¿Cuál debería ser la relación entre la capacidad de elevación del motor y la máquina?

Respuestas a preguntas frecuentes

por Serdar Tavaslıoğlu

P1. ¿Cuál debe ser la relación entre la capacidad de elevación del motor y la carga nominal en los ascensores de fricción?

En los ascensores de accionamiento por fricción, la carga nominal del ascensor y las dimensiones de la cabina correspondientes a esta carga se especifican en la cláusula 5.4.2.1.1 de la norma.

“5.4.2.1.1 General

La superficie útil de la cabina debe limitarse para evitar que se sobrecargue de personas.

Para ello, en la Tabla 6 se muestra la relación entre la carga nominal y la superficie máxima útil de la cabina.

La normativa impide que entren en la cabina más personas de las permitidas por la carga nominal, limitando así su superficie. El número de pasajeros correspondiente a la carga nominal define el número máximo de personas que pueden entrar en la cabina. No obstante, en caso de superarse esta carga, el control de carga y movimiento del ascensor se gestiona mediante contactos de sobrecarga.

“5.12.1.2 Control de la carga de la cabina

5.12.1.2.1 El ascensor debe estar equipado con un dispositivo que impida el movimiento normal de la cabina —incluida la nivelación automática— en caso de sobrecarga. En los ascensores hidráulicos, este dispositivo no debe impedir la nivelación automática.

5.12.1.2.2 Si la carga nominal se supera en más del 10%, siempre que la carga nominal sea de 75 kg, se debe detectar una sobrecarga.”

Como se especifica en la Sección 5.12.1.2.2, si se excede la carga nominal, la carga adicional que el motor o la máquina debe soportar es el 10 % de la carga nominal, con un mínimo de 75 kg. Una vez que se excede esta carga, se activan los contactos de sobrecarga. Si se detecta una sobrecarga durante el movimiento, el ascensor debe continuar hasta el piso más cercano y detenerse allí. En caso de sobrecarga, ocurren las siguientes acciones.

“5.12.1.2.3 En caso de sobrecarga:

a) Los usuarios deben ser informados mediante una señal sonora y visual dentro del vehículo, b) Las puertas eléctricas deben abrirse completamente, c) Las puertas manuales deben permanecer desbloqueadas, d) Deben desactivarse las medidas preliminares especificadas en la Sección 5.12.1.4.

La carga adicional que se debe aplicar al motor del ascensor es una sobrecarga del 10 %, siempre que sea de al menos 75 kg durante un período muy breve. Esta situación se puede solucionar con una carga de corriente que todos los motores eléctricos puedan soportar durante un corto tiempo. La carga nominal especificada del motor del ascensor no debe ser inferior a la carga nominal del ascensor. Esta verificación es suficiente. La declaración de conformidad del motor es fundamental.

Si la capacidad especificada del mecanismo del ascensor es igual o superior a la carga nominal del ascensor, la capacidad de accionamiento del mecanismo o del motor debe considerarse suficiente. Si el mecanismo de accionamiento no puede elevar la carga nominal del ascensor a pesar de la carga nominal especificada, esto debe abordarse como una cuestión de las actividades de PGD del producto, en lugar de un problema de control o de diseño del ascensor. El problema debe evaluarse como una no conformidad de la declaración de conformidad. La norma exige no solo el control de carga, sino también el control de velocidad.

“5.9.2.4 Velocidad

Cuando la fuente de alimentación está a su frecuencia nominal y el voltaje del motor es igual al voltaje nominal del equipo (6), la velocidad del automóvil, excluyendo todos los períodos de aceleración y desaceleración, no debe exceder la velocidad nominal en más del 5% durante el funcionamiento a media carga, el movimiento ascendente y descendente y el desplazamiento en estado estacionario.

También se aplican las siguientes tolerancias de velocidad: a) Nivelación (Sección 5.12.1.4 c)); b) Nivelación automática (repetida) (Sección 5.12.1.4 d)); c) Operación de inspección (Sección 5.12.1.5.2.1 e) y Sección 5.12.1.5.2.1 f)); d) Intervención eléctrica de emergencia (Artículo 5.12.1.6.1 f)).

Si la carga nominal y la velocidad nominal del motor del ascensor son compatibles con la carga nominal y la velocidad nominal del ascensor, esta condición ya se cumple. Un requisito como el de elevar una carga del 125 % en el motor durante las inspecciones no se especifica ni en el Anexo 1 ni en la inspección del motor requerida por la norma. En la inspección del ascensor, existen tres casos en los que se aplica una carga del 125 % en las inspecciones y pruebas que deben realizarse antes de poner el ascensor en servicio (TS EN 81-20 Sección 6.3).

