La tecnología redefine el futuro de los métodos de instalación de ascensores para edificios de gran altura

Una mirada a cómo los métodos han progresado desde las tecnologías de construcción tradicionales hasta las más innovadoras. 

Por Philip Hofer, Urs Püntener y Miguel Castro

Este artículo se presentó por primera vez en el 14.º Simposio sobre tecnologías de ascensores y escaleras mecánicas en septiembre de 2023 y se publicó en Biblioteca de ascensores y escaleras mecánicas

Keywords: Instalación, Andamios y sin andamios, Elevador de carga, Carro falso, BIM, Robots

Resumen

La instalación de sistemas de guía de ascensores es fundamental para la calidad de conducción que se siente en la cabina. En este artículo se analizarán los métodos típicos de instalación de ascensores y el recorrido tecnológico de la instalación de ascensores en el sector de la construcción. Tradicionalmente, los ascensores eran instalados por montadores que utilizaban andamios para acceder al hueco del ascensor, alineando los raíles guía y ajustando la distancia entre ellos. El proceso solía ser bastante complicado para los equipos de instalación, ya que la seguridad era la principal preocupación junto con el esfuerzo físico de trabajar en un entorno hostil. A continuación, el proceso progresó a métodos de instalación sin andamios con plataformas suspendidas temporales, que ofrecían estándares de seguridad mejorados de acuerdo con las directrices definidas en EN 1808 y GB T 19155. Al mismo tiempo, se desarrollaron ascensores de ascenso, ya que la industria de la construcción requería que los ascensores se instalaran y estuvieran en funcionamiento mientras los edificios avanzaban en la fase de construcción. Hoy en día, la nueva tecnología ha permitido que los robots se vuelvan móviles, dejando las fábricas para los sistemas de instalación robóticos de ascensores en los sitios de construcción. Las tareas repetitivas y los entornos hostiles que desafiaban a los humanos ahora se pueden realizar con la alta calidad y precisión de los robots.

1. Introducción

La correcta instalación y alineación de los rieles guía para formar el recorrido de guía del ascensor son fundamentales para lograr niveles aceptables de calidad de conducción en el sistema de ascensores. Los métodos de instalación se desarrollan continuamente para cumplir con los exigentes requisitos del mercado actual. La seguridad, la mano de obra, la escasez de mano de obra y la optimización del tiempo de instalación son factores clave para el desarrollo de nuevas metodologías de instalación del futuro.

En este artículo se analizará brevemente cómo han progresado los métodos de instalación desde los andamios tradicionales hasta las innovadoras tecnologías de construcción para las instalaciones de ascensores actuales y del futuro.

La industria del transporte vertical (VT) es una disciplina muy especial dentro de la construcción. Si bien la mayoría de las disciplinas basan su diseño y modelos en cada piso, la fabricación de VT debe inevitablemente abarcar más de un piso a la vez.

Dado que los proyectos de instalación de ascensores son complicados y requieren mucho tiempo, para que el proyecto tenga éxito es imprescindible contar con una gestión in situ adecuada y procesos definidos. Esto también incluye una mejor coordinación in situ y una mejor logística de los materiales, ya que el almacenamiento de los mismos suele ser complicado en los proyectos de gran envergadura.

2. Métodos de instalación del ascensor 

2.1 Andamio 

Tradicionalmente, el contratista principal suministraba un andamio para instalar el material del hueco y, en general, los andamios eran una preocupación para la salud y la seguridad del personal de instalación. Se requería trabajo adicional para que los andamios cumplieran con los estándares esperados para garantizar que los empleados pudieran llevar a cabo las tareas de instalación. Los andamios a menudo interferían con la instalación de componentes, como las puertas de los rellanos, y requerían modificaciones continuas para adaptarse al sistema de ascensores que se estaba instalando y, a menudo, los procedimientos de seguridad se veían comprometidos porque las personas trabajaban unas encima de otras.

En general, los andamios tenían una eficiencia de instalación bastante baja, ya que los materiales debían transportarse a los pisos individuales y luego izarse hasta el hueco. Estos métodos tampoco contaban con declaraciones de métodos definidas ni evaluaciones de riesgos para definir la secuencia de instalación con las herramientas adecuadas suministradas. Por lo general, dependía del subcontratista decidir cómo instalaría la unidad basándose en la experiencia previa sin capacitación. 

Aunque los montadores llevaban un arnés de seguridad anticaídas conectado a una cuerda en el pozo, el entorno de trabajo general era bastante peligroso y físicamente exigente con el peligro constante de que cayeran escombros por el pozo.

Además, los costes de alquiler de andamios durante períodos más largos eran elevados para alturas de hueco de hasta 500 m. Además, la carga estructural de los andamios es bastante cuestionable, ya que se requieren alturas excesivas para instalaciones de ascensores de gran altura.  

