Cadena de seguridad

Una mirada a los sistemas de seguridad en un ascensor moderno de gran altura a la luz del incidente de Chicago de 2018

Si bien la siguiente información puede resultar familiar para el profesional experimentado en ascensores, es particularmente útil para los principiantes y los nuevos en la industria. . . Editor

A fines de 2018, un ascensor expreso en un rascacielos de Chicago bajaba desde el piso 95 hasta el vestíbulo cuando se detuvo inesperadamente lejos de un rellano. Los investigadores encontraron que uno de los siete cables de suspensión del ascensor se había roto, probablemente cuando el ascensor pasaba por el piso 20. El coche redujo la velocidad hasta una parada segura y controlada entre los pisos 12 y 11. Los seis pasajeros del interior resultaron ilesos.

El incidente generó inmediatamente titulares sensacionalistas en los medios de comunicación, afirmando de diversas formas que el ascensor en 875 North Michigan Avenue (anteriormente el Centro John Hancock) se había desplomado, hundido o caído 84 pisos. No fue así. Como todos los sistemas modernos de ascensores de gran altura, los ascensores del edificio están equipados con sistemas de seguridad múltiples y redundantes para mantener seguros a los pasajeros.

Los sistemas de seguridad de los ascensores modernos de gran altura son infinitamente más avanzados que el freno de seguridad original de Otis, e incorporan tecnologías sofisticadas perfeccionadas durante generaciones por ingenieros que trabajan en áreas como la informática avanzada, la tecnología de sensores y la ciencia de los materiales.

La rotura de un cable de suspensión es un evento extremadamente raro. En este caso, los sistemas de seguridad funcionaron exactamente como fueron diseñados para funcionar, y como lo requieren los códigos aplicables. Este artículo explica en términos simples cómo funcionan estos sistemas, para que las personas puedan entender por qué deben sentirse seguras viajando en un elevador con el mantenimiento adecuado en uno de los edificios supertodos de la actualidad.  

Historial de seguridad

Al matemático griego Arquímedes generalmente se le atribuye la creación del primer dispositivo similar a un ascensor en el siglo III a. C. Los polipastos se utilizaron principalmente para levantar cargas pesadas como material de construcción durante milenios. Los ascensores solo se convirtieron en un medio de transporte seguro y confiable para las personas después de 3, el año en que Elisha Graves Otis inventó el freno de seguridad para ascensores. Su invención hizo posible el rascacielos moderno y cambió para siempre la forma en que vivimos.

Una brillante pieza de ingeniería, el freno de seguridad de Otis evitó que el ascensor cayera si se rompía el cable de elevación. Si la cuerda se aflojaba, la liberación de tensión activaba el freno de seguridad: una gran ballesta que se rompía en muescas cortadas en los rieles que sostenían el ascensor en lados opuestos de la cabina del ascensor.

Otis confiaba tanto en la fiabilidad de su dispositivo que realizó una demostración pública en 1854 durante la Exposición de la Industria de Todas las Naciones en Nueva York. De pie por encima de la multitud en una plataforma elevadora, Otis ordenó que se cortara la cuerda de retención. La plataforma bajó unos centímetros; el freno de seguridad se detuvo, deteniendo el descenso de la plataforma. "Todos a salvo, caballeros, todos a salvo", declaró teatralmente Otis.

Los sistemas de seguridad en los elevadores modernos de gran altura son infinitamente más avanzados que el freno de seguridad original de Otis, e incorporan tecnologías sofisticadas refinadas durante generaciones por ingenieros que trabajan en áreas como informática avanzada, tecnología de sensores y ciencia de materiales. Un buen ejemplo es el freno de seguridad para elevadores fabricado con la misma aleación que se utiliza en las boquillas de los motores a reacción, ideal para ambas aplicaciones debido a sus propiedades de alta resistencia al calor.

La cadena de seguridad

Al describir el sistema de seguridad en los elevadores de gran altura de hoy, los ingenieros hablan de una "cadena de seguridad". Es una metáfora que le da la vuelta al conocido proverbio. Una ruptura en la cadena y el ascensor se detiene hasta que se resuelve el problema. Aquí radica su fuerza.

Por ejemplo, si un sensor detecta que la cerradura de una puerta no se ha activado, el controlador evita el movimiento del ascensor hasta que se resuelva el problema. Tampoco hay necesidad de preocuparse por el corte de energía. Si se corta la electricidad a la máquina, el freno de la máquina se activa automáticamente y el elevador se detiene. Los pasajeros pueden sufrir molestias, pero estarán a salvo.

Los ascensores de gran altura suben y bajan hoy en día mediante muchos cables.
— mucho más de lo que se necesita para soportar un automóvil completamente cargado.

Los ascensores modernos tienen dos conjuntos básicos de componentes de seguridad: eléctricos y mecánicos. Los componentes eléctricos incluyen el controlador del ascensor, los sensores y los sistemas de software. El controlador actúa como el cerebro del sistema. Los sensores monitorean las funciones relacionadas con la seguridad, como la velocidad y la posición del automóvil, el estado de la cerradura de la puerta o la posición del panel de acceso, y envían los datos al controlador. Los sistemas de software proporcionan una evaluación independiente para validar los sistemas de sensores redundantes.