“6.3 Inspecciones y pruebas realizadas antes de la puesta en servicio del ascensor

6.3.1 Sistema de frenado (Cláusula 5.9.2.2)

La prueba debe verificar lo siguiente:

a) El dispositivo de seguridad electromecánico debe ser capaz de detener una cabina cargada con un 25 % más de la carga nominal mientras se mueve hacia abajo a la velocidad nominal.

En este caso, la desaceleración del coche no debe exceder la desaceleración que provoca la activación del dispositivo de seguridad o que el coche se detenga contra los topes.

6.3.3 Verificación de la capacidad de la unidad (Cláusula 5.5.3)

La comprobación de la capacidad de accionamiento debe realizarse con varias paradas que impliquen un frenado muy brusco (parada completa, nota del autor) adecuado para la instalación del ascensor. En cada prueba, la cabina debe detenerse por completo. Esta prueba debe realizarse de la siguiente manera:

a) En el nivel más alto del viaje ascendente con un vagón vacío,

b) En el nivel más bajo de descenso con un vagón cargado al 125% de la carga nominal.

6.3.4 Dispositivo de seguridad del automóvil (Cláusula 5.6.2)...

b) Dispositivo de seguridad de acoplamiento gradual: En los ascensores accionados por cable, la cabina debe cargarse con el 125% de la carga nominal y debe realizar el movimiento de desplazamiento a la velocidad nominal o a una velocidad inferior.

Esta carga del 125 % en los tres casos no se refiere a condiciones relacionadas con la potencia de accionamiento de la máquina. En la prueba del sistema de seguridad descrita en la Sección 6.3.1, se prueba la capacidad de sujeción del mecanismo de seguridad electromecánico, como se explica en la Sección 5.9.2.2.2. En el control de la capacidad de accionamiento (Sección 6.3.3), se prueba la capacidad de accionamiento por fricción de la polea y el cable, como se describe en la Sección 5.5.3 (Accionamiento por cable). La Sección 6.3.4 se refiere a la prueba del dispositivo de seguridad de la cabina. Ninguna de estas inspecciones se relaciona con la potencia de accionamiento de la máquina o el motor. Una máquina o un motor con capacidad suficiente para levantar la carga nominal del ascensor es adecuado. Como se mencionó anteriormente, la máquina de accionamiento también debe ser capaz de manejar una carga adicional del 10 % en caso de una sobrecarga prevista. No se requiere que maneje una capacidad adicional del 125 %; tal condición no existe. La unidad de accionamiento nunca funcionará bajo tal carga.

La tabla 18 enumera las pruebas que deben realizarse en el motor o la máquina. Esto se define en la sección 5.9.2; si bien dicha sección abarca todo lo relacionado con el sistema de accionamiento, no se menciona en absoluto la capacidad de elevación del 125 %.

P2. ¿Debería la unidad de accionamiento ser capaz de elevar el ascensor una vez activado el dispositivo de seguridad?

La potencia de accionamiento del motor se define como un 10 % adicional de la carga nominal del ascensor. De hecho, todos los motores eléctricos tienen la capacidad de elevación para soportar esta carga adicional durante un período muy breve. Los valores de par en los motores dependen de varios factores, incluida la corriente; es evidente que los motores pueden soportar corrientes mucho mayores durante un breve tiempo cuando la sección transversal del cable y la densidad de corriente se calculan correctamente. Del mismo modo que los devanados de los motores asíncronos pueden soportar corrientes de arranque cinco o seis veces superiores a la corriente nominal durante un breve período, también pueden soportar cargas y corrientes excesivas durante breves períodos mientras están en movimiento. El control de sobrecorriente ya es un factor supervisado en el ascensor. Si la corriente alcanza un nivel que el motor no puede soportar, se toman las medidas de seguridad necesarias para evitar que el motor continúe consumiendo una corriente excesiva.

