Ascensor (elevador): Qué es, cómo funciona y tipos

Algunos sostienen que los ascensores empezaron siendo simples polipastos de cuerda o cadena. Un ascensor es esencialmente una plataforma que es arrastrada o empujada hacia arriba por un medio mecánico. Un ascensor moderno consta de una cabina (también llamada "jaula" o "cabina") montada en una plataforma dentro de un espacio cerrado llamado pozo o, a veces, "hueco". En el pasado, los mecanismos de accionamiento de los ascensores funcionaban con pistones hidráulicos de vapor y agua. En un ascensor de "tracción", las cabinas se elevan por medio de cables de acero que ruedan sobre una polea profundamente acanalada, comúnmente llamada polea en la industria. El peso de la cabina se equilibra con un contrapeso. A veces, dos ascensores se mueven siempre de forma sincronizada en direcciones opuestas, y son el contrapeso del otro

La fricción entre las cuerdas y la polea proporciona la tracción que da nombre a este tipo de ascensor.

Los ascensores hidráulicos utilizan los principios de la hidráulica (en el sentido de potencia hidráulica) para presurizar un pistón sobre el suelo o en el suelo para subir y bajar la cabina. Los ascensores hidráulicos de cuerda utilizan una combinación de cuerdas y energía hidráulica para subir y bajar las cabinas. Entre las innovaciones recientes se encuentran los motores con imanes de tierra permanentes, las máquinas sin engranajes montadas en rieles y los controles por microprocesador.

La tecnología utilizada en las nuevas instalaciones depende de varios factores. Los ascensores hidráulicos son más baratos, pero la instalación de cilindros de más de una determinada longitud resulta poco práctica para los ascensores de gran altura. Para edificios de mucho más de siete pisos, hay que emplear en su lugar ascensores de tracción. Los ascensores hidráulicos suelen ser más lentos que los de tracción.

Los ascensores son un candidato a la personalización en masa. La producción en serie de los componentes permite hacer economías, pero cada edificio tiene sus propios requisitos, como el número de plantas, las dimensiones del pozo y las pautas de uso.

Puertas de ascensor

Las puertas de los ascensores protegen a los pasajeros de ser aplastados entre la cabina y el suelo. La configuración más habitual es la de dos paneles que se unen en el centro y se abren lateralmente. En una configuración en cascada (que puede permitir entradas más amplias dentro de un espacio limitado), las puertas discurren por carriles independientes, de modo que, cuando están abiertas, están metidas una detrás de otra, y cuando están cerradas, forman capas en cascada en un lado. Esto puede configurarse de manera que dos conjuntos de dichas puertas en cascada funcionen como las puertas de apertura central descritas anteriormente, permitiendo una cabina de ascensor muy amplia. En instalaciones menos costosas, el ascensor también puede utilizar una gran puerta de "losa": una puerta de un solo panel del ancho de la entrada que se abre lateralmente a la izquierda o a la derecha.

Sin sala de máquinas (MRL)

General

Todos los ascensores, ya sean de tracción o hidráulicos, necesitan una sala de máquinas para almacenar los grandes motores eléctricos (o bombas hidráulicas) y un armario de control. Esta sala se encuentra por encima o por debajo de la caja del ascensor (o sólo por debajo, en el caso de los ascensores hidráulicos) y puede contener maquinaria para un solo ascensor o para un grupo de ellos. Los motores de tracción modernos, con accionamiento sin engranajes e imanes permanentes, son más compactos y eficaces; los microprocesadores electrónicos han sustituido a los relés mecánicos. Como resultado, los ascensores de tracción pueden construirse sin una sala dedicada sobre el eje, lo que ahorra un valioso espacio en la planificación del edificio.

El nuevo diseño del ascensor se aleja del tradicional tendido de cables de tracción en bucle de los ascensores de tracción. Los extremos de los cables se fijan a la estructura de soporte, y la longitud del cable se conecta a la cabina y al contrapeso mediante un sistema de poleas compuestas que multiplican la fuerza y ahorran energía. Los ascensores sin sala de máquinas se han convertido en una buena alternativa al antiguo ascensor hidráulico para los edificios de baja y media altura.

Kone, una empresa finlandesa de ascensores, desarrolló por primera vez el ascensor sin sala de máquinas en 1996.

