Monitoreo remoto de ascensores

Una mirada integral

El tema de la monitorización remota de ascensores requiere una consideración cuidadosa de todas las consecuencias asociadas con el uso de esta tecnología. Asegurarse de que la tecnología mejore la seguridad del público que viaja en ella debería ser el estándar mínimo a la hora de decidir utilizar la tecnología de monitorización de ascensores. Es importante asegurarse de que el uso de la monitorización remota no conduzca a una reducción de las visitas de mantenimiento, lo que podría dar lugar a la peligrosa acumulación de suciedad y residuos en el equipo. En este artículo se analizará la historia del desarrollo de controladores que condujo a la necesidad y disponibilidad de la monitorización remota, las metodologías para determinar qué se debe monitorizar y cómo la documentación de las averías del equipo es críticamente necesaria y requerida por el Código de seguridad A17.1/B44 para ascensores, escaleras mecánicas y pasillos móviles (Código).

Históricamente, los controladores lógicos de ascensores más antiguos se basaban en lógica de relés antes de la implementación de la lógica informática o los controladores de microprocesador. Dependiendo de la complejidad de la unidad, había docenas a cientos de relés en un sistema de control respaldados por componentes como tubos de vacío, fuentes de alimentación, diodos, varistores de óxido metálico, condensadores y otros componentes. Cuando un componente, sistema, subsistema o función de un controlador basado en lógica de relés fallaba, generalmente había evidencia física de la causa de la falla: una bobina de relé que no se activaba cuando se energizaba, un contacto de relé soldado, una derivación rota, un diodo en cortocircuito, una resistencia abierta, un condensador fundido o una miríada de otros problemas visibles para el mecánico experimentado. Con la capacitación y la experiencia adecuadas, se podía identificar la naturaleza del mal funcionamiento hasta llegar a un circuito en particular y luego al componente defectuoso.

Comprender la teoría eléctrica era esencial, especialmente saber dónde debían ir los electrones y dónde no. Armados con un voltímetro, un amperímetro y la Ley de Ohm, la resolución de problemas era una habilidad necesaria para resolver muchos problemas. El conocimiento de la teoría de motores, en particular la comprensión del flujo magnético y sus implicaciones en caso de fallo, también guiaba al mecánico de ascensores hacia una solución. Este era el arte de la “resolución de problemas de ascensores” y una medida de las habilidades de un mecánico.

Los circuitos lógicos de relés complejos tienen un orden de selección y eliminación de relés, pero una bobina de relé puede debilitarse y "seleccionar a medias" debido a la antigüedad, la suciedad, la acumulación de residuos o un cortocircuito interno de la bobina. Puede producirse un mal funcionamiento según la limpieza del controlador y la humedad y temperatura de la sala de máquinas. El relé puede seleccionar completamente la mayor parte del tiempo, pero ocasionalmente solo la mitad, lo que hace que un contacto falle de forma intermitente. El conocimiento y la experiencia conducirían a una acción correctiva, y un ascensor no volvería a funcionar hasta que se identificara y corrigiera por completo la causa raíz del problema. En algunos casos, la acción correctiva podría implicar reemplazar todas las bobinas de relé sospechosas y monitorear para ver si el problema se repitió. Los temporizadores, que dependen de las relaciones de resistencia/capacitador (R/C), podrían funcionar mal, acortando o retrasando la sincronización crítica y causando fallas. Los voltajes transitorios causados ​​por la eliminación incorrecta de explosiones magnéticas en relés de alta potencia o rayos podrían crear altos voltajes destructivos, rompiendo el aislamiento del cable y provocando fallas. Esta lista es interminable y los ejemplos se proporcionan aquí sólo para dar contexto.

