Los detalles ocultos de la modernización

Muchos ascensores modernos han estado en servicio desde la década de 1980. Debido a los códigos de construcción continuos con cláusulas anteriores (que desalientan el sentido de la necesidad de modernización), la mayoría todavía usa motores y tecnologías de control anticuados. Ni siquiera es sorprendente encontrar un ascensor que ha estado en uso desde la década de 1960 con poca o ninguna modernización. Comparativamente, las partes mecánicas de estos sistemas han estado en servicio más tiempo que la mayoría de los automóviles en la carretera y, en el caso de edificios de alta ocupación, realizan cientos de miles de viajes de ida y vuelta al año. En estos días, se trata menos de por qué o cuándo modernizar un ascensor, sino simplemente de cómo asegurarse de que el proceso de modernización se realice correctamente para garantizar que los costos futuros se mantengan al mínimo.

La modernización de un ascensor puede involucrar muchas partes y funciones diferentes. Los motores más antiguos se pueden actualizar a otros más eficientes con codificadores y sistemas de retroalimentación, y se pueden agregar nuevos relés y otros controladores, mejorando la energía, la eficiencia y el control de velocidad. Estas actualizaciones requieren que los sistemas completos se vuelvan a sintonizar para el uso y la eficiencia de la energía. Incluso los elementos estéticos (como los mecanismos de las puertas y los interiores) que se actualizan pueden tener un efecto dramático en el rendimiento de un sistema debido a los cambios en el peso y su distribución.

La decisión de modernizar un ascensor es normalmente una decisión empresarial, más que técnica. Para la mayoría de propietarios / operadores, la decisión es estrictamente financiera. El simple costo de modernizar un ascensor es significativo. Antes de emprender un proyecto de modernización, este costo debe justificarse mediante un análisis de costo-beneficio y tasas predeterminadas de retorno de la inversión. En el caso de los edificios comerciales de clase A, por ejemplo, la necesidad de actualizar suele ser para mantenerse al día con la competencia para atraer y retener a los inquilinos. En los edificios residenciales más antiguos, las modernizaciones se deben a averías no cubiertas por los contratos de mantenimiento estándar. Un error común es que el ahorro de energía impulsa la modernización. Si bien hay algunos ahorros, a menos que el organismo del gobierno local ofrezca reembolsos cuando se actualiza, estos son insignificantes.

Una de las repercusiones de la modernización de un ascensor en los EE. UU. Es que cualquier "alteración" de un ascensor requiere que todo el sistema se actualice al código ASME A17.1 actual. Este código, que se publica cada tres años con actualizaciones anuales, es aplicado por muchos estados y la mayoría de las ciudades importantes como la columna vertebral de los códigos de ascensores y escaleras mecánicas. Una simple modernización del motor podría requerir la actualización de todo el sistema de control bajo ASME A17.1 o incluso el interior de las cabinas si las nuevas regulaciones de la Ley de Estadounidenses con Discapacidades requieren modificaciones. En algunos casos, el sistema de control de incendios debe actualizarse por completo. En un edificio de oficinas comerciales de clase A, esto podría ascender a cientos de miles de dólares estadounidenses.

Definir:

• Un plan de mantenimiento contiene el proceso para los exámenes de rutina del sistema. Implica la lubricación, limpieza y ajuste de piezas y subsistemas para mantener el cumplimiento del código.
• Una reparación de una pieza de ascensor es el reacondicionamiento o renovación de esa pieza, componente o subsistema para mantener el equipo en total cumplimiento con los requisitos del código aplicable, sin agregar capacidades adicionales.
• Un reemplazo es el intercambio de un componente o subsistema por otro que es básicamente el mismo que el original para garantizar un desempeño adecuado de acuerdo con los requisitos del código aplicable.

La modernización es el reemplazo de un dispositivo o subsistema con nuevas características, controles, características o funciones. Esto generalmente se etiqueta como una "alteración" con requisitos obligatorios para cumplir con los nuevos códigos.

Creación de un plan de modernización

La modernización consiste en actualizar las partes de un ascensor necesarias para manejar tecnología más nueva, mejorar la seguridad y aumentar el rendimiento y la eficiencia. Las modernizaciones pueden afectar a los equipos de control, software, motores, montacargas, sistemas eléctricos y accesorios de la cabina. Dependiendo de factores clave, los costos generales de modernización pueden oscilar entre 100,000 dólares estadounidenses para un elevador de tracción de cinco pisos y más de 250,000 dólares estadounidenses por cada unidad en edificios de clase A.

Para controlar los costos, es fundamental crear un plan antes de comenzar cualquier trabajo. Este plan se crea con la ayuda de una empresa de servicios de ascensores, una que probablemente estará involucrada en el arduo trabajo de la modernización. Un buen plan determina qué partes del ascensor se van a modernizar y en qué medida se llevará a cabo el procedimiento. Durante este tiempo, es importante investigar los códigos de construcción que podrían verse afectados por la construcción y determinar cómo el proceso mantendrá el cumplimiento. Un plan completo toma en cuenta no solo las alteraciones mecánicas y eléctricas requeridas para el trabajo, sino también el impacto de la modernización en el flujo de pasajeros y otros sistemas dentro del edificio, como calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) y consumo de energía. . También debe incluirse el estado actual de mantenimiento de los ascensores.

