Forza della porta dell'ascensore

La cattiva regolazione dei controller delle porte degli ascensori può causare lesioni alle persone se colpite da una porta che si chiude ad alta velocità. Le persone possono anche essere intrappolate o schiacciate da un sistema di porte con una forza di chiusura eccessiva della porta. L'istruzione e la vigilanza durante la regolazione e la manutenzione della porta dell'ascensore sono fondamentali per la sicurezza. Si stima che gli incidenti legati alle porte superino il 40% di tutti gli infortuni relativi agli ascensori. Altri tipi di lesioni includono il 40% relativo a inciampi e cadute, in cui l'ascensore non è in piano. Ciò significa che l'80% di tutti gli infortuni si verificano all'ingresso. Con l'elevata incidenza di lesioni legate alle porte che si verificano, è chiaro che è necessaria una maggiore educazione per garantire che le porte siano conformi al codice, insieme, forse, a un riesame dei valori del codice di pressione e forza.

Requisiti di progettazione

I requisiti del codice ASME A17.1/CSA B44 richiedono che le forze di chiusura della porta dell'ascensore e l'energia cinetica siano limitate per prevenire impatti ad alta energia su una persona quando viene colpita da una porta in chiusura. Ci sono anche requisiti per limitare le forze di schiacciamento nel movimento di chiusura tra i pannelli della porta e l'apertura della porta con una persona nell'ingresso. Questo generalmente, ma non sempre, è il terzo centrale della corsa, data la larghezza di una persona. La limitazione di queste forze e livelli di energia richiede la comprensione dei requisiti del codice e delle regolazioni dell'operatore della porta.

A volte ci sono interessi in competizione per aumentare la velocità di chiusura della porta per migliorare le prestazioni dell'ascensore e ridurre la frequenza di manutenzione, ma questo va a scapito dell'aumento degli incidenti con impatto sulla porta. Prima di effettuare regolazioni e riparazioni, i meccanici devono conoscere l'importanza e l'impatto che il lavoro può potenzialmente avere sugli utenti dell'ascensore.

Gli operatori delle porte degli ascensori dispongono di un mezzo per regolare la forza della porta al di sotto di 135 N (30 lbf). (Un Newton [N] è la forza necessaria per accelerare 1 kg alla velocità di 1 mps2; una forza libbra [lbf] è la forza necessaria per accelerare 1 libbra avoirdupois [lbm] alla velocità di gravità standard [g].) Gli operatori della porta hanno anche un mezzo con cui regolare la velocità della porta per garantire che le energie cinetiche siano mantenute pari o inferiori a 23 J (17 piedi-lbf) in qualsiasi punto della zona codice (istantanea) e 10 J (7.37 piedi-lbf) ) in cui viene utilizzato un dispositivo di riapertura. Se non viene utilizzato un dispositivo di riapertura della porta, queste energie cinetiche devono essere mantenute al di sotto di 8 J (6 piedi-lbf) in qualsiasi punto della zona codice (istantanea) e di 3.5 J (2.5 piedi-lbf). (Un Joule [J] è l'energia pari al lavoro svolto quando si applica 1 N attraverso uno spostamento di 1 m. Un piede per libbra di forza [ft.-lbf] è uguale al lavoro svolto quando si applica una forza di un libbra- forza [lbf] attraverso uno spostamento di 1 piede)

Ciò significa che ci sono tre misurazioni e regolazioni che devono essere fatte sugli operatori della porta. Questo è il concetto più trascurato che contribuisce al movimento pericoloso della porta. La forza della porta di 135 N (30 lbf) è più facile da garantire, perché sono disponibili strumenti semplici per misurare la forza (figure 1 e 2). Le energie cinetiche sono spesso considerate un po' un mistero (perché sono difficili da misurare) e sono, quindi, le più spesso trascurate. Questo articolo demistifica l'enigma della regolazione delle energie cinetiche.

Cambiamenti nella velocità e forza di chiusura della porta

Quando un nuovo ascensore viene regolato e deve superare un'ispezione di accettazione con l'AHJ, i test includono il test della forza della porta e la verifica dell'energia cinetica basata sul tempo di chiusura della porta. Se le porte sono vincolanti alla prima ispezione, è probabile che la velocità e la forza della porta aumentino man mano che le porte si consumano. Ciò deve essere misurato e corretto non appena le energie e le forze sembrano essere al di sopra dei livelli di codice.

Le velocità della porta e, in particolare, le forze della porta cambieranno al variare dei componenti di attrito del sistema. Alcuni componenti possono usurarsi, mentre altri si usurano e devono essere sostituiti. Le parti di ricambio possono influenzare le forze se le parti non sono esattamente della stessa marca o qualità. L'accumulo di sporco e detriti (in particolare polvere da costruzione) nel tempo avrà un effetto. Le porte urtate dai carrelli possono piegarsi, causando disallineamenti e notevoli attriti.

 I moderni operatori delle porte hanno regolazioni separate per velocità di chiusura e forza di chiusura. Finché la forza di chiusura è impostata per compensare varie forze di attrito, le velocità di chiusura saranno le stesse a tutti i piani. Se la forza viene regolata su un piano che ha un attrito maggiore, deve essere controllata sul piano che ha il minor attrito, perché questo piano avrà la forza maggiore.

