I dettagli nascosti della modernizzazione

Molti ascensori moderni sono in servizio dagli anni '1980. A causa dei continui regolamenti edilizi con clausole nonno (che scoraggiano il senso della necessità di modernizzare), la maggior parte utilizza ancora motori antiquati e tecnologie di controllo. Non è nemmeno sorprendente trovare un ascensore in uso dagli anni '1960 con poca o nessuna modernizzazione. Comparativamente, le parti meccaniche di questi sistemi sono state in servizio più a lungo di quanto la maggior parte delle auto siano state sulla strada e, nel caso di edifici ad alta occupazione, fanno centinaia di migliaia di viaggi di andata e ritorno all'anno. Al giorno d'oggi, non è tanto una questione di perché o quando modernizzare un ascensore, ma semplicemente di come assicurarsi che il processo di modernizzazione sia eseguito correttamente per garantire che i costi futuri siano ridotti al minimo.

La modernizzazione di un ascensore può coinvolgere molte parti e funzioni diverse. I motori più vecchi possono essere aggiornati a quelli più efficienti con encoder e sistemi di feedback e possono essere aggiunti nuovi relè e altri controller, migliorando l'energia, l'efficienza e il controllo della velocità. Questi aggiornamenti richiedono la risintonizzazione di interi sistemi per il consumo energetico e l'efficienza. Anche gli elementi estetici (come i meccanismi delle porte e gli interni) che vengono aggiornati possono avere un effetto drammatico sulle prestazioni di un sistema a causa delle variazioni di peso e della sua distribuzione.

La scelta di modernizzare un ascensore è normalmente una decisione aziendale, piuttosto che tecnica. Per la maggior parte dei proprietari/operatori, la decisione è strettamente finanziaria. Il semplice costo per modernizzare un ascensore è significativo. Prima di intraprendere un progetto di ammodernamento, questo costo deve essere giustificato attraverso un'analisi costi-benefici e tassi di rendimento predeterminati dell'investimento. Nel caso degli edifici commerciali di classe A, ad esempio, la necessità di migliorare è spesso quella di tenere il passo con la concorrenza per attirare e mantenere gli inquilini. Negli edifici residenziali più vecchi, gli ammodernamenti sono dovuti a guasti non coperti dai contratti di manutenzione standard. Un malinteso comune è che il risparmio energetico guidi la modernizzazione. Sebbene ci siano alcuni risparmi, a meno che l'ente governativo locale non offra sconti quando viene aggiornato, questi sono trascurabili.

Una delle ripercussioni della modernizzazione di un ascensore negli Stati Uniti è che qualsiasi "modifica" di un ascensore richiede l'aggiornamento dell'intero sistema all'attuale codice ASME A17.1. Questo codice, pubblicato ogni tre anni con aggiornamenti annuali, viene applicato da molti stati e dalla maggior parte delle principali città come spina dorsale dei codici di ascensori e scale mobili. Una semplice modernizzazione del motore potrebbe richiedere l'aggiornamento dell'intero sistema di controllo secondo ASME A17.1 o anche l'interno delle cabine se le nuove normative Americans with Disabilities Act richiedono modifiche. In alcuni casi, il sistema antincendio deve essere completamente aggiornato. In un edificio per uffici commerciali di classe A, questo potrebbe raggiungere le centinaia di migliaia di dollari USA.

Definire:

• Un piano di manutenzione contiene il processo per gli esami di routine del sistema. Implica la lubrificazione, la pulizia e la regolazione di parti e sottosistemi per mantenere la conformità al codice.
• Una riparazione di una parte dell'ascensore è il ricondizionamento o il rinnovo di quella parte, componente o sottosistema al fine di mantenere l'attrezzatura pienamente conforme ai requisiti del codice applicabile, senza aggiungere funzionalità aggiuntive.
• Una sostituzione è lo scambio di un componente o sottosistema con un altro che è sostanzialmente uguale all'originale per garantire prestazioni adeguate in conformità con i requisiti del codice applicabile.

La modernizzazione è la sostituzione di un dispositivo o sottosistema con nuove caratteristiche, controlli, caratteristiche o funzioni. Questo è solitamente etichettato come una "modifica" con requisiti obbligatori per soddisfare nuovi codici.