Será más fácil determinar los beneficios cuantificables del proyecto si se han mantenido registros completos de mantenimiento antes de la modernización. Estos beneficios incluyen métricas sobre los tiempos de viaje de piso a piso, vibraciones mecánicas, niveles de ruido, tiempos de respuesta de la puerta (abrir y cerrar) y tiempos de respuesta de los pasajeros. Cuanto más tiempo se mantengan los registros antes de la modernización, mejor podrán ser para determinar cómo afectará la modernización al rendimiento del ascensor. En cualquier caso, modernización o no, estas métricas siempre deben mantenerse, ya que pueden usarse para determinar si la falla de un ascensor es un evento único o parte de una condición sistémica.

Una razón fundamental para un plan de modernización es ayudar a los propietarios / operadores del ascensor a evitar sorpresas y mitigar los costos futuros antes de que ocurran. También ayuda a los propietarios / operadores del edificio a comprender el papel de la modernización en el mantenimiento, reparación y reemplazo de las partes de un ascensor. Es importante saber si un ascensor realmente necesita modernización (a diferencia del simple reemplazo o reparación de una pieza), ya que esto abre muchos gastos nuevos. La antigüedad del sistema será clave para responder a estas preguntas, ya que las piezas se vuelven más difíciles de encontrar para los sistemas más antiguos.

Problemas de modernización

Dos de los sistemas más importantes a considerar al modernizar un ascensor son el sistema de control (hardware y software) y los propios motores. Si alguno de estos se actualiza incorrectamente, no solo los dañará, sino que también puede dañar otros sistemas eléctricos y mecánicos en otras partes del edificio debido al ruido de la energía y otras interrupciones.

Control

La tecnología de control de ascensores ha realizado grandes avances incluso desde la década de 1990. Ahora se utilizan algoritmos de despacho que "aprenden" los patrones de tráfico de edificios individuales. Al analizar el flujo de tráfico, estos microprocesadores predicen cómo y dónde instalar cabinas en edificios más grandes para maximizar la eficiencia energética y el volumen de pasajeros. Los sistemas de varios coches ya no funcionan de forma independiente, sino interdependiente. Los ascensores ya no se envían a niveles donde otro ascensor acaba de hacer una entrega para recoger a los pasajeros que acaban de abordar el taxi recientemente desocupado. Dicho control a nivel del sistema permite que los ascensores aparezcan más rápido en niveles densamente poblados y parezcan moverse más rápido entre niveles. Con índices mejorados de aceleración y desaceleración, ayudados por puertas que se abren y cierran más rápido o saltan niveles en el camino hacia el destino (en lugar de detenerse y atender cada llamada en ruta), el sistema transporta mayores volúmenes de pasajeros de manera más eficiente. Los sistemas de control más avanzados pueden transferir el exceso de energía a los sistemas de almacenamiento o de regreso a la red eléctrica, en lugar de purgarlo en forma de calor, lo que requiere un control adicional de energía HVAC. Esta energía ahora se recupera en los impulsores de ascensores regenerativos, almacenando el exceso de energía de un viaje a otro como electricidad (en lugar de desperdiciarlo como calor).

Problemas eléctricos

Los problemas eléctricos del edificio también deben tenerse en cuenta al modernizar un ascensor. Algunos generadores de reserva no son compatibles con unidades de estado sólido. Además, los sistemas más nuevos transfieren la energía de manera diferente, y es vital garantizar que la infraestructura eléctrica de un edificio pueda manejar las cargas, tanto en amplitud como en frecuencia. En algunos casos, esto se puede manejar instalando conmutadores de transferencia y de pretransferencia. Una empresa competente de modernización de ascensores diseñará un sistema de ascensores teniendo en cuenta la alimentación de energía existente y la capacidad de carga. Esto debería permitir un mínimo de cambio desde un punto de vista eléctrico. A menudo, todo lo que se necesita cuando esto ocurre son nuevas desconexiones y tuberías hacia los nuevos transformadores, filtros y controladores.

Motores

La modernización de los motores dentro de un sistema de ascensor, entre los menos visibles, puede provocar los mayores fallos si se realiza de forma incorrecta. Uno de los mayores avances tecnológicos en los accionamientos de ascensores en el último siglo fue el desarrollo de motores de inducción de CA de alta eficiencia. Los motores de CC se utilizaron a principios del siglo XX, ya que tenían pares de arranque más altos con menos transitorios de voltaje y tenían un mejor control de velocidad variable. Lograr las mismas respuestas con un motor de CA requirió autotransformadores externos. Sin embargo, esto hizo que los motores fueran más costosos y más complejos de operar. Los motores de CC todavía existen en los ascensores hoy en día, ya que se han incorporado a los diseños. Es más fácil / más económico reemplazar tipos de motores similares que hacer las modernizaciones necesarias requeridas cuando se cambia a un motor de CA. Sin embargo, los motores de CC deben mantener los voltajes de la línea de transmisión para que los motores sigan girando, incluso sin demanda en la línea. Permitir que un motor de CA se apague cuando no está en uso se traduce en ahorros considerables para un edificio. Los reembolsos de energía suelen estar disponibles para este tipo de actualizaciones de motores, ya que los controladores utilizan menos energía.