2.2 Metodología de instalación sin andamios 

A medida que se elevaban los estándares de seguridad en toda la industria de ascensores, los contratistas de construcción también presionaban para que se utilizaran métodos de instalación más seguros con un proceso claramente definido. Un importante contratista de construcción se mostró satisfecho de contar con un método de instalación que mitigaba los riesgos basándose en declaraciones de métodos secuenciales para todo el proceso de instalación. Esto permite implementar una metodología de instalación segura e independiente en todas las líneas de productos. El método también tiene un alto grado de independencia con respecto a la preparación del constructor, lo que permite una mayor flexibilidad para comenzar el trabajo de instalación en el lugar de trabajo, tan pronto como se puedan entregar los huecos.

Se desarrollaron y certificaron métodos de instalación sin andamios (SLIM, por sus siglas en inglés) para crear entornos de trabajo seguros para los equipos de instalación, con los más altos estándares de seguridad según la norma EN1808:2015 Requisitos de seguridad para equipos de acceso suspendido: cálculos de diseño, criterios de estabilidad, construcción, examen y ensayos.^{[ 1 ]} 

El SLIM se puede ajustar a todas las dimensiones de huecos y alturas de recorrido. Gracias al material prediseñado, se puede reutilizar numerosas veces. La plataforma suspendida, o falso carro^{[ 2 ]} Como se le denomina, dispone de tres redundancias de seguridad independientes: cable primario con polipasto, cable secundario con dispositivo anticaídas y paracaídas de caída libre independientes que actúan sobre los raíles guía. El paracaídas se activa automáticamente mediante la fuerza del resorte en el instante en que no se detectan elementos de suspensión.  

Una de las principales ventajas de esta metodología es que la instalación puede comenzar mientras el edificio aún está en construcción y solo se dispone de suministro eléctrico temporal. Se aplica el llamado "proceso de instalación por etapas", en el que los equipos de instalación pueden trabajar bajo la seguridad de una plataforma de protección contra impactos, instalada temporalmente en el hueco. Con una instalación por etapas, se instala una plataforma de hueco junto con vigas de suspensión para los cables de elevación para suspender la cabina falsa. Todo el kit de instalación se eleva con la construcción del edificio. Una vez que se ha alcanzado la altura final del edificio y se han entregado las salas de máquinas, se pueden terminar los ascensores.  

SLIM ofrece soluciones flexibles, seguras y hechas a medida para cumplir con las especificaciones del proyecto, permitiendo al cliente tener los ascensores listos para la entrega en una etapa anterior o utilizarlos posteriormente como ascensores de construcción durante la fase de construcción.

Los modelos SLIM requieren que se instale un kit de instalación de rieles guía (GRIK) como referencia para aplomar el eje y colocar con precisión los soportes de los rieles y los rieles guía. El GRIK permite colocar los rieles guía dentro de una tolerancia de 0.5 mm para lograr una calidad de conducción superior a 10 m/s².

En general las ventajas para los instaladores son:  

• Ambiente de trabajo limpio, seguro y luminoso.
• Poder mover el carro falso a la posición a la altura óptima para perforar
• Área de trabajo con plataforma estable en lugar de andamios abiertos
• Espacio óptimo para la elevación y posicionamiento de los carriles en el hueco

Los clientes a menudo se enfrentan a diferentes situaciones en la obra; es necesario optimizar y adaptar las soluciones en función de los requisitos y el progreso de la obra.

A. Instalación SLIM y completa.

La sala de máquinas con losa de hormigón y vigas de máquina ya existe para la suspensión del falso carro.

B. SLIM, instalación por etapas.

La plataforma completa del pozo se instala con un Lean2Beam para los puntos de suspensión y las plantillas para la plomería del pozo.

Esta opción permite una ejecución rápida ya que se puede mover continuamente en línea con la construcción del edificio.

2.3 Garantía de calidad digital 

Durante el proceso de instalación, es importante realizar controles de calidad en cada punto de espera para garantizar que el equipo se instale con la precisión esperada. Una vez que se instala el carro y el sistema de elevación está en funcionamiento, es muy difícil realizar los ajustes necesarios y la realineación de los rieles.

• QC1: Alineación del riel guía
• QC2: Alineación de la puerta de aterrizaje 
• QC3: Verificación del sistema

Estos controles se realizan de forma totalmente automática con la QC-APP, que permite al inspector de calidad ejecutar los tres controles de forma sin papel, utilizando su teléfono móvil: las mediciones, las fotos y los informes se cargarán en una nube donde se podrán analizar a través de una solución Power BI (Business Intelligence), transparente para todas las partes interesadas.

2.4 Ascensores

Los ascensores de subida son básicamente sistemas de ascensores completamente operativos que utilizan el hueco permanente, generalmente ubicado en el centro del edificio. Tienen una sala de máquinas temporal que se mueve hacia arriba ("sube") en el hueco a medida que avanza la construcción del edificio.