Creazione di un piano di modernizzazione

La modernizzazione consiste nell'ammodernare le parti di un ascensore necessarie per gestire la tecnologia più recente, migliorare la sicurezza e aumentare le prestazioni e l'efficienza. Gli ammodernamenti possono interessare apparecchiature di controllo, software, motori, montacarichi, sistemi elettrici e dispositivi di fissaggio della cabina. A seconda di fattori chiave, i costi generali per la modernizzazione possono variare da US$ 100,000 per un ascensore a trazione a cinque piani a più di US$ 250,000 per ogni unità negli edifici di classe A.

Per controllare i costi, è fondamentale creare un piano prima di iniziare qualsiasi lavoro. Questo piano è stato creato con l'assistenza di una società di servizi di ascensori, che molto probabilmente sarà coinvolta nei pesanti lavori di ammodernamento. Un buon piano determina quali parti dell'ascensore devono essere modernizzate e fino a che punto verrà eseguita la procedura. Durante questo periodo, è importante ricercare i codici edilizi che potrebbero essere influenzati dalla costruzione e determinare come il processo manterrà la conformità. Un piano completo tiene conto non solo delle modifiche meccaniche ed elettriche necessarie per il lavoro, ma anche dell'impatto della modernizzazione sul flusso dei passeggeri e su altri sistemi all'interno dell'edificio, come il riscaldamento, la ventilazione e il condizionamento dell'aria (HVAC) e l'assorbimento di corrente . Dovrebbe essere incluso anche lo stato attuale di manutenzione degli ascensori.

Sarà più facile determinare benefici quantificabili dal progetto se prima della modernizzazione sono stati tenuti registri di manutenzione completi. Questi vantaggi includono metriche sui tempi di viaggio da pavimento a pavimento, vibrazioni meccaniche, livelli di rumore, tempi di risposta della porta (apertura e chiusura) e tempi di risposta dei passeggeri. Più a lungo vengono conservati i registri prima della modernizzazione, meglio possono essere nel determinare in che modo la modernizzazione influirà sulle prestazioni dell'ascensore. In ogni caso, modernizzazione o meno, queste metriche dovrebbero essere sempre mantenute, poiché possono essere utilizzate per determinare se un guasto dell'ascensore è un evento unico o fa parte di una condizione sistemica.

Una ragione fondamentale per un piano di modernizzazione è aiutare i proprietari/operatori dell'ascensore a evitare sorprese e mitigare i costi futuri prima che si verifichino. Inoltre, assiste i proprietari/operatori dell'edificio nella comprensione del ruolo della modernizzazione nella manutenzione, riparazione e sostituzione delle parti di un ascensore. È importante sapere se un ascensore ha davvero bisogno di un ammodernamento (al contrario della semplice sostituzione o riparazione di una parte), poiché questo apre molte nuove spese. L'età del sistema sarà la chiave per rispondere a queste domande poiché le parti diventano più difficili da trovare per i sistemi più vecchi.

Problemi di modernizzazione

Due dei sistemi più importanti da considerare durante la modernizzazione di un ascensore sono il sistema di controllo (hardware e software) e i motori stessi. Se uno di questi viene aggiornato in modo improprio, non solo li danneggerà, ma può danneggiare altri sistemi elettrici e meccanici in altre parti dell'edificio a causa del rumore di alimentazione e di altre interruzioni.

