: Soluciones de frenos en el pasado y en la actualidad

Las máquinas de tracción con engranajes y frenos de tambor tradicionales (solenoide de freno) han dominado el mercado de ascensores durante décadas y aún se comercializan (Figura 1, izquierda). Las instalaciones modernas de ascensores sin cuarto de máquinas (MRL) requieren máquinas y frenos compactos y silenciosos. Además, la tecnología sin engranajes no solo ha arrebatado la mayor parte del mercado a las máquinas con engranajes tradicionales, sino que las soluciones de correas (en lugar de cables) se han popularizado en el mercado actual (Figura 1, derecha). Se han alcanzado velocidades de hasta 10 m/s en ascensores de gran altura en edificios emblemáticos. 

Las condiciones cambiantes afectan los requisitos de diseño de varios componentes de seguridad, especialmente los diseños de frenos.

2.1. Requisitos para frenos según las normas del mercado europeo

• Los frenos de doble circuito (tipo de doble zapata) en los diseños tradicionales de frenos de tambor aplicados por resorte y a prueba de fallas fueron requeridos por la norma durante muchas décadas, pero muchos de ellos se realizaron solo con un solenoide de freno único.^{[ 2 ]}
• Una mejora como la instalación de microinterruptores en estos modelos antiguos aumentó la seguridad del frenado.
• Los requisitos de protección contra movimientos involuntarios de la cabina o exceso de velocidad del ascensor en subida han colocado todo el sistema en un nivel de seguridad adicional según la norma EN 81 A3:2009.
• La nueva norma EN ISO 8100, que se lanzará a finales de 2025, incluye nuevos requisitos para los frenos. Por otro lado, la tecnología de frenos sin interruptores, con un innovador dispositivo de monitorización incluido en el paquete del freno, alcanzará un nuevo nivel, permitiendo el mantenimiento predictivo.

2.2. ¿Qué más debe tener en cuenta al seleccionar frenos de seguridad para máquinas de tracción de ascensores? 

La selección o el dimensionamiento incorrectos de los frenos pueden provocar lesiones graves o daños materiales. Por ello, es fundamental que todas las partes interesadas analicen cuidadosamente los detalles técnicos del producto y su espectro de rendimiento al seleccionar frenos para ascensores. En sectores industriales cruciales donde las personas y las máquinas trabajan en estrecha colaboración, pero especialmente en la industria de los ascensores para el transporte de pasajeros, es necesario contar con los más altos estándares de seguridad.

Si, por ejemplo, se produce un corte de energía durante un proceso, la cabina del ascensor debe mantenerse en posición vertical durante la parada de emergencia para evitar daños a las personas. Por lo tanto, es importante excluir permanentemente el riesgo de caída accidental de cargas, así como las distancias de frenado prolongadas no permitidas, desde la fase de diseño.^{[ 3 ]} Para ello es decisivo la correcta selección de los frenos de seguridad, así como su correcta integración en el sistema global.

2.3. Seguridad gracias al principio de seguridad en la construcción de productos

Además de algunas soluciones de frenos hidráulicos para edificios de gran altura, los frenos de seguridad electromagnéticos de resorte, según el principio de seguridad, son la primera opción para ascensores, ya que con estos frenos el par de frenado se aplica en estado desenergizado (Figura 2). Estos frenos proporcionan el par de frenado necesario incluso en caso de parada de emergencia, corte de energía o interrupción del suministro eléctrico causada, por ejemplo, por la rotura de un cable.^{[ 4 ]} Para garantizar que los frenos de seguridad también proporcionen suficiente fricción y funcionen en situaciones de parada de emergencia con un par de frenado definido, se requiere un revestimiento de fricción desarrollado para este fin con una superficie de contrafricción de acero correspondiente. Si bien es común que los clientes realicen una comprobación rápida del par en los frenos de ascensor nuevos, no se realizó una prueba de vida útil adecuada durante la calificación. Sin embargo, las combinaciones de fricción, especialmente en diseños de frenos de bajo coste, suelen alcanzar sus límites tribológicos en determinadas condiciones, como el envejecimiento y en condiciones ambientales especiales. Los frenos de expertos internacionales con años de experiencia están homologados en el mercado en todas las condiciones.

