El funiculador articulado: una actualización

El sistema de “próxima generación” está destinado a reducir el número total de unidades de transporte vertical en edificios altos en un 40%, se propone para su aplicación en proyectos importantes.

por Fritz King, Lars Hesselgren, Peter Severin, Patrik Sveder, David Tonegran y Sirpa Salovaara

El concepto de funicular articulado supone un gran avance en el transporte vertical en edificios altos y estaciones subterráneas profundas. Se trata de un sistema conectado de “trenes” que incluye un metro aéreo vertical que da servicio a vestíbulos elevados y un sistema de módulos que dan servicio a plantas individuales (ELEVATOR WORLD, agosto y octubre de 2013). Uno de estos sistemas requiere sólo dos ejes verticales, lo que aumenta el porcentaje de superficie útil y la velocidad de transporte de pasajeros y tiene el potencial de evacuar los pisos superiores de los edificios altos más rápido que los sistemas de ascensores actuales.

La eficiencia del sistema es que muchos trenes / pods comparten los mismos dos ejes. Esto reduce el tamaño del núcleo del ascensor y aumenta las proporciones de piso bruto / neto hasta en un 30% en comparación con los edificios de gran altura actuales, que pueden tener proporciones de piso bruto / neto tan bajo como 60%. Esto afecta negativamente el potencial de ingresos. Además, cada ascensor convencional requiere su propio hueco, pistas, cables y motores. Esto es inherentemente ineficiente y costoso. Una reducción en el número de huecos de ascensores aumenta la relación de piso bruto / neto y reduce los costos de construcción.

Trenes conectados

Un desarrollo para el Funiculador Articulado es un sistema continuo y conectado de “trenes” de alta velocidad que se detienen en los niveles del piso del Sky Lobby designados como “estaciones” (Figura 1).

El sistema se detiene en todas las estaciones de subida y bajada simultáneamente, y los pisos intermedios (entre estaciones) son atendidos por módulos individuales o ascensores convencionales. Un solo tren Funiculador articulado puede equiparse con uno o más vagones de tren según las necesidades de transporte vertical del edificio. La mayoría de los edificios de gran altura con vestíbulos elevados utilizan ascensores convencionales de dos pisos para dar servicio a estas áreas. Un sistema de funiculador articulado comparable utilizaría dos vagones de tren por tren. Es razonable equiparar un vagón de tren de este tipo a un ascensor convencional, ya que son equivalentes en tamaño y capacidad de pasajeros. El número total de unidades de transporte vertical con trenes de Funiculador Articulado que dan servicio a los vestíbulos elevados y ascensores convencionales que dan servicio a los pisos entre los vestíbulos elevados es menor que el número total de unidades de transporte vertical de un sistema de ascensores totalmente convencional. [1]

El Funiculador Articulado tiene el potencial de disminuir el número total de unidades de transporte vertical en edificios altos en un 40%. Otro desarrollo que implementa son las cápsulas individuales que se detienen en cada piso. En esta capacidad, funcionan como y reemplazan a todos los ascensores convencionales, por lo que aumentan aún más las relaciones de piso bruto / neto. El desarrollo de los sistemas de vainas de funiculador articulado individuales es más complejo que los sistemas de trenes conectados y requiere sistemas de control de gestión del tráfico para manejar variables tales como rutas, ubicación, velocidad, programación y congestión del tráfico. Las cápsulas se depositarán en la parte inferior y superior de un circuito de circulación particular y se controlarán el despacho para lograr la máxima eficiencia.

Ejes de transporte vertical: menos es mejor

Las tecnologías actuales de transporte vertical dan como resultado grandes núcleos de ascensores que consumen grandes volúmenes del edificio. El volumen de espacio destinado a los ascensores en edificios de gran altura es enorme cuando se suma a lo largo del edificio. Un sistema de transporte vertical eficiente podría cambiar este enorme desperdicio de espacio por programas que generen ingresos. Un sistema que requiere solo dos pozos reduce drásticamente el número de pozos de ascensor en edificios altos e instalaciones subterráneas. Además, el Funiculador Articulado puede equiparse con puertas a ambos lados de los vagones del tren para que los pasajeros puedan salir cuando otros ingresen. Esto reducirá los tiempos de carga / descarga y aumentará el flujo de pasajeros.

Una reducción drástica en el número de ejes de transporte vertical tiene un impacto importante en la arquitectura, construcción y densificación de edificios de gran altura. Un núcleo de ascensor más pequeño o inexistente reducirá las dimensiones requeridas de la placa del piso, lo que resultará en edificios de gran altura compactados y más delgados. Esto, a su vez, reducirá la cantidad de material de fachada y otros costos de construcción. Los planos de planta más pequeños permitirán a los desarrolladores ubicar más edificios en el mismo terreno, lo que aumentará sus ingresos.

Diseño de sistema y pod

El diseño del Funiculador Articulado es muy flexible, ofreciendo alineaciones verticales y horizontales, inclinaciones, curvas y giros. El sistema puede ser genérico (por ejemplo, cerrado con alineaciones verticales rectas) o expresivo (por ejemplo, en el exterior de un edificio con forma). Una cápsula genérica ofrece un diseño básico con un grado de libertad de rotación. Debido a que las cápsulas genéricas están encerradas dentro de los pozos y no son vistas por el público, la mayoría de sus diseños descuidan la elegancia y la expresión arquitectónica, enfatizando la eficiencia mecánica y la rentabilidad (Figura 4).