Sin embargo, dependiendo del tipo de dispositivo de seguridad utilizado, la carga que la máquina intenta levantar puede exceder con creces el valor nominal debido a la compresión causada por el efecto de frenado en los rieles. Incluso en el dispositivo de seguridad de paso a paso más suave, la compresión resultante de la energía cinética y estática generada durante la caída libre excede la fuerza que la unidad de accionamiento puede soportar. Sin embargo, en las pruebas de dispositivos de seguridad realizadas durante las inspecciones de rutina, dado que no hay caída libre, la velocidad es la velocidad nominal del ascensor y la prueba se realiza utilizando la carga (P+QG=Q/2) en lugar de la carga (P+Q) con contrapeso, la compresión puede ser mucho menor. Esta fuerza de compresión varía según el tipo de riel, el tipo de mecanismo de compresión del dispositivo de seguridad, los valores de dureza del material y las formas. Si bien la fuerza de compresión, que es relativamente menor en comparación con la caída libre, puede o no estar dentro de la capacidad de elevación de la máquina, este no es un requisito especificado por la norma. Dependiendo del estado de la fuerza generada después del frenado, la máquina de accionamiento puede no ser capaz de elevar la cabina atascada. Se espera que la máquina motriz eleve la cabina sin carga al 110 % de su capacidad nominal. Incluso si se asume que el coeficiente (k1) es tan alto como 2 en condiciones óptimas y se ignoran las fuerzas de flexión, en la práctica se está multiplicando la carga (P+Q) por dos. No se debe registrar un hallazgo negativo simplemente porque la unidad motriz no pueda elevar la cabina después del frenado. En ocasiones, se producen atascos tales que es necesario retirar el sistema de frenado del chasis para mover la cabina. Además, los criterios del formulario de inspección publicado por el Ministerio son claros y vinculantes, no meras recomendaciones. Los criterios no incluidos en el formulario de inspección no deben citarse como deficiencias.

Las intervenciones basadas en peticiones personales, formuladas con poco conocimiento pero muchas ideas, perjudican al sector. La fabricación a medida no puede basarse en el conocimiento y las preferencias de cada persona. Por favor, no intenten solucionar los problemas del sector impulsivamente; verificar sus conocimientos es un enfoque más sencillo. Si tienen razón, trabajemos juntos para lograrlo; pero si aplican prácticas incorrectas, causarán un daño significativo a nuestro sector. Exigir una capacidad de elevación del 125 % implica la instalación de dos grupos de maquinaria superior en cada ascensor. En un contexto de competencia internacional tan feroz, cualquier carga financiera adicional innecesaria reduce la competitividad de nuestro sector. Si las reglas son las mismas para todos, no existe competencia desleal.

Respuesta a las objeciones relativas a la respuesta a la pregunta 2

Tomemos como ejemplo un ascensor con una capacidad de carga nominal de 800 kg. Dado que se aplica un contrapeso, la carga que debe levantar el motor es de 400 kg (P+QG=Q/2). Esto se aplica tanto si la cabina sube llena como si baja vacía.

Si se carga un ascensor de 800 kg con 1000 kg adicionales (una sobrecarga del 125 %) y se espera que la máquina lo tire, la carga que soportará el motor de accionamiento en un ascensor diseñado con equilibrio de contrapeso para 800 kg será de 1000 - 400 = 600 kg. Esto significa que la máquina no está cargada al 125 %, sino al 150 %, lo que implica que los valores de corriente del motor superarán los valores límite por un margen significativo. Es improbable que el inversor o los ajustes térmicos lo permitan; si los ajustes no están configurados correctamente, no sería sorprendente que el motor se quemara. Está claro que insistir en este enfoque no tiene sentido. Una comprensión básica de los principios de los motores es suficiente para reconocer que esta aplicación es incorrecta. Además, esta práctica puede conducir a situaciones peligrosas. La norma exige que la cuerda se mantenga en su lugar sin deslizarse de la polea mientras el ascensor está estacionario con una carga del 125 %, pero se supone que el coeficiente de fricción $\mu$ es 0.1 cuando el ascensor está estacionario; Este valor disminuye en función de la velocidad una vez que el ascensor comienza a moverse. Esto puede provocar que el cable se deslice cuando el ascensor está parado con una carga del 125 %. Esta carga puede producirse mientras el ascensor está inmóvil, pero si ocurre, los contactos de sobrecarga impiden su movimiento. Por lo tanto, exigir esta condición es incorrecto.

La incapacidad del grupo de máquinas para levantar el vagón también puede surgir tras la activación del dispositivo de seguridad. Dependiendo del tipo de raíl, el ancho de la superficie del dispositivo de sujeción y la fuerza de los muelles utilizados, pueden generarse diferentes fuerzas de sujeción en los raíles. La norma exige que la aceleración de frenado esté entre 0.2 y 1 gn. Si el dispositivo de seguridad garantiza esto, cumple las condiciones requeridas. La norma no especifica un valor concreto para la fuerza de compresión en los raíles. Si este fuera un requisito necesario, la norma sin duda lo habría especificado, pero es imposible determinar dicho valor. Los compañeros que han realizado pruebas de frenado en diferentes raíles ya han observado cómo los resultados varían significativamente de un raíl a otro, cómo pueden diferir las distancias de deslizamiento y, por consiguiente, cómo difieren las fuerzas de compresión en cada prueba.