Con el tiempo, muchos componentes de los controladores fueron reemplazados por dispositivos de estado sólido que utilizaban tecnologías de lógica de diodo-transistor (DTL) y lógica de transistor-transistor (TTL). La transición a estas tecnologías requirió que los mecánicos de ascensores comprendieran la lógica de estado sólido y las uniones positivas/negativas (P/N) y, basándose en ese conocimiento, solucionaran los fallos en los componentes de estado sólido. Cuando un dispositivo debía cambiar de estado en función de las diferencias de voltaje de la unión P/N, comprender cómo funcionaban era esencial para determinar por qué funcionaba mal un componente lógico. Muchas veces, estos problemas se resolvían simplemente reemplazando una placa de circuito impreso (PC) que tenía puntos de prueba para medir voltajes que estaban fuera de tolerancia. Sin embargo, la lógica seguía siendo accesible para el mecánico con un voltímetro digital (DVM) y experiencia.

Después llegaron los controladores de microprocesador, que permitieron la colocación de toda la lógica en matrices de transistores miniaturizados en chips de estado sólido tan pequeños que no se pueden ver. El software y el microprocesador registran los buses de dirección, datos y control que transfieren bits de información, la memoria de solo lectura (ROM) y la memoria de acceso aleatorio (RAM) trabajando en conjunto para ordenar al ascensor que arranque y se detenga con módulos de entrada/salida (E/S). La E/S es donde las señales de alto voltaje se convierten en señales de bajo voltaje y viceversa. Por ejemplo, una señal de 48 V ingresaría a un atenuador que convierte la señal a 5 V, que luego se convierte en una señal "alta" transferida a un bus de datos, enviada al microprocesador, informando al sistema de una demanda de una entrada. Cuando los 48 V pasan a 0 V, el bit de datos vuelve a un cero de señal "baja", de ahí un sistema binario de unos y ceros que usa el voltaje para determinar un "estado" de entrada. El software evaluaría esto y proporcionaría una señal de salida que se amplifica para encender un pulsador cuando se registra una llamada, por ejemplo, poniendo en marcha la lógica para que el ascensor responda y se mueva. Si bien esto puede parecer complejo, no es difícil con la lógica y los controles correctos y entendiendo la lógica. Lo que antes se hacía con tubos de vacío y contactos de relé ahora se logra con transistores, un microprocesador, software y la electrónica necesaria para que el microprocesador funcione.

En el caso de los controladores lógicos de computadora, los problemas de selección de relés a medias fueron reemplazados por fluctuaciones de voltaje invisibles en el voltaje lógico, demoras invisibles en la sincronización de la comunicación en serie o voltajes transitorios dañinos invisibles que destruyen parcialmente las uniones P/N del sustrato de silicio de los componentes de estado sólido. Estas fallas intermitentes ya no son visibles y no es raro simplemente reemplazar la placa de circuito impreso de estado sólido para ayudar a aislar el problema a los componentes externos o problemas dentro de la propia placa. Los diodos emisores de luz (LED) se utilizan como indicadores del estado de las señales de E/S, pero incluso los LED tienen una vida útil limitada. En un controlador lógico de computadora, no hay visibilidad física para observar la lógica del software en el campo. Cuando los componentes de estado sólido de E/S o cualquier componente de estado sólido funcionan mal, lo que causa una condición ilógica, se necesita otra computadora para ver todas las señales de E/S que el fabricante elige hacer accesibles en tiempo real para determinar si las señales están progresando correctamente a través del controlador. Finalmente, se proporcionaron códigos de falla en todos los controladores de microprocesador para brindarles a los mecánicos capacitados cierta visibilidad sobre la causa de las fallas. Esta transición de observar fallas de la lógica del relé a interpretar los códigos de falla es el cambio más significativo en la resolución de problemas del mal funcionamiento del controlador.