Sono questi cambiamenti di energie e forze per i quali è richiesta la verifica del codice in A17.1/B44 Sezione 8.6 e per i quali i mezzi da testare sono forniti nel programma di controllo della manutenzione. I test dovrebbero essere eseguiti con la frequenza richiesta dall'analisi delle condizioni di lavoro: secondo questa sezione, annualmente o ogni volta che si visita. La sezione 8.6 richiede questa analisi per garantire che la frequenza dei test e della manutenzione sia adeguata per mantenere le forze in regola.

Portare con sé il dinamometro necessario per controllare ogni porta ad ogni visita non è difficile o gravoso; ci vogliono circa 30 s. e porterà a porte più conformi e più sicure. Anche la temporizzazione dei tempi di chiusura della porta e il confronto con i tempi minimi elencati sulla targhetta della porta può essere eseguita entro questo lasso di tempo. Queste attività sono necessarie per garantire che i tempi di chiusura delle porte non siano cambiati a livelli non conformi.

Comprendere il codice

I requisiti per queste forze si trovano in A17.1/B44 Parte 2, Requisito 2.13.4.

Forza di chiusura della porta

Quanto segue è direttamente da ASME A17.1-2013/CSA B44-13:

• “2.13.4 Limitazioni di chiusura per porte di vano corsa a scorrimento orizzontale e porte o cancelli di cabina scorrevoli orizzontalmente ad azionamento elettrico “2.13.4.1 Dove richiesto. Quando una porta del vano corsa a scorrimento orizzontale o una portiera/cancello di cabina o entrambi è chiusa da una pressione momentanea o da mezzi automatici (vedere 2.13.3.3), o viene chiusa simultaneamente con un'altra porta o portiera/cancello di cabina o entrambi da una mezzi a pressione (vedere 2.13.3.2.3 e 2.13.3.2.4), il meccanismo di chiusura deve essere progettato e installato in conformità a 2.13.4.2 e il dispositivo di riapertura deve essere progettato e installato in conformità a 2.13.5.
• “2.13.4.2 Meccanismo di chiusura. . . 2.13.4.2.3 Forza porta. La forza necessaria per impedire la chiusura da fermo della porta del vano corsa (o della portiera o del cancello della cabina se motorizzata) non deve superare 135 N (30 lbf) (vedi 2.13.3.1). Questa forza deve essere misurata sul bordo anteriore della porta con la porta in qualsiasi punto compreso tra un terzo e i due terzi della sua corsa”.

Misurazione della forza della porta utilizzando un misuratore di forza della porta

Nelle figure 1 e 2 sono mostrati due strumenti comuni in uso. Entrambi i misuratori utilizzano una molla di una rigidità nota con una scala calibrata che indica la forza applicata. Entrambi gli indicatori vengono applicati alla porta di chiusura quando le porte si trovano nel terzo centrale della corsa del pannello della porta, bloccandole con l'indicatore, consentendo solo il movimento della porta, quindi leggendo la forza.

Questa procedura è descritta nella Guida ASME A17.2 per l'ispezione di ascensori, scale mobili e marciapiedi mobili, punto 1.8.1:

“ASME A17.2-2014

“ARTICOLO 1.8

“FORZA CHIUSURA PORTA

“1.8.1 Ispezioni periodiche Per testare la forza di chiusura della porta, parcheggiare l'auto a livello del pavimento e avviare le porte in direzione di chiusura. Lasciare che le porte si chiudano tra un terzo e due terzi della loro corsa normale e fermarle. Spingere un dispositivo di misurazione della forza con un intervallo appropriato per misurare 30 lbf (133 N) contro la porta ferma, togliendo il fermo in modo che la porta sia tenuta ferma dal dispositivo misuratore di forza. Indietreggiare lentamente sul dispositivo fino al punto in cui la porta inizia a muoversi. A questo punto la porta e le forze di misura sono in equilibrio e la forza può essere letta. . . .

“ARTICOLO 6.5

“CHECKLIST DI ACCETTAZIONE SERVIZIO VIGILI DEL FUOCO (ASME A17.1–2000 e CSA B44-00): ASCENSORI AUTOMATICI. . .

“6.5.6 Operazione Fase I con porte aperte Portare l'interruttore Fase I in posizione “OFF” e portare la cabina a qualsiasi piano. Con le porte aperte, portare l'interruttore Fase I in posizione "ON" e controllare quanto segue:

. . .

(b) Se i dispositivi di riapertura della porta sono resi inoperanti, la velocità di chiusura viene ridotta in modo che l'energia cinetica sia ridotta a 2 ½ ft-lb (3.5 J). . . .”

La maggior parte delle procedure di test e ispezione si trova in ASME A17.2, che indica come l'AHJ effettuerà generalmente le ispezioni. I tecnici dovrebbero usarlo (il libro utilizzato dagli ispettori) per garantire che un lavoro sia conforme. Elenca 133 N (30 lbf) dove il codice elenca 135 N (30 lbf), ma questa è solo una differenza rispetto alla pratica di arrotondamento metrico tra le pubblicazioni. Entrambi sono validi.

Se la misurazione indica una forza eccessiva, superiore a 135 N (30 lbf), è necessario regolare l'operatore della porta. La limitazione della potenza elettrica applicata a un motore della porta controlla esclusivamente la forza della porta (coppia). Quando c'è più corrente all'armatura del motore, c'è più forza di chiusura disponibile e viceversa. Le figure 4 e 5 illustrano circuiti tipici dell'operatore di porta di due operatori comuni: uno reostatico (utilizzando resistori) e uno a stato solido (utilizzando controlli elettronici). Le figure 6 e 7 indicano dove vengono effettuate le regolazioni fisiche nel circuito. Questi disegni sono solo a scopo illustrativo; consultare sempre il manuale OEM prima di regolare un operatore della porta dell'ascensore in servizio.