Las principales ventajas de un elevador de ascenso son:

• Un proceso de construcción más rápido, posibilitado por que los ascensores puedan viajar a velocidades más altas en comparación con los ascensores Alimak convencionales de piñón y cremallera en el exterior del edificio.
• Son autotrepantes mediante puntos de suspensión específicos en la plataforma de choque o se deslizan desde allí y, por lo tanto, pueden ser independientes de la grúa del sitio de construcción si es necesario.
• Mayor seguridad y comodidad, especialmente en condiciones climáticas adversas, cuando normalmente un Alimak estaría fuera de servicio. Además, la ventaja adicional de funcionar las 24 horas sin molestias sonoras se debe a la ubicación central.
• Disponibilidad mucho más temprana de ascensores permanentes en el edificio y el hecho de que la fachada del edificio se pueda cerrar progresivamente para permitir al cliente alquilar el edificio en las plantas inferiores mientras continúa la construcción de las superiores.   
• La metodología requiere de bolsillos en la pared trasera del hueco del ascensor para permitir que se inserten las vigas de soporte retráctiles de la plataforma de la máquina y que las vigas delanteras permanezcan seguras sobre la losa del piso.

El método general de instalación de los elevadores de ascenso sigue la misma metodología que el SLIM con una cabina falsa como plataforma suspendida. Los montadores pueden trabajar con seguridad desde la plataforma de la cabina falsa, subiendo y bajando para instalar los carriles guía en la sección por encima del elevador de ascenso. 

2.5 Beneficios de utilizar el modelado de información de construcción durante la instalación

Building Information Modeling (BIM)^{[ 3 ]} Se define como una forma de trabajo colaborativo mediante tecnologías digitales que permite a todas las partes de un proyecto de construcción trabajar de forma más eficiente a lo largo de todo el ciclo de vida del proyecto (desde el diseño conceptual hasta la operación). Anteriormente, se suministraban a los clientes familias de productos prefabricadas; ahora, esto se puede hacer mediante modelos BIM totalmente coordinados con componentes individuales que forman el sistema de ascensores o escaleras mecánicas y contienen toda la información relevante utilizada a lo largo del ciclo de vida del activo. Cada uno de los ascensores y escaleras mecánicas proporcionados se fabrican a medida para cada proyecto individual. La singularidad de este enfoque garantiza un mayor nivel de integración y colaboración dentro de los proyectos y crea relaciones personales y confianza en la calidad del trabajo realizado, lo que es valorado positivamente por los clientes, especialmente en trabajos grandes y complejos.

La instalación de plataformas elevadoras no es solo un desafío técnico, sino también un ejercicio de ajuste en el que todas las partes deben trabajar al unísono. Para ayudar en este proceso, BIM ofrece la posibilidad de cronometrar los modelos para coordinar la instalación de materiales, el transporte de materiales dentro de la obra, las operaciones de grúa, los trabajos temporales y, lo más importante, los saltos.

El uso de BIM permite aprovechar los datos disponibles en las herramientas tradicionales de gestión de proyectos, como los diagramas de Gantt (fuente de datos), y vincularlos a componentes específicos en los modelos BIM. Al vincular estos datos, el equipo de obra obtendrá una visión general visual del proyecto y se podrán asignar tareas a componentes, grupos de componentes, etc. (la granularidad dependerá de cada escenario específico y de las tareas a realizar). Una vez finalizada la configuración del modelo, el equipo de obra modificará la fuente de datos cuando sea necesario y la simulación se actualizará automáticamente para reflejar el estado actual de la instalación.

3. Métodos de instalación robótica

A medida que nos adentramos en la nueva era de la digitalización en el sector de la construcción, surge la pregunta de cómo la tecnología puede ayudarnos a dar forma al futuro de los edificios inteligentes de gran altura. Una respuesta fue analizar qué aplicaciones existen para los robots en el sector de la construcción y, más concretamente, en las instalaciones de ascensores que requieren tareas repetitivas y físicamente exigentes con un alto nivel de precisión.

El sistema de instalación robótica para ascensores (RISE) combina IA con tecnología de elevación para hacer que las instalaciones de ascensores sean más seguras y eficientes con precisión automatizada. 

Schindler RISE consiste en un robot industrial montado sobre una plataforma móvil: los requisitos de alimentación son 400 V/50 Hz, 30 A, trifásica + neutro + tierra. La plataforma se eleva por el pozo hasta la siguiente posición de perforación definida, donde se libera el sistema de soporte de la plataforma, bloqueándola en su posición. El robot obtiene los datos de posicionamiento automáticamente de los modelos BIM para identificar la posición para perforar los agujeros.

