Categoría: Colegio, Construcción, Tecnología

Fecha: 01/29/2015

Autor: CIAPR

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ING. ALBA LOYDA CRUZ MOYA

CEO Cruz Moya Elevator Consultants y Dominican Elevator Consultants

INTRODUCCIÓN

Los ascensores son un medio de trasporte en masa que debe ser protegido en caso de un movimiento sísmico. Durante un evento sísmico, las deformaciones y aceleraciones del edificio podrían interferir con este sistema de transporte vertical.  Por esta razón, es de suma importancia considerar este fenómeno de la naturaleza al momento de diseñar o especificar un ascensor.  De esta manera podemos minimizar daños, pérdidas materiales o pérdidas de vidas humanas.

En Latinoamérica se han registrado sismos de categoría imponente en: Haití (2010), Chile (2010), Costa Rica (2009), Perú (2007), Salvador (2001), México (1985), Guatemala (1976), Nicaragua (1972), California USA (1971), Alaska USA (1964) y Ecuador (1906). No fue hasta el terremoto de San Fernando del 1971 (California, EE.UU.), que la industria de ascensores en países como Estados Unidos, Japón y Alemania puso suficiente atención en su diseño antisísmico. Esto nos debe dar una idea clara de la necesidad que tenemos de incluir en el diseño de un ascensor los componentes de seguridad necesarios para minimizar daños y evitar la pérdida de vidas humanas. Protejamos nuestras vidas implementado diseños e instalaciones de ascensores más estandarizadas y seguras.

TIPOS DE ASCENSORES

En términos generales tenemos dos tipos de ascensores dentro de la industria del trasporte vertical: el ascensor de tracción y el ascensor hidráulico.

Un ascensor de tracción es aquel que para lograr su función utiliza como base la tracción existente entre unos cables de acero y una o varias ruedas de rotación.  Esto permite una suspensión entre el carro de pasajeros y un contrapeso que permite balancear la masa completa del carro y la carga permitida.  Nos da la flexibilidad de tener cualquier capacidad y no presenta limitaciones en distancia recorrida y velocidad.  La limitación mayor que muestra un tipo de sistema como éste, se encuentra en las consideraciones necesarias para lograr un diseño efectivo al localizar su cuarto de máquinas.  Es necesario tener disponibilidad de espacio y posibilidad de aplicar altas cargas sobre la estructura del edificio.  Regularmente los cuartos de máquinas de un ascensor de tracción son localizados en la azotea de la estructura.

Por otro lado, tenemos los ascensores hidráulicos.  Estos presentan limitaciones de distancia recorrida y velocidad.  Se considera poco práctico utilizar una unidad de este tipo en recorridos mayores de 12 m ó con velocidades mayores que 0.63m/s.  Su desplazamiento es provocado cuando se aplica una energía a través de un líquido bajo presión en un cilindro hidráulico.  Este equipo presenta varios modelos que utilizan como base de funcionamiento lo antes expuesto. (Diagramas básicos de ambos modelos se encuentra en la figura 1(a) y 1(b)).

Figura 1 (a)

Tracción

Figura 1(b)

Hidráulico.

Los daños más comunes registrados en los ascensores luego de un movimiento sísmico son los siguientes:

• Descarrilamiento de la cabina o del contrapeso y eventual colisión entre ambos.
• Desprendimiento de las pesas del contrapeso.
• Deformación excesiva o fractura de los rieles guía.
• Daños en el sistema de anclaje y sujeción a los apoyos de los rieles guía.
• Daños en los elementos de maniobra.
• Inclinación o desplazamiento de los equipos en el cuarto de máquinas.
• Daño en los cables que viajan por el ducto eléctrico.
• Desplazamiento de los cables de las poleas.
• Daños al interior de la cabina.
• Ruptura de la tubería hidráulica ( ascensores hidráulicos)

PROTECCIÓN SÍSMICA

Al diseñar un ascensor tomando en cuenta el tipo de zona sísmica donde éste será instalado, es importante tener como propósito lo siguiente: proteger las vidas de los usuarios y minimizar pérdidas materiales. Es por esto que muchas normas y códigos de ascensores presentan requerimientos mínimos de protección sísmica.