Queste regolazioni possono essere sull'operatore della porta; nel controller dell'ascensore; o, in alcuni casi, regolato con uno strumento portatile in piedi in macchina. È necessario familiarizzare con l'operatore della porta specifico, ma i progetti generali sono simili e i risultati sono gli stessi.

Sebbene il limite del codice sia un massimo di 135 N (30 lbf) di forza di chiusura, non c'è motivo di regolarlo più del necessario. Regolarlo al minimo per ottenere un funzionamento affidabile. Più bassa è la corrente, minore è la forza di schiacciamento. Lesioni comuni derivano dal fatto che il dispositivo di riapertura della porta non è ostruito e una persona viene inchiodata tra le porte del vano corsa e lo sciopero o lo stipite della porta, o tra le porte del vano ad apertura centrale. In molti casi, la forza può essere impostata tra 60 e 80 N (13 e 18 lbf). Non c'è motivo di impostarlo al massimo.

Se impostato correttamente, l'aumento della coppia (limite di corrente) non aumenterà la velocità. Diminuendo la coppia si diminuirà la velocità della porta solo quando non c'è abbastanza potenza per raggiungere quella velocità. Non regolare il limite di corrente se si tenta di modificare l'energia cinetica. Questo è analogo ad aumentare la pressione di sfogo su una valvola idraulica dell'ascensore e ad aspettarsi un aumento della velocità della cabina.

Kinetic Energy Entertainment

L'energia cinetica è l'energia del movimento. Ricordiamo che tutti gli oggetti con massa sono soggetti a forze. Quello che segue è un aggiornamento di fisica. Un libro appoggiato su un tavolo ha energia potenziale; la forza dovuta all'accelerazione di gravità sta tirando il libro verso il basso mentre il tavolo resiste alla forza, tenendolo in alto. Se il libro è stato fatto scivolare giù dal tavolo e lasciato cadere sul pavimento, la sua energia potenziale viene convertita in energia cinetica fino a quando non colpisce il pavimento. Proprio come il libro che cade ha accumulato energia cinetica, così sarà la chiusura delle porte dell'ascensore.

Più il libro cade a causa dell'accelerazione di gravità a 9.8 mps2 (32.2 fps2), maggiore è la sua velocità, finché il pavimento non lo ferma. Questo aumento dell'energia cinetica è mostrato nella formula dell'energia cinetica (Equazione 1). La velocità aumenta in relazione alla distanza per cui è in movimento. L'energia cinetica aumenta con il quadrato della velocità.

dove:

E_K = energia cinetica

m = massa

v = velocità

In termini di porta di ascensore, l'operatore della porta muove le porte con una velocità di chiusura che accelera la massa alla massima velocità, quindi decelera verso velocità zero fino alla completa chiusura. Tutti gli operatori della porta hanno regolazioni per aumentare o diminuire la velocità, che, a sua volta, aumenta o diminuisce l'energia cinetica. (In questo articolo, velocità e velocità sono state usate fino ad ora come sinonimi, ma c'è una differenza. La velocità è una grandezza vettoriale, che ha sia grandezza che direzione, mentre la velocità è una grandezza scalare che ha solo grandezza. Visto che stiamo parlando di velocità in una direzione del vettore e non ci sono altri vettori da considerare, anche la velocità è corretta da usare in questo caso.) Per sapere quali sono le energie cinetiche di un sistema di porte in movimento, dobbiamo conoscere la massa totale e la velocità media. Spesso i meccanici non conoscono la massa delle porte più vecchie e possono usare solo un timer per misurare le porte in chiusura per ottenere la velocità media, quindi sembra che siamo sempre in una condizione sconosciuta. Quindi, molti incidenti causati da colpi di porta che causano lesioni sono dovuti a elevate energie cinetiche.

Letture consigliate

Gli articoli di George W. Gibson "Energia cinetica dei sistemi di porte per ascensori passeggeri"[1] e "Energia cinetica massima istantanea dei sistemi di porte per ascensori passeggeri a scorrimento orizzontale"[2] descrivono in dettaglio la matematica più approfondita per i lettori interessati a un trattato di cinematica e matematica. Ulteriori informazioni su questo argomento possono essere trovate in Systems Engineering of Elevators di Phil Andrew e Dr. Stefan Kaczmarczyk.[3] Per una prospettiva pratica da un ingegnere progettista, Elevator Engineering di Ben Abbaspour[4] è un libro utile. Raccomando anche le risorse di Bob Desnoyers, che gestisce un sito Web con molte utilità, come il suo "Calcolatore del tempo minimo della porta", all'indirizzo elevatorbob.com.

In questo articolo, l'obiettivo è spiegare il problema e le soluzioni in termini più semplici e pratici per la meccanica con principi di base ed esempi semplificati. Certamente, sono necessarie formule più dettagliate durante la progettazione delle apparecchiature e per la creazione del codice. Questo articolo ha lo scopo di spiegare i principi per l'educazione meccanica e tecnica e, si spera, prevenire il più possibile le porte pericolose.