2.4. Comprobación cuidadosa de las condiciones de la aplicación

Es importante realizar una prueba de calificación adecuada y definir con precisión las condiciones de aplicación de los frenos antes de realizar una selección. Por lo tanto, los usuarios deben definir los requisitos de los frenos con la mayor precisión posible, basándose en los datos técnicos de su máquina de tracción y la configuración del ascensor. Además de un límite de par inferior o superior y la temperatura ambiente, esto también incluye el número de escenarios de frenado dinámico o los requisitos especiales del espacio de instalación. En este caso, el sistema modular estándar técnicamente sofisticado de un fabricante de frenos puede proporcionar apoyo y orientación.

3. Silencioso y seguro durante toda su vida útil; emisiones de ruido muy por debajo de 65 dB (A) hasta 5 millones de ciclos de conmutación.

Además de la seguridad, el nivel de ruido de los frenos de ascensor también desempeña un papel importante para garantizar la facilidad de uso de las máquinas de tracción cuando se instalan directamente en el hueco del ascensor. Este tipo de instalación se denomina diseño de ascensor MRL. Los sistemas de amortiguación de ruido de un freno son componentes de fuerza que pueden contribuir al efecto de fuerza del mecanismo de seguridad. Por lo tanto, es fundamental que esta contribución de fuerza sea estable y se mantenga constante a lo largo del tiempo. De lo contrario, deben considerarse las reservas de seguridad durante su vida útil. Por ello, expertos e ingenieros de los departamentos de I+D de los principales fabricantes desarrollan constantemente los sistemas de amortiguación de sus frenos y ofrecen nuevas soluciones tecnológicamente avanzadas. Al fin y al cabo, es fundamental que los frenos de ascensor proporcionen seguridad de forma fiable en cualquier estado de funcionamiento y que los ruidos de conmutación sean prácticamente inexistentes, no solo cuando están nuevos, sino durante toda su vida útil. Pruebas a largo plazo confirman que los frenos Mayr, por ejemplo, siguen funcionando con un nivel de ruido inferior a 65 dB (A) incluso después de varias (hasta 5 millones) acciones de conmutación, sin que la consistencia requerida del sistema de seguridad se vea afectada. Esto es posible, entre otras cosas, gracias a un nuevo sistema de amortiguación patentado, basado en la geometría especial del disco de inducido del freno.^{[ 5 ]} Esta es una nueva opción de selección que se suma a la amortiguación de elastómero ajustable patentada existente y proporciona beneficios adicionales.

4. Los frenos de seguridad con amortiguación metálica proporcionan estabilidad de temperatura en comparación con los materiales elastómeros para una mayor vida útil y una mayor seguridad.

Muchos sistemas de amortiguación de frenos de ascensor basados ​​en elastómeros son propensos al envejecimiento debido a los efectos de la temperatura y el calor. Esto puede provocar un deterioro en la generación de ruido con el tiempo y, si no se tienen en cuenta los criterios de dimensionamiento adecuados, incluso puede generar riesgos de seguridad.

En el contexto de la nueva norma EN ISO 8100-1/2, los comités de normalización están debatiendo las mediciones diarias de la fuerza de frenado, cuyo objetivo es contribuir a una mayor seguridad. En determinadas circunstancias, esto puede provocar un aumento de los tiempos de inactividad de los sistemas de elastómeros a medida que envejecen. Por lo tanto, los sistemas elásticos comunes de amortiguación de ruido, como los amortiguadores de junta tórica simples sin opciones de ajuste, solo deben considerarse para los frenos de ascensores si se tienen en cuenta parámetros de dimensionamiento más exigentes.

También deben tenerse en cuenta las normas europeas vigentes EN 81-20/50:2020, que también serán sustituidas por la nueva EN ISO 8100-1/2. La monitorización diaria de la fuerza de frenado puede garantizar la calidad y detectar puntos débiles en el sistema de amortiguación.