Los componentes mecánicos incluyen la máquina elevadora en sí, el freno de la máquina, el regulador de velocidad excesiva, los frenos de seguridad (también conocidos como dispositivos de seguridad de la cabina) y, finalmente, los topes en la parte inferior del hueco del ascensor. Los propios cables de suspensión también son componentes esenciales del sistema de seguridad. Hoy en día, los elevadores de gran altura se mueven hacia arriba y hacia abajo sobre muchos cables, muchos más de los necesarios para sostener un automóvil completamente cargado.

Escenario de muestra

Supongamos que un elevador excede su velocidad nominal en un cierto porcentaje: se ha abierto un eslabón en la cadena de seguridad, lo que activa el sistema de control para detener el elevador de manera segura.

La máquina elevadora

En este caso, los sensores del ascensor comunican la aceleración al controlador, que inicialmente modifica la corriente a la máquina para reducir la velocidad del ascensor. En este punto, no se ha aplicado el freno de la máquina. La propia máquina está frenando el ascensor. El proceso es similar al cambio descendente en un automóvil con transmisión manual, en lugar de pisar el freno.

Freno de la máquina

Si modificar la corriente a la máquina no ralentiza el elevador lo suficiente, el controlador quita toda la energía de la máquina y aplica el freno de la máquina, lo que reduce aún más la velocidad del elevador. El sistema de seguridad está diseñado (según los códigos aplicables) para detener el ascensor de forma controlada.

Seguridad del gobernador y del automóvil

Si el ascensor continúa acelerándose, o “sobrevelocidad” en la jerga de la ingeniería, el gobernador es el siguiente componente en la jerarquía de seguridad que se activará. El gobernador es un dispositivo sensor de velocidad montado en la sala de máquinas. Tiene su propia polea, movida por un cable de acero (la cuerda del regulador) unido a la cabina del ascensor, lo que significa que se mueve a la misma velocidad que el ascensor. Si el gobernador gira demasiado rápido, los contrapesos del interior saltan hacia afuera, disparando un dispositivo que agarra la cuerda del gobernador.

La cuerda del regulador, ahora inmóvil, tira de los dispositivos de seguridad (esencialmente frenos de emergencia del propio automóvil) y los activa. Los dispositivos de seguridad se sujetan a los rieles del hueco del ascensor, deteniendo el ascensor de forma segura. Estos dispositivos de seguridad son la versión moderna del freno de seguridad de Otis.

Amortiguadores

Ubicados en la parte inferior del hueco del ascensor, los amortiguadores pueden absorber y disipar la energía de un ascensor descendente. En los sistemas de elevadores de gran altura, los amortiguadores son pistones hidráulicos que se parecen un poco a los montacargas que usan los mecánicos de automóviles para levantar un automóvil y poder trabajar en el tren de aterrizaje.

Los amortiguadores entran en juego si los otros componentes de frenado no tienen tiempo suficiente para detener el elevador por completo cuando llega al fondo del hueco del ascensor. Reducen la velocidad del automóvil hasta detenerse, actuando como gigantes amortiguadores automotrices.

Avances en seguridad

Por confiables que sean estos sistemas de seguridad, los ingenieros de investigación desarrollan constantemente nuevas tecnologías que continúan mejorando el rendimiento. Una innovación relativamente reciente es el sistema electrónico programable en aplicaciones relacionadas con la seguridad para ascensores (PESSRAL).

Con los avances en los sistemas electrónicos programables, los sistemas de control se han vuelto aún más inteligentes. En lugar de saber solo que un eslabón de la cadena de seguridad está abierto, pueden identificar qué eslabón está abierto y adaptar la respuesta en función de la situación. La respuesta del sistema de control se parece más a la forma en que las personas responden al volante de un automóvil: a veces, eligen cambiar de carril; otras veces, deciden detenerse por completo.

Con PESSRAL, el controlador se vuelve más inteligente y actúa con una respuesta personalizada a un problema, en lugar de tener solo una opción disponible: detener el ascensor e impedir su funcionamiento.

Resumen

Desde la inspirada invención del freno de seguridad por parte de Elisha Graves Otis, las características de seguridad de los ascensores modernos de gran altura han evolucionado hasta convertirse en sistemas totalmente integrados que comprenden componentes mecánicos, controladores inteligentes y electrónica avanzada con múltiples redundancias de seguridad integradas. Con todas estas medidas implementadas, Los ascensores proporcionan un medio de transporte seguro, confiable y conveniente.

Más que eso, los ascensores han jugado un papel indispensable en la creación del mundo urbano conectado de hoy. Según las Naciones Unidas, el 55% de la población mundial, o alrededor de 4.4. mil millones de personas, vive en ciudades. Se espera que esta cifra alcance casi el 70% para 2050. Es imposible imaginar este mundo sin ascensores.