Code

I requisiti del codice per le energie cinetiche si trovano nel requisito 2.13.4:

“ASME A17.1-2013/CSA B44-13

“2.13.4 Limitazioni di chiusura per porte di vano corsa a scorrimento orizzontale a comando elettrico e porte o cancelli di cabina scorrevoli orizzontalmente

“2.13.4.1 Dove richiesto. Quando una porta del vano corsa a scorrimento orizzontale o una portiera/cancello di cabina o entrambi è chiusa da una pressione momentanea o con mezzi automatici (vedere 2.13.3.3), o viene chiusa simultaneamente con un'altra porta o portiera/cancello di cabina o entrambi da un mezzi a pressione (vedi 2.13.3.2.3 e 2.13.3.2.4), il meccanismo di chiusura deve essere progettato e installato per essere conforme a 2.13.4.2 e il dispositivo di riapertura deve essere progettato e installato per essere conforme a 2.13.5.

“2.13.4.2 Meccanismo di chiusura

“2.13.4.2.1 Energia cinetica

(a) Quando la porta del vano corsa e la portiera/cancello della cabina sono chiusi in modo tale che l'arresto manuale di uno dei due arresti entrambi, l'energia cinetica del sistema di chiusura della porta deve essere basata sulla somma dei pesi del vano corsa e della portiera della cabina , nonché tutte le parti ad esso rigidamente connesse, compresi gli effetti di inerzia rotazionale dell'operatore della porta e la trasmissione di collegamento ai pannelli della porta.

(b) Quando viene utilizzato un dispositivo di riapertura conforme a 2.13.5, il sistema di chiusura della porta deve essere conforme ai seguenti requisiti:

(1) L'energia cinetica calcolata per la velocità di chiusura effettiva in qualsiasi punto della distanza della zona del codice definita da 2.13.4.2.2 non deve superare 23 J (17 ft.-lbf).

(2) L'energia cinetica calcolata per la velocità di chiusura media come determinata secondo 2.13.4.2.2 non deve superare 10 J (7.37 piedi-lbf).

(c) Laddove un dispositivo di riapertura non sia utilizzato o sia stato reso inoperativo (vedere 2.13.5), il sistema di chiusura della porta deve essere conforme ai seguenti requisiti:

(1) L'energia cinetica calcolata per la velocità di chiusura effettiva in qualsiasi punto della distanza della zona Codice definita da 2.13.4.2.2 non deve superare 8 J (6 ft.-lbf).

(2) L'energia cinetica calcolata per la velocità media di chiusura all'interno della distanza della zona Codice (vedere 2.13.4.2.2), o in qualsiasi larghezza di apertura esposta, compreso l'ultimo incremento della corsa della porta, non deve superare 3.5 J (2.5 ft. -lbf).

"2.13.4.2.2 Corsa della porta nella distanza della zona di codice

(a) Per tutte le porte scorrevoli laterali che utilizzano pannelli a una o più velocità, la distanza della zona codice deve essere presa come la distanza orizzontale da un punto di 50 mm (2 pollici) di distanza dallo stipite aperto a un punto di 50 mm (2 pollici). ) lontano dallo stipite opposto.

(b) Per tutte le porte scorrevoli ad apertura centrale che utilizzano pannelli a una o più velocità, la distanza della zona di codice deve essere presa come la distanza orizzontale da un punto di 25 mm (1 in.) di distanza dallo stipite aperto a un punto di 25 mm ( 1 pollice) dal punto di incontro centrale delle porte.

(c) La velocità media di chiusura deve essere determinata misurando il tempo necessario al bordo anteriore della porta per percorrere la distanza della zona del Codice”.

Il codice fa riferimento sia all'energia cinetica (EK) "in qualsiasi punto" sia all'energia cinetica calcolata per la "velocità di chiusura media". L'uso della parola "qualsiasi" include il massimo o picco EKpk o EK alla massima velocità percorsa dal pannello della porta. Per semplicità utilizzeremo il termine “EK medio” basato sulla velocità media (velocità media di chiusura): la distanza totale percorsa dal pannello divisa per il tempo totale impiegato. Tutto quello che dobbiamo sapere è dove avviare un timer e dove fermarlo. Questa è la "zona codice" descritta nel requisito 2.13.4.2.2 ed è il movimento totale di un pannello della porta con apertura laterale meno 100 mm (4 pollici). Quindi, per un pannello con apertura laterale, non si contano i primi 50 mm (2 pollici) o gli ultimi 50 mm (2 pollici) di corsa. Per una porta con apertura centrale, la distanza della zona di codice è metà dell'apertura della porta meno 50 mm (2 in.) a partire da 25 mm (1 in.) di distanza dallo stipite aperto fino a un punto a 25 mm (1 in.) dalla punto d'incontro centrale delle porte. La velocità media viene calcolata dividendo la distanza totale del codice per il tempo totale.

dove:

vavg = velocità media

dt = distanza totale percorsa

tt = tempo totale

La velocità è molto lenta all'estremità della corsa della porta, quindi l'EK è molto basso; pertanto, il codice esclude il primo e l'ultimo bit di apertura laterale della corsa del pannello della porta quando si calcola la velocità media del pannello della porta per la determinazione dell'EK. Inoltre, semplicemente non c'è spazio per ottenere molto da essere influenzato.