Mayr ha abierto nuevas posibilidades con el nuevo sistema de amortiguación metálica integrado en los frenos de sus ascensores. Este nuevo sistema es especialmente duradero e insensible a bajas y altas temperaturas, gracias a su composición metálica/mecánica. Si bien los elastómeros/plásticos experimentan cambios debido a temperaturas extremas, el módulo de elasticidad del sistema de amortiguación metálica se mantiene siempre igual (entre 0° y 80° C). No requiere ajuste mecánico.^{[ 5 ]}

5. Monitoreo inteligente de frenos sin sensores adicionales

Gracias al nuevo e innovador sistema de amortiguación metálica, ahora es posible una monitorización inteligente y fiable de los frenos sin necesidad de sensores adicionales. En particular, en sistemas con amortiguación elástica, la monitorización continua solo es posible de forma limitada. Los efectos de la temperatura y el envejecimiento de los elastómeros provocan variaciones en las curvas de corriente y tensión, lo que contribuye a la detección de errores y fallos en los sistemas de monitorización. Esta monitorización se realiza en combinación con los amortiguadores metálicos mediante el módulo ROBA® brake-checker®, que mayr lleva años ofreciendo como solución inteligente para la monitorización sin sensores de frenos electromagnéticos. Este módulo funciona sin sensor, pero utiliza el freno como actuador electromagnético. El ROBA brakechecker analiza los procesos físicos de transformación dentro del freno, es decir, la transformación de energía eléctrica a magnética y posteriormente a mecánica. Estos procesos pueden identificarse evaluando la corriente y la tensión.

6. Paquete de software: La tecnología como opción de integración en sistemas de control

Los usuarios pueden integrar el módulo fácil y rápidamente en máquinas y sistemas sin tener que intervenir en el convertidor ni en los componentes de control. Sin embargo, como opción especial, es posible integrar el software ROBA Brake Checker existente (en lugar del módulo de hardware) en el sistema de control del cliente, lo cual puede considerarse especialmente para grandes cantidades. Esto puede hacerse, por ejemplo, en el contexto de colaboraciones. El proveedor de frenos cuenta con décadas de experiencia en el campo de la monitorización de frenos y puede aportar la tecnología necesaria para la integración directa en el sistema de control del cliente, si es necesario.

7. Reducción de costes con frenos "parlantes"

El módulo ROBA Brake Checker, conectado a la fuente de alimentación del freno, detecta el movimiento del disco de inducido mediante un análisis exhaustivo de la corriente y la tensión, y conoce el estado del freno. Además de monitorizar el estado de conmutación y la temperatura crítica de la bobina, el ROBA Brake Checker también realiza una monitorización preventiva del desgaste, la reserva funcional y las averías. Esto permite evaluar los procesos, detectar rápidamente anomalías y extraer conclusiones de interrelaciones complejas. Además, es posible la integración con sistemas de mantenimiento remoto. Esto permite planificar el mantenimiento: el operador o el fabricante del ascensor pueden realizarlo de forma específica y coordinada. Esto genera ahorros potenciales, no por el uso de componentes de bajo coste, sino por el ahorro en servicios que requieren mucho tiempo y dinero. El propio módulo ahora puede proporcionar información detallada sobre el estado del freno. En algunos países, los procedimientos de mantenimiento periódicos deben ser realizados por personal de servicio, y los resultados se documentan manualmente. Si estas visitas y trabajos de mantenimiento ya no son necesarios, los clientes (es decir, los propietarios de edificios) pueden ahorrar mucho dinero. Sin embargo, para lograr esto es necesario combinar los costos de adquisición y los costos de servicio.

8. Monitoreo de condición sin interruptores: monitoreo confiable independientemente del lugar de uso

Como el comprobador de frenos ROBA funciona sin sensores (es decir, no es necesario colocar ningún microinterruptor ni interruptor de proximidad en el exterior del freno para controlar el estado de conmutación o la liberación), se pueden utilizar frenos de seguridad simplificados en un diseño básico y, de manera opcional, se pueden considerar espacios de aire más pequeños en dichos diseños de frenos.

A diferencia de la solución con microinterruptores, que están expuestos a impactos y vibraciones debido a su ubicación en el freno, la monitorización con el comprobador de frenos ROBA externo se realiza desde el armario de control, es decir, en un entorno protegido. De esta forma, se excluyen los fallos debidos a condiciones ambientales especiales y las señales de error causadas por suciedad (como polvo de fricción).