Con la introducción de Internet y la conectividad en la nube, los códigos de falla se pueden transmitir a cualquier lugar para la resolución remota de problemas, no solo para el mecánico local que se encuentra cerca de la unidad con una computadora portátil y el software de interfaz correcto. Los temporizadores RC han sido reemplazados por temporizadores digitales flip-flop que cuentan con precisión las unidades de tiempo y se ajustan fácilmente con los parámetros correctos, incluso de forma remota. Los circuitos interconectados que utilizan contactos de relé han sido reemplazados por subsistemas que comunican sus demandas interconectadas a través de sistemas de comunicación en serie, utilizando protocolos de comunicación en serie RS 232, RS 485 y CAN Bus para garantizar una transmisión de datos confiable. Todos los componentes se pueden verificar: que la cadena de seguridad esté intacta, que las cerraduras de las puertas estén cerradas, que el motor esté listo y sea seguro para moverse y que las puertas se puedan abrir y cerrar simplemente convirtiendo sus datos en un "bit", que en última instancia es una señal de alto o bajo voltaje convertida a una cadena en serie de datos en un "byte" y se puede exportar a cualquier localizador uniforme de recursos (URL) del mundo. Para poner en marcha el ascensor de forma segura es necesario coordinar todos los componentes, sistemas, subsistemas y funciones, asegurándose de que funcionan en el orden correcto, lo que se lleva a cabo en el controlador local. Internet permite una puerta de enlace más allá del controlador local hacia bancos de datos gestionados por diseñadores e ingenieros.

La monitorización remota de ascensores se introdujo en la década de 1990 para proporcionar información a los mecánicos, lo que les permitía ver si la lógica de la computadora funcionaba como se esperaba, identificar componentes y dispositivos que funcionaban mal y, lo que es más importante, detectar el funcionamiento peligroso del sistema de ascensores y apagar el ascensor. La resolución de problemas implica la identificación correcta de un mal funcionamiento, idealmente hasta un componente o función específicos, proporcionando la información necesaria para reparar, reemplazar o ajustar un componente con la seguridad de que el problema está completamente identificado y de que las acciones correctivas abordan la causa raíz del mal funcionamiento. 

El suministro de información al mecánico no era el único objetivo. Con la monitorización remota del ascensor, se registraban y documentaban la vida útil de los componentes, el tiempo medio entre fallos, la cantidad de recorridos que realiza el ascensor, la cantidad de ciclos de la puerta y muchos otros puntos de datos para ayudar a los diseñadores en el diseño del producto, la I+D y la evaluación de la expectativa de vida. Tiene el potencial de permitir la predicción de un fallo de un componente; por ejemplo, si un rodillo de una guía de rodillos tiene una especificación de diseño de 20 millones de revoluciones antes de fallar, saber cuántas revoluciones ha completado podría usarse para reemplazarlo a 19,900,000 revoluciones antes de que falle. Esta es la promesa del mantenimiento predictivo.

Los diseñadores de controladores tienen toda la información y los códigos de falla están diseñados para guiar al mecánico hacia las causas raíz. Sin embargo, las complejidades de cualquier sistema pueden llevar a una interpretación errónea de las causas raíz porque el sistema, el microprocesador y sus componentes requeridos ahora son nuevos puntos potenciales de falla. La precisión de la información depende de que el sistema mismo funcione correctamente. Si hay un error de software, los datos pueden ser inexactos si el sistema está sujeto a un alto voltaje transitorio que hace que las uniones PN se enciendan y apaguen incorrectamente, o si la comunicación en serie se retrasa, los intentos de identificar todas las condiciones de mal funcionamiento para encontrar la causa raíz pueden estar sesgados. Estos problemas idealmente se corrigen por sí solos con el tiempo a medida que los diseñadores adquieren más experiencia con cada sistema de control. Se desarrollan nuevos códigos de falla para identificar fallas recién descubiertas, lo que ayuda a encontrar las causas raíz. Pero existen limitaciones para incluso agregar más identificación de fallas ya que la información es procesada por componentes que pueden estar funcionando mal.