Por ejemplo, en una prueba de frenado donde un ascensor se desacelera a 1 m/s, con una desaceleración promedio de 0.6 gn (equivalente a 0.085 m) y un coeficiente de fricción promedio de 0.2, la fuerza ejercida por el motor para elevar la cabina después del frenado es muy cercana a la mitad de la carga nominal (Q/2). Esto corresponde a la carga nominal del ascensor. Sin embargo, si la prueba se realiza en condiciones ligeramente desfavorables, como una lubricación deficiente de los rieles, condiciones superficiales del mecanismo de sujeción o una ligera acumulación de polvo en los resortes, el valor de desaceleración puede aproximarse a 0.8 gn y el valor de fricción a 0.3 (equivalente a aproximadamente 0.06 m a una velocidad de 1 m/s). Además, dado que la fuerza del resorte de frenado, diseñada para superar la fuerza generada por la carga (P+Q) durante la caída libre, excede la fuerza generada por la carga (Q/2) a la velocidad nominal, cabe esperar una alta aceleración de frenado y una menor distancia de frenado. Por esta razón, la fuerza sobre los rieles puede exceder las expectativas. En este caso, la carga que la máquina debe levantar después del frenado excede el valor Q/2, lo que significa que el motor de la máquina está sometido a una fuerza de dos a tres veces su fuerza de tracción. (Véase “Equipo de seguridad deslizante en ascensores y problemas de diseño”, por Fatih C. BABALIK y Kadir ÇAVDAR). Si, después de que se activa el mecanismo de seguridad, el motor de la máquina no puede rescatar la cabina a pesar de que esta se haya descargado, no tiene sentido forzar el motor ni sobrecargarlo ajustando los valores de control de corriente; el funcionamiento previsto es incorrecto. Esto provocará que el motor se queme o que se dañe la estructura de la cabina. Deben evitarse las prácticas innecesarias e incorrectas. Esto es una cuestión de matemáticas: si la fuerza de tracción es menor que la fuerza de sujeción, el resultado es el daño a los componentes intermedios. Lo que se debe medir aquí es la desaceleración. Es incorrecto observar la fuerza de tracción sin medir la desaceleración.

nueva pregunta

P3. La norma exige levantar la cabina para liberar el dispositivo de seguridad. ¿Debería el motor poder levantar la cabina después de frenar?

La disposición relativa a la liberación del freno se define en la cláusula 5.6.2.1.4.1 de la norma.

"5.6.2.1.4.1 La liberación y el reinicio automático de un dispositivo de seguridad en el contrapeso o peso de equilibrio solo serán posibles elevando la cabina, el contrapeso o el peso de equilibrio."

Esta cláusula especifica que no se requiere ningún mecanismo adicional para la liberación del dispositivo de seguridad mecánico; dicho dispositivo debe liberarse automáticamente y restablecerse en respuesta al movimiento de la cabina. La forma de elevar la cabina se especifica en una subcláusula.

"5.6.2.1.4.2 En todas las condiciones de carga hasta la carga nominal, el dispositivo de seguridad debe liberarse de las siguientes maneras: a) mediante los medios especificados para operaciones de emergencia (5.9.2.3 o 5.9.3.9) o b) aplicando los procedimientos disponibles en el lugar (7.2.2)."

a) Las cláusulas a las que se hace referencia en este párrafo se refieren a los procedimientos de operación de emergencia para ascensores hidráulicos y de fricción. La operación de emergencia es una condición establecida para mover una cabina cargada con la carga nominal. En caso de mal funcionamiento, si la cabina se detiene contra los topes o el freno de seguridad desconecta el circuito, se aplica el requisito de rescate mediante intervención eléctrica de emergencia de acuerdo con 5.12.1.6, según la cláusula 5.9.2.3.3.

“5.9.2.3 Operación de emergencia

5.9.2.3.3 Si la fuerza manual requerida para mover la cabina cargada con la carga nominal hacia arriba excede los 400 N, o si no se proporcionan los dispositivos mecánicos especificados en 5.9.2.3.1(a), se deberá proporcionar un dispositivo de intervención eléctrica de emergencia que cumpla con 5.12.1.6.”

En esta cláusula, la carga también se refiere al vehículo cargado con la carga nominal. Si la carga excede la carga nominal, el dispositivo de intervención eléctrica de emergencia podría no funcionar. Por este motivo, se ha añadido el apartado b) a la cláusula 5.6.1.4.2 relativa a la liberación del dispositivo de seguridad, y se ha incluido una referencia a la cláusula 7.2.2.