Esempio

Per aiutare nell'apprendimento dell'energia cinetica, iniziamo con un esempio del familiare. Immagina un libro seduto su un tavolo. Se il libro viene spinto fuori dal tavolo, cade a terra. Per calcolare l'energia cinetica di picco (EKpk) del libro che cade, è necessario calcolare la velocità di picco del libro. La formula per trovare la velocità di picco di un libro che cade (vpk) è la radice quadrata del doppio dell'accelerazione per la distanza percorsa (Equazione 3). Data la gravità (g) = 9.8 mps² (32.2 fps²) e altezza (h) = 1 m (3.28 piedi):

dove:

vpk = velocità di picco

g = accelerazione di gravità

h = altezza

Determinazione della E_KPK della chiusura delle porte degli ascensori non può essere misurata direttamente senza strumenti speciali, ma è facilmente calcolabile. Se conosciamo la massa e la velocità di picco in un punto, possiamo conoscere la E_KPK valore in quel punto. Ciò è simile a conoscere la massa e la velocità di picco quando il libro colpisce il pavimento. Se utilizziamo un tachimetro impostato su piedi al secondo per misurare la velocità della porta che si chiude, possiamo registrare la velocità di picco che rappresenterebbe anche dove si trova l'EKpk nel percorso della porta.

Con la velocità di picco nota, la E_KPK la formula può essere risolta quando si conosce la massa dell'oggetto. Calcolare la E_KPK del libro che cade dall'alto, dato m_B = 0.91 kg (2 libbre = 0.06 lumaca) e v_bpk = 4.43 mp (14.5 fps):

dove:

EKpk = energia cinetica di picco

mB = massa del libro

VBpk = velocità del libro

J = Joule

"Slug" non è un termine comunemente usato nel campo, ma dovrebbe esserlo. Una lumaca è l'unità imperiale di massa. È il suo peso (lbf) diviso per l'accelerazione gravitazionale standard. Quindi, se un oggetto pesa 32.17 lbf, la sua massa è 1 lumaca (32.17 lbf/32.17 fps² = 1 lumaca). Nella Stazione Spaziale Internazionale, lo stesso oggetto avrebbe ancora una massa di 1 lumaca, ma il suo peso sarebbe zero, perché è al di fuori della portata dell'accelerazione di gravità. Nel sistema imperiale abbiamo scambiato "lb" e "lbf" per così tanto tempo che molti pensano che siano la stessa cosa. Per utilizzare la formula dell'energia imperiale, devono essere utilizzate le unità corrette e la lumaca è l'unità corretta. (Questo problema non esiste nel sistema metrico, poiché la massa è misurata in chilogrammi e il peso (forza) è misurato in Newton.)

Quindi, siamo stati in grado di calcolare la E_KPK del libro perché ne conoscevamo la massa e la velocità. Per le porte degli ascensori, è necessario conoscere la massa dei pannelli della porta e di tutte le apparecchiature di collegamento e la massa equivalente dovuta alle inerzie rotazionali (effetti volano delle armature e delle pulegge rotanti del motore) per sapere cosa E_KPK è e adeguarsi alla velocità di chiusura della porta per la conformità al codice. Per questo esempio, supponiamo che la massa totale della porta sia 180 kg (396 lb. = 12.3 proiettili). Bisogna conoscere anche la velocità.

La velocità media è semplicemente la distanza totale percorsa divisa per il tempo totale impiegato. Per gli ascensori non utilizziamo l'intera apertura; sottraiamo 0.1 m (4 pollici) per larghezza di ingresso. In un ingresso con apertura laterale di 1.07 m (42 pollici o 3.5 piedi), se il pannello della porta ad apertura laterale impiega 3.5 s, la velocità è:

Con un operatore porta armonico, uno con un moto sinusoidale, la relazione tra velocità massima e velocità media è un rapporto di circa 1.57:1,[2] il che significa che, se la velocità media è nota, moltiplicare per 1.57 per trovare la velocità di picco approssimativa. Se un tachimetro misurasse la velocità massima del pannello porta, su un operatore porta armonico con una velocità media di 0.28 mps (0.91 fps) come sopra, sarebbe 0.44 mps (1.43 fps). Inserire queste velocità nelle formule dell'energia cinetica per ottenere l'EKavg medio (equazione 5), quindi l'EKpk (equazione 6), dato mD = 180 kg (396 libbre o 12.3 slug) e vDavg = 0.28 mps (0.91 fps):

dove:

mD = massa totale delle porte

vDavg = velocità media del pannello della porta

vDpk = velocità di picco del pannello della porta

Ekavg = energia cinetica media

EKpk = energia cinetica di picco

Ricordare i limiti del codice: Ekavg non può superare 10 J (7.37 piedi-lbf) e EKpk non può superare 23 J (17 piedi-lbf). I valori nelle equazioni 6 e 7 sono conformi al codice.

Dovrebbe diventare chiaro che, se le porte fossero più pesanti, 300 kg (662 libbre o 20.6 pallottole) e si muovessero alla stessa velocità delle equazioni 6 e 7, allora, logicamente, l'energia cinetica aumenterebbe. Quindi, dato mD = 300 kg (662 lb. = 20.6 lumaca) e vDavg = 0.28 mps (0.91 fps):

I valori ora superano il massimo del codice di energia cinetica, sebbene le porte si chiudano alla stessa velocità.

29 J (21.1 ft.-lbf) è l'energia approssimativa utilizzata nel sollevamento di 11 kg (25 lb.) 1 ft. Detto in altro modo, è equivalente in energia cinetica a 11 kg (25 lb.) scesi da 1 ft. il pannello della porta si muove orizzontalmente, ma solo alla sua velocità massima. Ricordiamo che la velocità della porta cambia con un operatore armonico, ma il tipo lineare può essere programmato per essere a tutta velocità durante tutta la corsa o simulare le variazioni armoniche sinusoidali. Le persone che utilizzano l'ascensore sono esposte a questi impatti.