El procesamiento de la información está limitado por la velocidad del microprocesador, y cualquier carga adicional sobre el microprocesador podría requerir un microprocesador más caro y más rápido. El software lleva tiempo para ejecutarse, y agregar más software aumenta el tiempo necesario para procesar las tareas, lo que quita tiempo a la tarea de hacer funcionar el ascensor. Esta limitación en el tiempo del microprocesador es una restricción en el procesamiento de códigos de falla, por lo que los diseñadores deben considerar cuidadosamente qué códigos de falla están integrados en el sistema y disponibles para el mecánico. Las generaciones anteriores de controladores de microprocesador operaban a velocidades más lentas (velocidades de reloj de megahercios) y solo podían resolver 8 bits de información. Los controladores actuales resuelven hasta 64 bits de información a velocidades de gigahercios, aparentemente ilimitadas, pero aún así limitadas.

Todo esto también se hace a la luz de los requisitos del Código, que intentan garantizar que los dispositivos de protección eléctrica (EPD) en los circuitos operativos críticos (COC) funcionen correctamente y brinden protección contra fallas de software. El Código requiere monitorear los contactos soldados, generalmente mediante el uso de relés guiados por fuerza (FG) y matrices lógicas de hardware redundantes para garantizar que la información de entrada del COC sea precisa. Estas protecciones están diseñadas para mantener el sistema seguro, evitando que el ascensor funcione con las puertas abiertas, por ejemplo, o que vuelva al funcionamiento automático durante una inspección, protegiendo así tanto al mecánico como al público en general.

El Código también exige documentación y mantenimiento de registros desde hace décadas. Se ha exigido documentar las acciones correctivas al recibir una llamada, por ejemplo, documentar lo que se hizo al corregir un mal funcionamiento de un ascensor. Por ejemplo, un ticket de control de tiempo en la década de 1980 documentaría la sustitución de la bobina del relé "C" cuando fallaba. Un registro en la sala de máquinas notificaría al siguiente mecánico que una llamada anterior incluía esa acción correctiva. Hoy en día, el código de falla también debe documentarse por la misma razón, junto con la acción correctiva tomada. Esto no se está haciendo con regularidad y es una violación del Código. Rara vez hay un ticket de control de tiempo que documente el código de falla, lo que deja al siguiente mecánico sin la valiosa información necesaria para solucionar el siguiente mal funcionamiento. Si las acciones correctivas no se documentan, el siguiente mecánico comienza desde cero y se pierde la información anterior. Esto viola el Código y el espíritu de resolución de problemas de mal funcionamiento del controlador.

La descripción requerida del problema debe estar documentada en el ticket de tiempo, que incluiría los códigos de falla. La descripción requerida de la acción correctiva tomada debe estar documentada, incluyendo una descripción precisa, por ejemplo, “reemplazo del módulo de E/S PMI 12” o “reemplazo de la placa de la puerta y restablecimiento de los parámetros de la puerta”. El monitoreo remoto registra y transmite estos códigos de falla pero, en mi experiencia, nunca se agregan a las descripciones documentadas, ya sea por razones de propiedad o porque las empresas no creen que sean requeridos por el Código. Esto es la antítesis de lo que exige el Código, y estos informes deben conservarse para referencia posterior para garantizar que las causas fundamentales de las fallas estén disponibles para una evaluación posterior por parte de más personas que solo la empresa que diseña el controlador.

Muchas empresas utilizan la transmisión de estos datos para identificar averías inminentes o en curso y pueden enviar estos datos directamente a un mecánico en el campo. Algunas empresas afirman que pueden saber que el ascensor está averiado antes de que el propietario se dé cuenta de que hay un problema. Esto tiene matices y, en general, es cierto, siempre que la información sea completa y el mecánico esté debidamente capacitado y tenga los manuales necesarios para decodificar los códigos de avería. Algunos códigos de avería son simples; por ejemplo, el límite final está abierto o las puertas no se cerraron en el tiempo esperado. Muchos son demasiado generales; por ejemplo, una comunicación en serie se retrasó o fue inesperada, lo que da alguna indicación de un problema pero no es lo suficientemente específico para identificar la causa raíz, como por qué se retrasó la comunicación. ¿Fue un retraso en un bus, un registro, un chip de comunicación en el controlador o en el hueco del ascensor en un botón pulsador? La formación y la experiencia del mecánico son esenciales para identificar el problema a fondo y corregirlo de manera eficiente.

