Cálculo de eficiencia de huecos en ascensores

Determinar qué conduce a la pérdida de energía.

por Ali Razmavar y Amir Bahram Daraei

Una de las partes más difíciles de calcular la potencia requerida para un ascensor de tracción es determinar la eficiencia del hueco del ascensor o la cantidad de energía perdida en el movimiento de la cabina. Este problema es más notorio en la relación de suspensión del elevador 2:1 debido a la mayor cantidad de poleas, por lo que los fabricantes de elevadores pueden inducir a error al elegir la potencia del motor correcta. Además, la mayor parte del cálculo de la eficiencia del hueco del ascensor requiere pruebas experimentales y cálculos complejos.

Para la eficiencia del hueco del ascensor, los valores proporcionados por los principales fabricantes de motores suelen estar entre el 60% y el 86%; la determinación exacta de este número depende completamente del tipo de elevador y la disposición de las piezas dentro del pozo. Esto significa que algunos proyectos pueden necesitar considerar la potencia del motor un 60% más que la potencia calculada ordinaria. En este artículo, que es el detalle del artículo principal de una famosa compañía de automóviles con respecto a la estimación experimental de la cantidad de eficiencia del hueco del ascensor, explicamos los factores efectivos y los cálculos de la eficiencia del hueco del ascensor en diferentes condiciones de instalación.

Al comienzo de la discusión, se presenta la fórmula para calcular la potencia requerida del motor:

Calcular la potencia requerida del motor:

 ᶯ Eficiencia total del sistema (incluidas las pérdidas de la caja de cambios y las pérdidas del hueco del ascensor):

ᶯ = ᶯ_A *ᶯ_Anli

Esta eficiencia incluye ᶯA pérdidas en la caja de engranajes (en el motor sin engranajes es 1) y ᶯAnli eficiencia del hueco del ascensor. El ᶯA la eficiencia, que es la eficiencia del reductor (en motores reductores) se extrae de la tabla de especificaciones técnicas del reductor, y la eficiencia del hueco del ascensor es una variable que depende completamente de la disposición dentro del hueco del ascensor; la siguiente fórmula es:

ᶯRF es la eficiencia de las poleas fijadas al pozo; la eficiencia es ᶯRL de poleas móviles montadas en cabina y contrapeso; ᶯF es eficiencia de las guías de la cabina y contrapeso; s es el peso de la cuerda, y Q es la carga nominal del ascensor. También,  es el porcentaje equilibrado (normalmente 0.5), que es el siguiente:

• Nota 1: La relación (peso de la cabina)/(carga nominal) afecta la eficiencia del hueco del ascensor. Al aumentar esta relación (peso de la cabina a carga nominal), la eficiencia del hueco del ascensor disminuye (aumentan las pérdidas del sistema). Entonces, en la sección B, valor más bajo ᶯF es para la cabina pesada y de mayor valor ᶯF  es para la cabina de luz. 

• Nota 2: La relación (peso del cable)/(carga nominal), que consideramos 0.05 en los siguientes cálculos, muestra que esta relación es significativamente diferente de 0.05. En la Sección D se presenta un coeficiente para considerar este cambio.

A: Eficiencia para poleas móviles y fijas ᶯRL y ᶯRF:

La cantidad de pérdidas en las poleas depende del tipo de cojinetes utilizados y de la instalación de la polea. Las poleas fijas (instaladas en el pozo o sala de máquinas) y las poleas móviles (instaladas en la cabina y el contrapeso) se consideran por el ᶯRL y ᶯRF, respectivamente. Está claro que las pérdidas en poleas fijas son mayores que en poleas móviles. Además, las pérdidas en poleas con cojinetes de rodillos son menores.

B: Eficiencia de los rieles de guía:

Las pérdidas debidas a las zapatas y rodillos de la cabina y el contrapeso tienen un gran impacto en la eficiencia general. Este parámetro depende de varios factores, entre ellos:

• Peso del carro
• Tipo de suspensión
• Tipo y material de los zapatos.
• Cómo se distribuye la carga en la cabina
• Precisión de montaje, instalación y lubricación de rieles guía.

En ascensores con suspensión asimétrica de cables no verticales y distribución desequilibrada de la carga, los esfuerzos que se ejercen sobre las guías son elevados, lo que supone un ᶯ muy fuerteF (especialmente bastidores de automóviles tipo L), pero aquí (debido a la complejidad de los cálculos) es mejor no considerar el efecto de estas fuerzas y no considerar pérdidas adicionales. El coeficiente de fricción de las zapatas puede depender del tipo de zapata y raíles, material y tipo de lubricación.

El valor dado por los siguientes cálculos y pruebas experimentales depende del funcionamiento normal del sistema y la distribución de la carga normal en la cabina (no en el bastidor del automóvil tipo L) y la buena precisión de la instalación en los rieles guía. Como dijimos antes, la menor eficiencia está relacionada con la cabina más pesada, y la mayor eficiencia está relacionada con la cabina más liviana:

(Para zapatos deslizantes)
ᶯF= 0.9 …0.95 
(Para patines)
ᶯF= 0.93 …0.98

Como regla general, el promedio de los datos experimentales se puede considerar:

(Para zapatos deslizantes)
ᶯF= 0.93
(Para patines)
ᶯF= 0.95 ᶯ

Cabe señalar que en los bastidores de cabina tipo L, debido al alto rozamiento de los rieles (altas pérdidas), este coeficiente es mucho menor, lo cual es muy efectivo para elegir la potencia del motor, por lo que en estos ascensores la potencia de los motores debe ser mayor. que los ascensores con suspensión de rutina.

Con base en los datos anteriores, la potencia exacta (perdida) requerida por el sistema se puede obtener con precisión para el equipo instalado. Sin embargo, estos coeficientes son diferentes para ascensores de alta velocidad y edificios de gran altura.

C: Tabla de Eficiencia Promedio del Eje del Ascensor:

Para el funcionamiento normal del ascensor, no es necesario calcular ninguna de las situaciones, por lo que a continuación se muestra el valor medio de la eficiencia del pozo para ascensores convencionales calculado mediante la Fórmula 1:

D: Factor de eficiencia para casos especiales:

El valor promedio de los pozos presentado en la Tabla 2 puede aumentar o disminuir, dependiendo del tipo de piezas y equipos adicionales. Cabe señalar que la información presentada en la Tabla 2 se basa en valores del sistema de 0.5 = porcentaje balanceado =  y 0.05 = (peso del cable)/(carga nominal). Los siguientes coeficientes se pueden utilizar para diferentes valores: 

De modo que:

Conclusión

Basado en la importancia de la potencia mínima requerida en los motores de los ascensores, este artículo señala que uno de los parámetros que afectan la potencia del motor pone a la eficiencia del eje bajo investigación.

Los parámetros que afectan la eficiencia del eje incluyen la fricción de los rieles y las zapatas (en los lados de la cabina y el contrapeso), el tipo y el número y la disposición de las poleas. Además, los parámetros, como el peso de la cabina a la carga nominal y el peso del cable a la carga nominal, son efectivos, lo cual se presenta en detalle en este artículo.

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