Controller

La tecnologia di controllo degli ascensori ha fatto enormi progressi anche dagli anni '1990. Sono ora in uso algoritmi di dispacciamento che “apprende” i modelli di traffico dei singoli edifici. Analizzando il flusso del traffico, questi microprocessori prevedono come e dove installare le cabine negli edifici più grandi per massimizzare l'efficienza energetica e il volume dei passeggeri. I sistemi multi-auto non funzionano più in modo indipendente, ma interdipendente. Gli ascensori non vengono più inviati ai livelli in cui un altro ascensore ha appena effettuato una consegna per prelevare i passeggeri che sono appena saliti a bordo del taxi recentemente lasciato libero. Tale controllo a livello di sistema consente agli ascensori di presentarsi più velocemente su livelli altamente popolati e di muoversi più velocemente tra i livelli. Con migliori velocità di accelerazione e decelerazione, aiutate da porte che si aprono e chiudono più velocemente o dal salto di livelli sulla strada verso la destinazione (invece di fermarsi e raccogliere ogni chiamata lungo il percorso), il sistema trasporta volumi maggiori di passeggeri in modo più efficiente. I sistemi di controllo più avanzati possono trasferire l'energia in eccesso nei sistemi di accumulo o di nuovo nella rete elettrica, invece di disperderla sotto forma di calore, richiedendo un ulteriore controllo dell'alimentazione HVAC. Questa energia viene ora recuperata negli azionamenti rigenerativi degli ascensori, immagazzinando l'energia in eccesso da un viaggio all'altro come elettricità (invece di sprecarla come calore).

Problemi elettrici

Anche i problemi elettrici dell'edificio devono essere considerati durante la modernizzazione di un ascensore. Alcuni generatori di standby non sono compatibili con le unità a stato solido. Inoltre, i sistemi più recenti trasferiscono la potenza in modo diverso ed è fondamentale garantire che l'infrastruttura elettrica di un edificio sia in grado di gestire i carichi, sia in ampiezza che in frequenza. In alcuni casi, questo può essere gestito con l'installazione di switch di trasferimento e pre-trasferimento. Un'azienda competente per la modernizzazione degli ascensori progetterà un sistema di ascensori tenendo conto delle alimentazioni elettriche esistenti e della capacità di carico. Questo dovrebbe consentire un minimo di cambiamento dal punto di vista elettrico. Spesso tutto ciò che è necessario quando ciò si verifica sono nuove disconnessioni e tubazioni ai nuovi trasformatori, filtri e controller.

motori

L'ammodernamento dei motori all'interno di un impianto ascensore, tra i meno visibili, può portare ai maggiori guasti se eseguito in modo improprio. Uno dei più grandi progressi tecnologici negli azionamenti per ascensori nell'ultimo secolo è stato lo sviluppo di motori a induzione CA ad alta efficienza. I motori a corrente continua sono stati utilizzati all'inizio del XX secolo, poiché avevano coppie di avviamento più elevate con meno transitori di tensione e avevano un migliore controllo della velocità variabile. Per ottenere le stesse risposte con un motore a corrente alternata sono necessari autotrasformatori esterni. Questi, tuttavia, rendevano i motori più costosi e più complessi da far funzionare. I motori a corrente continua esistono ancora oggi negli ascensori, poiché sono stati inseriti nei progetti. È più semplice/economico sostituire tipi di motore simili piuttosto che eseguire gli ammodernamenti necessari quando si passa a un motore CA. Tuttavia, i motori CC devono mantenere le tensioni della linea di trasmissione per mantenere i motori in rotazione, anche senza richiesta sulla linea. Consentire a un motore CA di spegnersi quando non è in uso si traduce in un notevole risparmio per un edificio. Gli sconti energetici sono comunemente disponibili per questi tipi di aggiornamenti del motore, poiché i controller utilizzano meno energia.

Un motore a induzione CA non solo migliora l'efficienza energetica, ma migliora anche la qualità di guida. Un design di azionamento basato su generatore di motore può essere sostituito da un azionamento a tensione variabile e frequenza variabile (VVVF). Questo tipo di azionamento fornisce un'accelerazione e una decelerazione quasi senza soluzione di continuità. Tuttavia, quando un motore CA è installato in modo improprio, causerà danni terribili al sistema attraverso armoniche CA, effetti di derivazione lunghi con sovratensioni e correnti dei cuscinetti del motore che causeranno il guasto prematuro dei motori.