Los sistemas de transporte vertical pueden ser mucho más que máquinas para transportar pasajeros. El Funiculador Articulado ofrece contribuciones a formas y expresiones arquitectónicas que pueden ser emocionantes e innovadoras. El sistema puede ser visible y exhibido como parte de la arquitectura del edificio. Sus formas y alineaciones pueden agregar una cuarta dimensión a la arquitectura del edificio: arquitectura dinámica que se mueve. Estas cápsulas enfatizan la elegancia y la expresión arquitectónica y utilizan dos o tres grados de libertad de rotación. También están diseñadas con ventanas y paredes de vidrio para mejorar las vistas panorámicas.

Casos Prácticos

Estaciones de metro de Estocolmo

Stockholm Local Traffic (SL), propietario del sistema de metro en Estocolmo, Suecia, planea ampliar sus líneas existentes y construir otras nuevas. La extensión de Nacka tendrá estaciones subterráneas profundas a aproximadamente 100 m por debajo del nivel del suelo en roca de granito duro. El sistema de transporte vertical transportará pasajeros de rutina y deberá evacuar dos trenes subterráneos completamente cargados dentro de un período de tiempo limitado. 

La profundidad extrema hace que las escaleras mecánicas sean inviables, ya que los tiempos de viaje de los pasajeros serían del orden de varios minutos. El uso de ascensores convencionales requeriría aproximadamente 10 ascensores convencionales, cinco en cada extremo de la estación, y 10 pozos asociados que deberán ser volados a través de granito duro. El proveedor del metro, sin embargo, cree que el Funiculador articulado es una alternativa digna. Esta aplicación tendría dos bucles, un bucle en cada extremo de la estación, con dos ejes para cada bucle, lo que da un total de cuatro ejes frente a 10. Esta reducción de ejes reduciría drásticamente los costos de excavación y el tiempo de construcción.

La propuesta es tener dos sistemas de pods separados de dos pods cada uno en cada bucle, lo que da un total de cuatro pods por bucle. Mientras un sistema de cápsulas carga y descarga pasajeros, el segundo sistema de cápsulas está en movimiento desde y hacia la siguiente estación. Esto mejora el flujo de pasajeros continuo e ininterrumpido (Figura 7).

El 888: Funiculador articulado como expresión constructiva

El Funiculador Articulado también se puede utilizar como una experiencia única. Una decisión de diseño fundamental para el sistema son sus grados de libertad de rotación. Los estudios iniciales de diseño indican que, fundamentalmente, es preferible un sistema con tres grados de libertad, ya que permite un enorme potencial para adaptarse a diferentes configuraciones de edificación. Un examen más detallado indica que la cabina requiere solo dos grados de libertad, mientras que el tercero se puede obtener mediante la configuración de la pista. Críticamente, significa que la pista debe permitir trayectorias de tipo helicoidal con el par correspondiente en la trayectoria (Figura 8).

El Funiculador Articulado incorpora tecnología de información moderna para permitir una completa "programación de horarios bajo demanda". El sistema sabrá a través de aplicaciones móviles a qué usuarios se acercan y requieren transporte a sus destinos. Los tiempos de espera para las cápsulas se minimizarán, ya que el sistema los preasignará para reducir los tiempos de espera.

PLP / Architecture está aportando un ejemplo extremo de lo que se puede lograr con el Funiculador Articulado a través de un rascacielos supertall propuesto. Apodado el “888”, el edificio debe tener 888 m de altura hasta el piso más alto y estar coronado con un bucle de Funiculador Articulado que se extiende hasta una altura de 1000 m sobre el suelo (Figura 9).

El edificio se divide en cuatro segmentos: inferior, medio, superior y corona. Los segmentos superior e inferior contienen placas de piso muy grandes, y se están realizando estudios de diseño para explorar una variedad de formas en que esas placas pueden explotarse. La sección central tiene un gran agujero a través del edificio - un “Central Park” - alrededor del cual hay varios hoteles y apartamentos de alto valor (Figura 10).

Los sistemas previstos para esta torre serán tanto trenes conectados como módulos individuales en bucles separados. El edificio es tan grande que requiere su propia estación de metro / tren de alta velocidad ubicada debajo. Los bucles del funiculador articulado de alta velocidad están integrados con el nivel de la plataforma, la planta baja y la estación de metro. Tal como se diseñó, los pasajeros que desembarcan de los trenes subterráneos y trenes pueden cruzar la plataforma para tomar un funiculador que los conducirá a un vestíbulo o piso en el cielo (Figura 11). Hay tres bucles para vainas individuales (cada bucle que sirve a 96 pisos) que tienen diferentes caminos que utilizan la estructura vertical. Más estudios determinarán las capacidades requeridas de todos los sistemas, pero parece probable que cualquier factor limitante involucraría principalmente la cantidad de módulos disponibles, en lugar de la capacidad de seguimiento (Figura 12).

Conclusión

El Funiculador Articulado ofrece más que un medio para transportar personas arriba y abajo de un edificio. En aplicaciones como el 888, donde estaría a 1,000 m en el aire, la gente vendría al sistema de viaje como una atracción propia, muy similar al London Eye en Londres. El funiculador articulado ofrece soluciones nuevas y eficientes para los edificios de gran altura y las estaciones de metro profundas de la actualidad. La realidad de la densificación urbana exige este salto cuántico en el transporte vertical.

Referencias
[1] Ericsson-Lantz, C. y Skröder, E. “The Articulated Funiculators Potential to Evacuate High-Rise Buildings”, Universidad Tecnológica de Luleå, 2013 (pure.ltu.se/portal/files/44158502/LTU-EX- 2013-44006091.pdf).