Durante años, la monitorización remota de ascensores también se ha utilizado como justificación para reducir las visitas de mantenimiento preventivo. Las razones predominantes para reducir las visitas de mantenimiento son los beneficios de saber si las averías son críticas y deben corregirse de inmediato, lo que también, por definición, significa que la avería es el detonante para visitar el ascensor; la prevención de averías ya no es el énfasis. Algunas averías documentadas no son críticas; son el resultado de un repartidor que utiliza una caja para sujetar una puerta mientras entrega paquetes. Esto no es una avería crítica y, finalmente, se retira la caja y el ascensor vuelve a funcionar. La falta de persistencia de un código de avería lleva a la conclusión de que la avería no fue del ascensor sino del comportamiento de un usuario externo. Otras averías pueden persistir; un error de comunicación que ocurre dos veces al mes puede ser crítico o no crítico. Lo que provoca una devolución de llamada se convierte en una elección subjetiva de la empresa de mantenimiento para determinar si la avería es crítica o no. Dado que todo el sistema depende de la comunicación en serie, cualquier avería de comunicación debe considerarse una avería crítica, pero no siempre lo es, según mi experiencia.

El mantenimiento preventivo incluye la limpieza. Independientemente de la tecnología del controlador, la suciedad y los residuos se acumulan en el equipo del ascensor y deben limpiarse para garantizar que no se produzcan averías. Por ejemplo, el foso de un ascensor suele ser un entorno sucio. Si se acumulan residuos en un interruptor de la polea de compensación, el interruptor puede fallar, lo que provocaría una parada repentina mientras el ascensor está funcionando a la velocidad nominal. Si el foso se hubiera sometido a la tarea de mantenimiento preventivo necesaria, esto no habría ocurrido. Ninguna tecnología puede superar la necesidad de limpieza, pero la limpieza es la primera tarea que abandonan las empresas de mantenimiento. Saber que el interruptor de la polea de compensación falló y tiene su propio código de avería no evita la avería; permite que se produzca la avería, lo que provoca un evento peligroso. Esta es la antítesis del mantenimiento preventivo.

El monitoreo remoto tiene la ventaja de poder ver dentro del sistema de control invisible y es una herramienta para la resolución de problemas, pero no puede reemplazar el mantenimiento preventivo. Si se utiliza con prudencia y junto con visitas periódicas de mantenimiento preventivo, es una herramienta sumamente valiosa. Lamentablemente, el monitoreo remoto se está utilizando para justificar visitas trimestrales o incluso semestrales a las instalaciones, lo que antes eran visitas mensuales. El Código aborda las métricas para determinar los intervalos entre las visitas de mantenimiento preventivo y, cuando se ignoran, se permite que los peligros se introduzcan en las operaciones, con daños devastadores en algunos casos.

El tema de la monitorización remota de ascensores requiere una consideración cuidadosa de todas las consecuencias asociadas con el uso de esta tecnología. Garantizar que la tecnología mejore la seguridad de los pasajeros debe ser el estándar mínimo a la hora de decidir utilizar la tecnología de monitorización de ascensores. Es importante asegurarse de que el uso de la monitorización remota no dé lugar a una reducción de las visitas de mantenimiento, lo que daría lugar a la peligrosa acumulación de suciedad y residuos en el equipo. Documentar las averías del equipo es de vital importancia y lo exige el Código.