Un motor de inducción de CA no solo mejora la eficiencia energética, sino que también mejora la calidad de conducción. Un diseño de variador basado en motor-generador se puede reemplazar por un variador de voltaje variable y frecuencia variable (VVVF). Este tipo de unidad proporciona una aceleración y desaceleración casi fluidas. Sin embargo, cuando un motor de CA se instala incorrectamente, causará un daño tremendo al sistema a través de armónicos de CA, efectos de cables largos con sobretensiones y corrientes en los cojinetes del motor que harán que los motores fallen prematuramente.

Los armónicos de CA se filtran con puentes de diodos y otros circuitos rectificadores para motores pequeños y electrodomésticos. Sin embargo, cuando una gran proporción del uso de energía proviene de los variadores VVVF, las unidades pueden crear grandes armónicos en relación con la carga total en un edificio. Esto impacta negativamente en la calidad de la forma de onda de CA disponible en otros lugares de la misma red. Cuando esta forma de onda se distorsiona debido a los armónicos, hace que otros componentes electrónicos incurran en mayores pérdidas de energía en forma de calor. Cuando los electrodomésticos u otros motores se ven obligados a consumir más energía (por lo tanto, crean más calor), comienzan a disminuir su eficiencia y, finalmente, fallan prematuramente. Al final, la propia compañía eléctrica se ve afectada por estos armónicos, ya que las condiciones de resonancia comienzan a dañar los transformadores y capacitores. Para mitigar este efecto, muchas compañías eléctricas requieren que los propietarios de variadores VVVF instalen equipos de filtrado para reducir los armónicos por debajo de un límite aceptable para otros usuarios.

Otro inconveniente de las unidades VVVF es su incapacidad para superar los efectos de larga duración antes mencionados. Se produce un efecto de cable largo en líneas de transmisión de alto voltaje en las que hay un cambio de impedancia dentro del sistema, como cuando el cable de alimentación está conectado a un motor. La impedancia de los terminales del motor actúa como una barrera para parte de la forma de onda de voltaje, reflejando una parte de la forma de onda. Este tipo de reflexión de energía, cuando se agrega a las formas de onda entrantes, puede causar una sobretensión dentro de las líneas. Esto ejerce una gran tensión en el cable y los devanados. En cables más largos, esta sobretensión se amplifica, lo que hace que la tensión alcance dos o tres veces la nominal. Este problema se puede controlar con el filtrado y las longitudes de los cables adecuados, pero, si se deja solo, destruirá los motores y quemará los cables.

Las altas frecuencias de los variadores VVVF también pueden causar problemas con los cojinetes y los devanados del motor si se controlan incorrectamente. Si estos voltajes de alta frecuencia encuentran un camino a tierra a través de un cojinete del motor, pueden generar chispas y erosionar el material a través de un efecto de mecanizado por descarga eléctrica (EDM). También conocido como mecanizado por chispa, erosión por chispa, quemado, hundimiento, quemado de alambre o erosión por alambre, la electroerosión se utiliza en la fabricación para obtener la forma deseada mediante descargas eléctricas (chispas). Sin embargo, tales efectos en los motores dañarán tanto la bola del rodamiento como su pista. Los motores con equipo mal conectado a tierra son altamente susceptibles a este tipo de daño. Para evitar un efecto EDM, es importante utilizar buenas prácticas de cableado y conexión a tierra, y filtrar adecuadamente las corrientes de modo común. Un buen cableado significa el uso de blindaje, geometrías de potencia simétricas y la instalación de escobillas con conexión a tierra del eje, así como el uso de grasas conductoras para cojinetes para evitar descargas parásitas. Los devanados del motor deben inspeccionarse cuidadosamente antes de la instalación del nuevo controlador para asegurarse de que sean capaces de manejar las frecuencias del variador VVVF que pueden provocar una falla prematura de la bobina. Un taller de motores de renombre debe realizar una inspección completa de los motores para ayudar a determinar qué motores necesitan reparación o reemplazo de bobinas antes de volver a poner el elevador en servicio.

Conclusión

La modernización de un ascensor puede presentarse de muchas formas, desde simples mejoras estéticas hasta la instalación de sistemas mecánicos y eléctricos completamente nuevos. Al determinar cómo ejecutar la modernización de un ascensor, lo primero que debe hacer es investigar el estado actual del ascensor y redactar un plan de modernización completo. De esta forma, se pueden evitar muchos costes innecesarios. Los beneficios incluyen reducciones de costos inmediatas (al determinar qué se puede dejar “como está”) y costos futuros invisibles al evitar los costosos errores de instalaciones eléctricas y de motores incorrectas.

También es importante colaborar con una empresa de instalación confiable y eficiente. Se debe priorizar el pensamiento creativo para determinar cómo una modernización inmediata podría afectar negativamente a todo el espacio del edificio en el futuro.