El país que más se ha preocupado por mejorar su diseño antisísmico ha sido Estados Unidos. Sus investigaciones, desarrollo de tecnología y medidas de mitigación de daños, se han visto plasmadas en el Código Nacional

Americano de Estándares de Seguridad para Ascensores y Escaleras Mecánicas, ASME A-17.1. El objetivo primario de este código es reducir los riesgos de daño a personas y luego la protección de los equipos.

El código ASME A-17.1 incluye en su diseño antisísmico lo siguiente:

• Equipos, máquinas, poleas y sus soportes.
• Distancia horizontal entre cabina y contrapeso.
• Sistema de rieles guía de cabina y contrapeso.
• Contrapesos.
• Estructura y plataforma de la cabina.
• Operaciones de emergencia y dispositivos de señalización.
• Tipos de válvulas en ascensores hidráulicos.

RIELES DE CABINA Y CONTRAPESO

Los códigos han hecho cambios para mantener los contrapesos y cabinas en sus rieles guías. Se diseña haciendo uso de sistemas

de rieles de mayor tamaño, y la disminución de los espacios entre

los soportes de las guías de rieles.

Los rieles deben ser diseñados para resistir la fuerza sísmica inducida por el peso de la cabina (más el 40% de su carga nominal) o el peso del contrapeso, considerando una aceleración sísmica igual a 0.5 veces la aceleración de gravedad. Para evaluar la capacidad de resistencia de los rieles el código desarrolla fórmulas de diseño que determinan el peso máximo admisible por pares de rieles guías

producido por la acción sísmica.

En adición, los rieles guía deben ser asegurados a sus apoyos por

clips o pernos, los cuales deben ser diseñados para resistir la misma fuerza sísmica que actúa en el riel.

Los enganches de los rieles guía deben tener como mínimo el mismo momento de inercia de los rieles. Se deben utilizar al menos cuatro pernos por riel, para los cuales se especifican diámetros mínimos que dependen del tamaño del riel. Además, las placas y los pernos deben ser diseñados para resistir las mismas fuerzas sísmicas que actúan en el

riel, sin exceder las limitaciones de flexión y deformación.

Deseamos mostrar unas fotos de rieles y enganches que no cumplen con los requisitos mínimos de antisísmicos. Estas fotos deben darnos una idea de los trabajos que se deben evitar y que podrían atentar contra los dos propósitos principales de diseño sísmico en ascensores.

En esta foto podemos observan un riel guía de un tamaño que se entiende no necesariamente resista un movimiento sísmico de alta intensidad. A eso se une la falta de pernos y clips para lograr un anclaje seguro. El riel guía esta sujetado a su base con soldadura solamente.

Por otro lado en esta otra foto observamos un riel guía más robusto, con clips y pernos.

Nuestras próximas fotos nos mostraran los enganches de los rieles guías.

Aquí se observa que se utiliza una placa para lograr el empalme de ambos rieles guías. Esta placa deberá tener como mínimo el mismo momento de inercia de los rieles.

DISPOSITIVOS SÍSMICOS

Si el ascensor es uno tipo tracción el código establece que el mismo debe ser provisto de un sensor sísmico por edificio. Este sensor será provisto si la velocidad nominal de la unidad es de 150 fpm (0.75 m/s) o más. Este sensor se utiliza si la zona sísmica es clasificada como zona 3 o más. El sensor sísmico debe ser activado bajo una excitación en la dirección vertical de no más que 0.15g y su frecuencia de respuesta debe ser de 1 a 10 Hz. Además, debe estar ubicado en el cuarto de máquinas

y ser montado adyacente a un elemento estructural del edificio.

Si la zona sísmica es zona 2 o más se requiere un sistema de descarrilamiento en el contrapeso.