Poiché i pesi delle porte in genere non cambiano (ma la velocità delle porte sì), riduciamo il tempo di chiusura della porta aumentando arbitrariamente la velocità di chiusura, modificando la velocità media a 0.37 mps (1.21 fps). Se un tachimetro misurasse la velocità massima del pannello della porta, sarebbe di circa 0.58 mps (1.90 fps) (la velocità media moltiplicata per 1.57) per un operatore porta armonico.

Un aumento della velocità del pannello della porta aumenta le energie al di sopra dei limiti di codice. Aumenti ben intenzionati della velocità delle porte, senza considerare questi effetti, possono risolvere problemi di servizio ma creare nuovi pericoli che possono ferire le persone colpite dalle porte. Questo spiega l'importanza di aumenti di velocità apparentemente piccoli che possono creare pericolose conseguenze indesiderate.

Operatori per porte armoniche e lineari

Finora ci siamo occupati di azionamenti per porte armonici che producono un movimento sinusoidale, movimento attorno a un cerchio mentre la puleggia fa ruotare il braccio di azionamento. Dato che il motore gira alla stessa velocità, il braccio motore aumenta di velocità mentre la puleggia ruota, quindi diminuisce di velocità fino a zero a fine corsa della porta. Pertanto, la velocità di picco è 1.57 volte la velocità media. Questo è generalmente abbastanza vero che, misurando semplicemente la velocità media, il picco può essere stimato da vicino. In codice, l'aggiunta di valori di energia cinetica istantanei è il risultato di questo fattore.

Con un operatore lineare, la velocità della porta è direttamente proporzionale alla velocità del motore, dove la curva della velocità è più di una forma d'onda trapezoidale. La maggior parte del ciclo si svolge durante l'accelerazione e la decelerazione. Con un operatore per porte a moto armonico, la velocità del motore rimane pressoché costante, ma la velocità della porta cambia durante il ciclo di accelerazione e decelerazione, producendo un movimento sinusoidale. La velocità di picco con movimento armonico è circa 1.57 volte la velocità media e la velocità di picco di un operatore di porta lineare è 1.52 volte la media.[2] Entrambi producono un'energia cinetica di picco di 17 piedi lb.

Ora dovremmo capire l'importanza di apportare modifiche alla velocità nel sistema della porta. Il problema ultimo è che negli ascensori più vecchi le masse delle porte sono sconosciute. Qui è dove il codice funziona per te.

Codice Soluzione

Per determinare il peso delle porte, teoricamente sarebbe necessario un tachimetro e un dinamometro, e prendere una lettura della forza dove la velocità media interseca la velocità effettiva del pannello della porta di un operatore di porta armonico a causa del tasso costante di variazione della velocità dovuto alla rotazione della puleggia. Analogamente, con un operatore di porta lineare, una misurazione nell'area di movimento a velocità costante con un dinamometro potrebbe essere utilizzata per misurare la forza e, forse, essere utilizzata per determinare la massa delle porte.

Questi metodi potrebbero misurare la forza totale e l'accelerazione effettiva durante il ritardo per calcolare la massa, essendo la massa uguale alla forza divisa per l'accelerazione (m = F/a); un riarrangiamento dell'equazione fondamentale F = ma. Potresti anche letteralmente togliere le porte dai binari e pesarle su una bilancia, ma le inerzie rotazionali sarebbero ancora un mistero.

Tutti questi metodi richiedono molto tempo, sono estremamente costosi e lasciano spazio all'errore. Ad esempio, non c'è modo di misurare le inerzie rotazionali, se non attraverso la misurazione diretta del dinamometro del sistema di chiusura della porta e sottraendo le masse della porta non rotanti o calcoli dettagliati. Nessuno strumento è stato progettato per questa funzione. Quindi, come troviamo la massa e, quindi, sapere se le porte sono regolate correttamente?

I produttori conoscono le masse complessive dei loro sistemi di porte e, dall'edizione 2000 del codice, è necessario fornire una targhetta della porta con i tempi minimi di chiusura della porta. Questa targhetta dati dovrebbe essere su tutti gli ascensori nuovi e su tutti gli ascensori che hanno subito modifiche agli operatori delle porte:

“ASME A17.1-2000/CSA B44-00

“2.13.4.2.4 Targhetta dati. Una targhetta dati conforme a 2.16.3.3 deve essere apposta sull'operatore della porta elettrica o sulla traversa della cabina e deve contenere le seguenti informazioni:

(a) tempo minimo di chiusura della porta in secondi per le porte per percorrere la distanza della zona codice come specificato in 2.13.4.2.2 corrispondente ai limiti di energia cinetica specificati in 2.13.4.2.1(b)(2)

(b) tempo minimo di chiusura della porta in secondi affinché le porte percorrano la distanza della zona del codice come specificato in 2.13.4.2.2 corrispondente ai limiti di energia cinetica specificati in 2.13.4.2.1(c)(2), se applicabile [cfr. 2.27.3.1.6(e)]

c) se a determinati piani sono utilizzate porte per vani di corsa più pesanti, il tempo minimo di chiusura della porta in secondi corrispondente ai limiti di energia cinetica specificati in 2.13.4.2.1(b)(2) e 2.13.4.2.1(c)(2 ), se applicabile, per i piani corrispondenti deve essere riportato sulla targa dati”

La targa fornisce i tempi minimi di chiusura della porta. Ora, tutto ciò di cui il meccanico ha bisogno è cronometrare il tempo di chiusura della porta nella zona del codice e determinare se è troppo veloce. Non sarà necessario pesare la massa.