A continuación, el brazo robótico selecciona el escáner de barras de refuerzo para escanear la pared del pozo e identificar la posición de las barras de refuerzo debajo del hormigón. Con la información sobre la ubicación de las barras de refuerzo, se puede comparar la posición de los orificios para los soportes de los rieles con los datos digitales cargados y ajustarlos en consecuencia para evitar perforar las barras de refuerzo.

Luego, el brazo robótico regresa a la estación de herramientas, donde se selecciona el taladro de impacto para perforar todos los orificios en la posición predeterminada. Una vez perforados los orificios, se colocan los pernos de anclaje y se aprietan previamente para la instalación del soporte.

Con todos los agujeros perforados y los pernos de anclaje colocados, el equipo de instalación puede instalar rápidamente el riel y los soportes desde una plataforma de instalación como la cabina del ascensor o la cabina falsa. 

La flota Schindler RISE ya se ha implementado con éxito en cuatro continentes, deleitando a clientes, constructores principales,^{[ 4 ]} supervisores y montadores en docenas de grandes proyectos de Schindler. 

Los beneficios de Schindler RISE son: 

• La salud y seguridad del personal no se ven comprometidas por estar sometidos a trabajos en el pozo. 
• Reducción significativa del tiempo en el proceso de medición, perforación y colocación de pernos de anclaje. 
• Alta precisión y calidad de tareas repetitivas.
• Documentación automática con protocolo de instalación.
• Atractivo perfil laboral para el operador de Schindler RISE.

3.1 Schindler RISE – Comunicación bidireccional

Los modelos BIM inteligentes pueden transferir las coordenadas de los pernos de anclaje a Schindler RISE. Este proceso está pensado para ser continuo y bidireccional, o en otras palabras, el robot recogerá las coordenadas de los modelos BIM y, una vez concluida la instalación de los pernos de anclaje, Schindler RISE enviará la información de las coordenadas de vuelta a los modelos BIM para obtener un nivel de precisión de la información tal como está construida nunca antes visto.

La precisión de la información proporcionada por el robot es posible gracias a la tecnología de última generación que incorpora. Además del ajuste de los pernos de anclaje, el robot también incorpora un láser que mide las dimensiones del eje a la altura de cada soporte, así como un escáner de barras de refuerzo que puede detectar la posición de las barras de refuerzo incrustadas en el hormigón y reposicionar los pernos de anclaje en consecuencia en caso de colisión. Esta información se puede enviar de vuelta a los modelos BIM una vez finalizado el ajuste de los pernos de anclaje.

4. Conclusión 

La industria de los ascensores ha recorrido un largo camino desde las instalaciones de andamios tradicionales con procesos de instalación basados ​​en la evaluación de riesgos. Los huecos de ascensores son entornos hostiles con condiciones húmedas y mojadas, donde la seguridad de los empleados es la principal prioridad con cualquier método de instalación. Para que los sistemas de ascensores funcionen de manera óptima, deben instalarse con un alto nivel de precisión para los edificios para los que fueron diseñados. 

El uso de la ingeniería digital, las nuevas tecnologías y la inteligencia artificial está cambiando el proceso de instalación de ascensores. Según Oetterli,^{[ 5 ]} La amplia gama de nuevas tecnologías y oportunidades también puede llevar a un replanteamiento en toda la industria de la construcción sobre la incorporación de proveedores de tecnología en una etapa más temprana del proceso de diseño de los edificios, para ofrecer soluciones integrales de primera clase para los clientes.

La innovación digital y las tecnologías de vanguardia han mejorado los procesos en toda la industria, no solo en la forma en que se ejecutan los procesos y proyectos internos, sino también en la forma en que los arquitectos, desarrolladores, constructores y consultores reciben información durante todo el ciclo del proyecto.

El futuro de la instalación de ascensores también verá un aumento en la construcción prefabricada y modular, donde los componentes premontados se pueden ensamblar en un sistema de ascensor completo.

Los nuevos y futuros desarrollos de ingeniería no sólo beneficiarán a los clientes, sino que las tecnologías innovadoras también ayudarán a motivar y desarrollar a los empleados.

Referencias

[1] EN 1808:2015, Requisitos de seguridad para equipos de acceso suspendidos - Cálculos de diseño, criterios de estabilidad, construcción - Examen y ensayos. 

[2] Guía de instalación de automóviles falsos Wurtec. 

[3] “La industria de los ascensores y BIM: un elemento facilitador de proyectos que se adoptó hace tiempo y que suele pasarse por alto”. Miguel Castro, 13.º Simposio sobre tecnologías de ascensores y escaleras mecánicas, volumen 13

[4] “La torre Uptown de Dubái se convierte en la primera torre superalta del mundo en adoptar la robótica para la instalación de ascensores” — BESIX

[5] CTBUH Journal 2019, “Pregúntele a un experto del CTBUH: Thomas Oetterli”.