Este sistema se debe instalar en el contrapeso y se activa si el contrapeso muestra un movimiento irregular que apunte a que el mismo podría salirse de los rieles guía.

A continuación mostramos una foto de un sensor sísmico que ha sido instalado en un cuarto de máquinas y conectado a los ascensores del edificio.

Esta próxima foto nos muestra un sistema de descarrilamiento en un contrapeso.

Para los ascensores hidráulicos se utiliza una válvula conocida como válvula paracaídas. Esta válvula pretende tener el ascensor en caso de que se registre un cambio en presión abrupto causado, en este caso, por un movimiento sísmico severo. Esta válvula se instalará a por lo menos 12 pulgadas (300 mm) de cada pistón que tenga la unidad.

La foto nos muestra una válvula paracaídas. Esta válvula debe ser calibrada para que detenga la unidad a una velocidad no menor del 115% de la velocidad de diseño del ascensor ni mayor del 140% de dicha velocidad. Bajo ninguna circunstancia debe exceder de 60 fpm (0.3 m/s) sobre la velocidad de diseño. Luego que se calibra la válvula la misma debe ser sellada para que no sea alterada.

OTROS ASPECTOS

Otros aspectos que se consideran en el diseño sísmico son la distancia entre cabina, contrapeso y ductos dentro del pozo. Se debe proveer una distancia mínima que minimice las probabilidades de impacto entre los componentes dentro del pozo.

Las poleas deben estar provistas de una guarda para sus cables. Esta guarda debe cubrir al menos dos terceras partes del arco de contacto entre el cable y la polea y debe estar ubicada de modo que no exceda más de un sexto de dicho arco en cada extremo de la guarda.

Todo el equipo debe estar debidamente anclado para evitar que se deslice o se vire creando pérdidas monetarias mayores.

CONCLUSIÓN

Es sabido por todos que la predicción de cuándo ocurrirá un movimiento sísmico aún no se ha logrado. Se trabaja constantemente registrando datos y características de este fenómeno natural. Sin embargo, aún no podemos decir con exactitud cuando éste evento ocurrirá. Es por esto que necesitamos proteger nuestras vidas de un acontecimiento de esta naturaleza. Sabemos que muy posiblemente usted no desee estar dentro de un ascensor en un evento sísmico. Pero sí sabemos que usted desearía estar seguro dentro del ascensor si este evento ocurriese.

Por esto, aconsejamos a nuestros lectores que tomen en consideración todos los elementos de seguridad requeridos por los códigos al momento de especificar o adquirir un ascensor. Protejamos nuestras vidas utilizando la tecnología correcta y apropiada para estos eventos.

REFERENCIAS  BIBLIOGRÁFICAS

ASME A 17.1 Safety Code for Elevators and Escalators (2004). SECTION 8.4 ELEVATOR SAFETY REQUIREMENTS FOR SEISMIC

RISK ZONE 2 OR GREATER

Transportation System in Building :  The chartered Institution of Building Services Engineers London 1993 , London.

Rubén Boroschek y Eduardo Muñoz. .Diseño sismico de ascensores de tracción; Recuperado 23 de febrero de 2012;http://www.boroschek.cl/Ascensores_archivos/munozboroarticulo.PDF

SOBRE LA ESCRITORA

Alba Loyda Cruz Moya cuenta un bachillerato en Ingeniería Mecánica del Recinto Universitario de Mayagüez. En adición, posee una maestría en Ingeniería Gerencial de la Universidad Politécnica de Puerto Rico donde labora como profesora asociada hace 25 años. Está certificada por el Departamento del Trabajo de Puerto Rico como Inspectora de Ascensores y Equipos Relacionados.

Actualmente es presidenta de Cruz Moya Elevator Consultans compañía con base en Guaynabo Puerto Rico, la cual se especializa en la inspección y consultoría en el campo de ascensores. También preside la compañía Dominican Elevator Consultans con base en Santo Domingo República Dominicana. Cruz Moya cuenta con diecinueve años de experiencia en la industria de inspección y consultaría en ascensores y equipos relacionados.

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