Es importante que los frenos del ascensor proporcionen seguridad de forma fiable en cualquier estado de funcionamiento y que los ruidos de conmutación sean prácticamente inexistentes.

9. Conclusión

La información permanente sobre el estado de los componentes principales, el mantenimiento según la demanda (planificable y adaptado a la frecuencia real de uso de los ascensores), el mantenimiento remoto automatizado y el análisis de errores entre ascensores y edificios son los aspectos clave del mantenimiento de ascensores del futuro (Figura 4). Los principales fabricantes ofrecen soluciones para el mantenimiento predictivo de frenos electromagnéticos de ascensores basadas en comprobaciones de estado permanentes. El enfoque se centra en el módulo ROBA Brake Checker, que en su versión básica no solo puede monitorizar y suministrar frenos sin sensores. En su versión avanzada, también proporciona datos, garantizando así una seguridad inteligente. Esto permite evaluar tendencias técnicas, detectar rápidamente anomalías durante el funcionamiento de la aplicación y extraer conclusiones de interrelaciones complejas. Para los usuarios, esto se traduce en un mantenimiento planificable y rentable, así como en la máxima disponibilidad del sistema. Este módulo es una tecnología idónea para una nueva generación de frenos de ascensor y ha sido probado en el mercado en diversas industrias.

Finalmente, la seguridad de los pasajeros es la máxima prioridad. Cada componente, especialmente el freno de seguridad integrado de una máquina de tracción de ascensor, debería ser de interés, ya que los componentes relevantes para la seguridad, como los frenos de ascensor, deben cumplir con los más altos requisitos de calidad. Sin embargo, debido a la intensa competencia global en la industria de los ascensores, el precio juega un papel fundamental, incluso para los componentes de seguridad. A pesar de esta situación del mercado, es fundamental realizar una selección bien fundamentada de productos fiables, ya que la seguridad no admite concesiones.

Referencias

[1] TÜV-Verband (2024, 13 de junio). Informe Anlagensicherheits 2024. tuev-thueringen.de/blog/anlagensicherheitsreport-2024-gutjeder-zehnte-aufzug-hat-schwere-maengel

[2] Brooks, Dru (17 de febrero de 2025). Cumplimiento del Código de Ascensores: Frenos de Ascensores. Cumplimiento Obligatorio del Código de Seguridad de Ascensores de la Ciudad de Nueva York, Sección 3.8.4.1: Frenos de un solo émbolo. libertyelevator.com/blog/elevatorsafety-code-compliance-elevator-brakes

[3] Hutler, Alejandro (2013). El freno de elevación electromecánico. En Volpe, G. (Hrsg.), Cómo funciona (3. Auflage, S.56-63). Volpe Editore Srl

[4] Bestlé. H. et al. (2014). Elektromagnetische Sicherheitsbremsen, Die Bibliothek der Technik. Süddeutscher Verlag onpact GmbH.

[5] Fichtl, Michael, (2018). Bremse mit integraler Dämpferstruktur (DE 10 2018 008 899 A1 2020.05.14). Deutsches Patent- und Markenamt. depatisnet.dpma.de/DepatisNet/ depatisnet?window=1&space=main&content= captcha&action=pdf&docid= DE102018008899A1&xxxfull=1

Alejandro Hütler trabaja en mayr power
transmisión, una empresa internacional con sede en Alemania
fabricante de frenos de seguridad. En 1992,
Se unió a Mayr y trabajó en muchos lugares diferentes.
áreas de responsabilidad. Desde 2006, ha
Ha sido parte de la gestión global de cuentas clave
Para frenos de ascensores, lo que lleva a numerosos
Proyectos OEM internacionales. Mayr Power
La transmisión es bien conocida como una de las principales
Fabricante de frenos y retenes para ascensores
Numerosas patentes en este campo.

Sebastián Steinert trabaja en mayr power
Transmisión. Forma parte de la cuenta clave global.
gestión de frenos de ascensores y ha liderado
Proyectos OEM internacionales.