“7.2.2 Uso normal

Las instrucciones de funcionamiento deben incluir la información necesaria especificada en la norma EN 13015:2001+A1:2008 relativa al uso normal del ascensor y a las operaciones de rescate, y en particular los siguientes puntos: i) Operaciones de rescate: específicamente en lo que respecta a la liberación del equipo de seguridad, los dispositivos para proteger la cabina ascendente de una velocidad excesiva, los dispositivos para evitar el movimiento involuntario de la cabina, la válvula de rotura de tuberías y los dispositivos de seguridad, incluida la identificación de cualquier herramienta especial, deben proporcionarse instrucciones detalladas.

Como se indica en el párrafo i), se requiere información detallada sobre la liberación del dispositivo de seguridad y, si corresponde, la identificación de herramientas especiales. La liberación del dispositivo de seguridad no se define como una función directa de la máquina-motor. En este caso, si se utiliza un dispositivo de seguridad que se hunde en el riel durante el frenado, debido a la forma de la superficie de la vía, la rigidez del cálculo del resorte, el gran ángulo de frenado o el uso de un riel inadecuado (lo cual no debería ser el caso, pero se está utilizando);

1. El equipo de seguridad debe estar montado en la parte superior del bastidor de la cabina para permitir que la operación de rescate e incluso la extracción del equipo de seguridad mecánico del bastidor se realicen fácilmente, pero deben realizarse los cálculos de tracción y corte para todos los pernos y tornillos,
2. Como se especifica en la Sección 7.2.2(i), se deben realizar preparativos para un mecanismo especial capaz de elevar la cabina (por ejemplo, un mecanismo de elevación acoplado a las consolas superiores para elevar la cabina).

El procedimiento para probar el dispositivo de seguridad de la cabina y la operación de rescate se especifica en la Sección 6.3.4.

“6.3.4 Dispositivo de seguridad de cabina (5.6.2)

El objetivo de la prueba realizada antes de la puesta en servicio del ascensor es verificar que la instalación completa —que comprende la cabina, el interior de la cabina, el dispositivo de seguridad, los rieles guía y su fijación segura a la estructura— esté correctamente instalada, ajustada y sea estructuralmente sólida. Para facilitar la desactivación del dispositivo de seguridad, se recomienda que la prueba se realice de manera que la cabina se vacíe, frente a la puerta.

Como se indica claramente en la cláusula, esta prueba simula el funcionamiento del dispositivo de seguridad. En realidad, suponemos que el dispositivo se activará debido a que la polea motriz pierda su capacidad de accionamiento, provocando que los cables se deslicen; a que la polea se afloje debido a la rotura de la conexión entre la polea y el eje; o al desgaste, rotura o fallo de los cables en los puntos de conexión, lo que dará lugar a un incidente con una aceleración cercana a la de una caída libre. Es evidente que, tras un incidente de este tipo, la conexión de la unidad motriz con el vehículo dejará de existir, por lo que elevar el vehículo no será una opción.

El subapartado del artículo exige que se descargue el vehículo para facilitar la operación de rescate. Para quienes argumenten que la definición de «descarga» no es del todo clara, se puede proporcionar una cita de la norma inglesa.

“Para facilitar la desactivación del equipo de seguridad, se recomienda realizar la prueba frente a una puerta para poder descargar el coche.” Cargar = sustantivo; cargar, verbo; cargar Descargar = sustantivo; descargado, vaciado, verbo; descargar, retirar la carga

El artículo indica claramente que el vagón debe descargarse para facilitar su traslado tras la prueba. Intentar levantar una cabina frenada, atascada en los raíles y cargada al 125 % con la potencia del motor no es un método correcto, como expliqué en mis cálculos anteriores. Simplemente decir «no funcionó» y emitir una etiqueta roja no se ajusta a la norma ni a los criterios de control.

Quisiera reiterar que los criterios de control se establecieron tras un exhaustivo trabajo de todos los actores del sector y se compararon con la norma. Se trata de decisiones vinculantes, no de meras recomendaciones. No deben crearse normas ni requisitos adicionales al margen de estas. Si considera que existen deficiencias, infórmelo al Ministerio para su análisis sectorial; sin embargo, la creación de condiciones adicionales personales —especialmente en este sector— perjudicará a todos a menos que se incorporen formalmente a los criterios de inspección. Diseñar ascensores basándose únicamente en el criterio individual no tiene otro propósito que perjudicar a nuestro sector y reducir nuestra competitividad. Debemos ser más prudentes en estos asuntos y evitar crear condiciones adicionales basadas en nuestras preferencias personales.