L'edizione 2016 del codice prevede, oltre alla targa dati del codice, un'appendice non obbligatoria con alcuni tempi minimi di porta per tipologie e aperture standard. Questi tempi di chiusura delle porte si basano sui pesi delle porte forniti da alcuni produttori di porte canadesi. Anche se questo è un buon passo, conoscere l'esatta energia cinetica è l'ideale, e fino a quando un metodo pratico per calcolare il peso delle porte non sarà reso accessibile, possiamo solo chiedere ai produttori quanto pesano i pannelli, togliere i pannelli delle porte e pesare loro, o stimare il peso ed errare dal lato conservativo. Questa tabella è solo una stima dei pesi, ma sbaglia sul lato pesante (più sicuro):

"ASME A17.1-2016/CSA B44-16 Appendice non obbligatoria

"APPUNTI:

(1) Questa tabella è stata sviluppata per assistere nell'ispezione di manutenzione annuale in conformità con i requisiti 8.6 in cui non è fornita alcuna targhetta dati in conformità con 2.13.4.2.4

(2) I dati forniti nella tabella si basano su un'indagine di diversi produttori canadesi basata su dati informativi nei primi anni '1990 e sono destinati da utilizzare solo come linea guida.

(3) Il Tavolo copre porte in lamiera d'acciaio con superfici verniciate senza rivestimento.

(4) Il tempo di chiusura della porta, t, espresso in tabella come velocità normale o velocità ridotta è il tempo per viaggiare da un punto a 50 mm (2 in.) di distanza dallo stipite ad un punto a 50 mm (2 in.) di distanza da lo stipite opposto per porte ad apertura laterale. Nel caso di porte con apertura centrale, il tempo di percorrenza va da un punto a 25 mm (1 in.) di distanza dallo stipite ad un punto a 25 mm (1 in.) dal centro. Questa distanza è denominata distanza zona codice nel Requisito A17/B44 2.13.4.2.2.

(5) In assenza di un tempo di chiusura della porta minimo effettivo da parte del produttore, utilizzare il limite di tempo superiore dell'intervallo per scopi di regolazione e ispezione.

I consulenti spesso citano tempi di chiusura delle porte specifici per varie larghezze di ingresso. Questo "standard di settore" si basa in genere su porte dal peso di 3.62 kg/m2 (8 lb./ft.2). Se le porte sono rivestite con un rivestimento decorativo, il peso può essere aumentato fino a 0.9 kg/m2 (2 lb./ft2) e, pertanto, i tempi di chiusura delle porte devono essere aumentati per le energie cinetiche extra. Oggi le porte sono molto più leggere e la targhetta della porta copre le porte moderne. Ci sono ancora molte porte più vecchie senza targhetta dati della porta, in genere della varietà più pesante.

Per determinare il peso di una porta del vano di corsa ad apertura laterale, determinare l'area del pannello della porta. La tabella 1 riassume i pesi comuni per le porte in acciaio.

Le masse della porta del vano corsa e della portiera della cabina devono essere aggiunte per determinare la massa totale. La portiera dell'auto potrebbe essere più alta, in genere non è più larga e potrebbe essere rivestita o scoperta. Una volta stabilito il tipo, sommare tutti i pesi del pannello della porta. Infine, l'aggiunta del 20% per le inerzie rotazionali e gli accessori montati sulla porta darà la massa effettiva.

Esempio

Calcolare la massa effettiva per un'apertura di una porta alta 2.743 m (9 piedi) con un ingresso largo 1,066 m (42 pollici). Ricordare che le porte si sovrappongono all'effettiva apertura di ingresso sulla parte superiore e sui lati di circa 13 mm (0.5 pollici), quindi la dimensione totale dei pannelli della porta è 2.756 m X 1.092 m (109 pollici X 43 pollici)

Le porte della lobby sono più pesanti a causa del rivestimento; i piani superiori sono più leggeri, perché non rivestiti. Per le masse rotanti e gli accessori aggiungeremo semplicemente il 20% della massa del pannello porta per prudenza.

Il peso effettivo del sistema di porte dell'atrio è di 316 kg (696 libbre). Il tempo di chiusura della porta di 3.9 s. viene calcolato all'energia cinetica massima consentita di 10 J (7.37 piedi-lbf). Il peso effettivo del sistema di porte del piano superiore è di 281 kg (619 lb.). Ciò darebbe un tempo di porta minimo di 3.6 s. alla massima energia cinetica consentita di 10 J (7.37 piedi-lbf).

Il significato di ciò è che l'utilizzo della velocità utilizzata sulle porte più leggere del piano superiore per la porta dell'atrio più pesante supererà il limite di energia cinetica. Questo è il motivo per cui molti operatori delle porte hanno un'impostazione della porta pesante separata che deve essere regolata, oltre al resto delle porte.

Ci sono due componenti necessari per valutare l'EKavg di un sistema di porte. Il primo passaggio è cronometrare le porte nella zona di codice per determinare la velocità media. Si potrebbe anche usare un tachimetro, registrare la velocità di picco e dividere per 1.57 per un operatore di porte armonico per una velocità media approssimativa, ma cronometrare le porte nella zona di codice è più semplice. Il secondo passaggio è calcolare la massa effettiva.