Le armoniche AC vengono filtrate con ponti a diodi e altri circuiti raddrizzatori per piccoli motori ed elettrodomestici. Tuttavia, quando gran parte del consumo di energia proviene dagli azionamenti VVVF, le unità possono creare grandi armoniche rispetto al carico totale in un edificio. Ciò influisce negativamente sulla qualità della forma d'onda CA disponibile altrove sulla stessa rete. Quando questa forma d'onda diventa distorta a causa delle armoniche, fa sì che altri dispositivi elettronici subiscano maggiori perdite di energia sotto forma di calore. Quando gli elettrodomestici o altri motori sono costretti ad assorbire più energia (quindi, creando più calore), iniziano a diminuire in efficienza e, alla fine, si guastano prematuramente. Alla fine, la stessa società elettrica è interessata da queste armoniche, poiché le condizioni di risonanza iniziano a danneggiare trasformatori e condensatori. Per mitigare questo effetto, molte aziende elettriche richiedono ai proprietari di azionamenti VVVF di installare apparecchiature di filtraggio per ridurre le armoniche al di sotto di un limite accettabile per altri utenti.

Un altro svantaggio delle unità VVVF è la loro incapacità di superare i suddetti effetti di lunga durata. Un effetto di piombo lungo è causato nelle linee di trasmissione ad alta tensione in cui c'è un cambiamento di impedenza all'interno del sistema, come quando il cavo di alimentazione è collegato a un motore. L'impedenza dei terminali del motore funge da barriera per parte della forma d'onda di tensione, riflettendo una parte della forma d'onda. Questo tipo di riflessione di energia, se aggiunto alle forme d'onda in ingresso, può causare una sovratensione all'interno delle linee. Ciò mette a dura prova il cavo e gli avvolgimenti. Su conduttori più lunghi, questa sovratensione viene amplificata, facendo sì che la tensione raggiunga due o tre volte il valore nominale. Questo problema è controllabile con un filtro adeguato e lunghezze dei cavi, ma, se lasciato da solo, distruggerà i motori e brucerà i cavi.

Le alte frequenze degli azionamenti VVVF possono anche causare problemi con i cuscinetti e gli avvolgimenti del motore se controllati in modo improprio. Se queste tensioni ad alta frequenza trovano un percorso a terra attraverso un cuscinetto del motore, possono innescare ed erodere il materiale attraverso un effetto di elettroerosione (EDM). Conosciuto anche come lavorazione a scintilla, erosione a scintilla, combustione, affondamento, bruciatura a filo o erosione a filo, l'elettroerosione viene utilizzata nella produzione per ottenere la forma desiderata utilizzando scariche elettriche (scintille). Tali effetti nei motori, tuttavia, danneggeranno sia la sfera del cuscinetto che la sua pista. I motori con apparecchiature con scarsa messa a terra sono altamente suscettibili a questo tipo di danno. Per prevenire un effetto EDM, è importante utilizzare buone pratiche di cablaggio e messa a terra e filtrare adeguatamente le correnti di modo comune. Un buon cablaggio implica l'uso di schermature, geometrie di potenza simmetriche e l'installazione di spazzole con messa a terra dell'albero, nonché l'uso di grassi per cuscinetti conduttivi per evitare scarichi vaganti. Gli avvolgimenti del motore devono essere accuratamente ispezionati prima dell'installazione del nuovo controller per assicurarsi che siano in grado di gestire le frequenze di azionamento VVVF che possono portare prematuramente al guasto della bobina. Un'ispezione completa dei motori dovrebbe essere condotta da un'officina affidabile per determinare quali motori necessitano di riparazione o sostituzione delle bobine prima di rimettere in servizio l'ascensore.

Conclusione

L'ammodernamento di un ascensore può assumere molte forme, dal semplice aggiornamento estetico all'installazione di impianti meccanici ed elettrici completamente nuovi. Quando si determina come eseguire una modernizzazione di un ascensore, la prima cosa da fare è ricercare lo stato attuale dell'ascensore e scrivere un piano di modernizzazione completo. In questo modo si possono evitare molti costi inutili. I vantaggi includono riduzioni immediate dei costi (determinando ciò che può essere lasciato "così com'è") e costi futuri invisibili evitando gli errori costosi di motori e installazioni elettriche improprie.

È inoltre importante collaborare con una società di installazione affidabile ed efficiente. Il pensiero creativo dovrebbe avere la priorità per determinare come una modernizzazione immediata potrebbe influenzare negativamente l'intero spazio dell'edificio in futuro.