C'è un altro fattore per completare questo esempio. Le porte sono disponibili nelle varianti a una, due e tre velocità. Le masse sono separate da qualche meccanismo relativo che non è solido. Pertanto, viene utilizzato un fattore di riduzione. Questo è Q nell'equazione 13.[2] Se le porte sono a singola velocità, Q = 1; se a due velocità, Q = 0.625; e se a tre velocità, Q = 0.222.

Esempio

Determinare l'energia cinetica di un sistema di porte per ascensori con una porta ad apertura centrale a una velocità di 2.13 m (7 piedi) con un'apertura netta di 1.07 m (3.5 piedi), peso totale della porta di 256 kg (563 libbre) = 17.5 colpi) e tempo di chiusura della porta misurato di 2 s. con dispositivo di riapriporta operativo.

Determinare prima la velocità del pannello della porta nella zona del codice:

Quindi, usa la velocità nella zona codice (vDcz) per completare il calcolo:

Il risultato è inferiore a 10 J (7.37 ft.-lbf), l'EKavg massimo con un dispositivo di riapertura operativo richiesto dal codice. Pertanto, è conforme al codice.

Sintesi

Nella maggior parte dei casi non è necessario essere alla massima forza ed energia. La necessità di velocità in un ospedale di convalescenza non è così critica come in un edificio per uffici di classe A. Considera gli utenti, regola le velocità in modo appropriato ed elimina l'alto tasso di incidenti.

Il codice parla anche di energia ridotta quando il dispositivo di riapertura della porta viene reso inoperativo o non è presente. Questa è tipicamente chiamata “operazione di spinta”: in parole povere, le ante devono andare molto più lentamente per avere un'energia cinetica ridotta. Questa velocità spingerà semplicemente qualcuno fuori dal piano di viaggio in modo che l'ascensore possa ancora funzionare. Tutto ciò che cambia è la velocità della porta e, quindi, i tempi di chiusura della porta. Si userebbero le stesse formule per calcolare i tempi di spinta per limitare i valori di energia cinetica.

Quando le persone vengono colpite dalle porte, raramente vengono colpite dall'energia cinetica media. Gli incidenti si verificano più spesso quando la porta è al suo terzo centrale della corsa, dove la sua energia cinetica è probabilmente superiore alla media. Ciò può indicare che una riduzione di queste energie potrebbe essere appropriata negli edifici e nelle strutture in cui lavorano e vivono le persone anziane. Questa popolazione si muove più lentamente ed è impattata dalle porte del vano corsa che non raggiungono il dispositivo di riapertura montato sulla portiera dell'auto. Questo è, forse, un argomento per un altro articolo, ma una modifica al codice potrebbe essere giustificata.

È garantita una maggiore istruzione per garantire che le porte siano conformi al codice, insieme, forse, a un riesame dei valori del codice di pressione e forza.

La scrittura del codice utilizza la cronologia degli incidenti e la valutazione dei pericoli in base a eventi umani prevedibili, uso improprio prevedibile e buon senso quando si specificano le energie cinetiche massime che le porte possono avere. Ciò si contrappone perfettamente al volere tempi di porta più rapidi, tempi più rapidi da piano a piano e, quindi, le massime prestazioni dell'ascensore per l'edificio. Tuttavia, esistono limiti di velocità su strade e autostrade per ragioni simili: le velocità eccessive si sono rivelate pericolose; pertanto, imponiamo dei limiti per ridurre questi rischi.

Ci saranno persone che vengono colpite dalle porte per tanti motivi: correre per prendere l'ascensore, sostare dove i dispositivi di riapertura non possono rilevare la loro presenza nel piano delle porte del vano corsa e non prestare attenzione. Limitare le energie cinetiche è il nostro modo per garantire che la maggior parte di questi impatti sia semplicemente un fastidio, non incidenti dannosi. I meccanici sono gli ultimi regolatori ogni giorno. È nostra responsabilità sapere cosa richiede il codice e adattare l'ascensore al codice. Dovremmo:

• Verificare regolarmente la forza della porta con un dinamometro
• Verificare regolarmente il tempo di chiusura della porta con un cronometro
• Conoscere i limiti di regolazione quando si cambiano le velocità della porta
• Registrare tutti i valori correlati per un facile recupero permanente, preferibilmente su una targhetta dati della porta

Di conseguenza, le società di ascensori dovrebbero:

• Formare i meccanici per comprendere l'importanza dei pericoli delle porte
• Fornire gli strumenti e la formazione a ciascun meccanico del percorso
• Assicurarsi che la corretta registrazione di questi valori sia nei registri di manutenzione
• Aggiungi una targhetta dati porta ad ogni operatore porta

Ringraziamenti

Peer reviewed da: Louis Bialy, Consulente; e Walter Glaser, GAL Manufacturing – Membri del Elevator World Gruppo di consulenza tecnica.

Referenze
[1] Gibson, George W. “Energia cinetica dei sistemi di porte degli ascensori per passeggeri” ELEVATOR WORLD, dicembre 1989 e gennaio 1990.
[2] Gibson, George W. "Energia cinetica massima istantanea dei sistemi di porte per ascensori per passeggeri a scorrimento orizzontale", EW, aprile 1997.
[3] Andrew, Phil e il dottor Kaczmarczyk, Stefan. Ingegneria dei Sistemi di Ascensori, Elevator World, Inc. (31 luglio 2011).
[4] Abbaspor, Ben. Ingegneria degli ascensori, Elevator World (Luglio 30, 2014).