Beneficios desde una perspectiva ecológica

• crea más espacio utilizable
• utiliza menos energía (70-80% menos que los ascensores hidráulicos)
• no utiliza aceite
• todos los componentes están por encima del suelo

---esto elimina la preocupación ambiental que se creaba al almacenar el cilindro hidráulico bajo tierra

Otros beneficios

• un coste mucho menor que el de otros ascensores
• la calidad de la conducción es mejor gracias a la tracción sin engranajes
• funciona a mayor velocidad que la hidráulica

Hechos

• El nivel de ruido es de 50-55 dBA (decibelios ponderados A), mucho más bajo que el de otros tipos de ascensores
• Normalmente se utiliza para edificios de baja y media altura
• El mecanismo del motor está colocado en la propia caja del ascensor
• Los Estados Unidos tardaron en aceptar el ascensor MRL debido a los códigos

---Los códigos de construcción nacionales y locales no contemplaban los ascensores sin salas de máquinas

La primera referencia a un ascensor se encuentra en las obras del arquitecto romano Vitruvio, quien informó de que Arquímedes construyó su primer ascensor, probablemente en el año 236 a.C. En algunas fuentes literarias de periodos históricos posteriores, se mencionan los ascensores como cabinas sobre una cuerda de cáñamo y accionadas a mano o por animales. Se supone que se instalaron ascensores de este tipo en el monasterio del Sinaí de Egipto. En el siglo XVII los prototipos de ascensores se encontraban en los edificios palaciegos de Inglaterra y Francia.

En 1852, Elisha Otis introdujo el ascensor de seguridad, que evitaba la caída de la cabina si se rompía el cable. El diseño del ascensor de seguridad Otis es algo similar a un tipo que todavía se utiliza hoy en día. Un dispositivo regulador engrana uno o varios rodillos moleteados, bloqueando el ascensor en sus guías en caso de que se mueva a una velocidad excesiva. Lo demostró en la exposición de Nueva York, en el Palacio de Cristal, en 1854.

En 1874, J.W. Meaker patentó un método que permitía que las puertas de los ascensores se abrieran y cerraran con seguridad.

El primer ascensor eléctrico fue construido por el ingeniero alemán Werner von Siemens en 1880.

En 1882, cuando la energía hidráulica era una tecnología bien establecida, se constituyó una empresa que posteriormente se llamó London Hydraulic Power Company. Construyó una red de tuberías de alta presión a ambos lados del Támesis que, finalmente, se extendió a 184 millas y alimentó unas 8.000 máquinas, predominantemente ascensores (elevadores) y grúas.

En 1929, Clarence Conrad Crispen, con Inclinator Company of America, creó el primer ascensor residencial. Crispen también inventó el primer salvaescaleras inclinado. ^{http://inclinator.}com/about-inclinator.asp

Elevadores neumáticos de vacío

Los ascensores neumáticos o de "vacío" funcionan sin cables y pueden instalarse más fácil y rápidamente que sus alternativas, ya que su carcasa está formada por secciones prefabricadas que son considerablemente más estrechas que los huecos de los ascensores convencionales. Estas secciones suelen ser transparentes y ofrecen al pasajero una visión de casi 360º.

Ascensores de cable

Estadísticamente hablando, los ascensores son extremadamente seguros. Su historial de seguridad no es superado por ningún otro sistema vehicular. En 1998, se estimó que aproximadamente ocho cienmillonésimas partes del uno por ciento (1 de cada 12 millones) de los viajes en ascensor sufrieron alguna anomalía, y la gran mayoría fueron cosas menores, como que las puertas no se abrieran. A efectos prácticos, no hay casos de ascensores que simplemente caigan en picado y maten a los pasajeros que se encuentran en su interior; de las 20 o 30 muertes relacionadas con los ascensores que se producen cada año, la mayoría están relacionadas con el mantenimiento -por ejemplo, técnicos que se inclinan demasiado hacia el interior del hueco o que quedan atrapados entre las piezas móviles-, y la mayoría del resto se atribuye a accidentes fácilmente evitables, como personas que atraviesan a ciegas las puertas que se abren hacia los huecos vacíos o que se estrangulan con bufandas atrapadas en las puertas. De hecho, antes de los atentados del 11 de septiembre, el único incidente conocido de caída libre en un ascensor moderno con cables ocurrió en 1945, cuando un bombardero B-25 chocó contra el Empire State Building en medio de la niebla, cortando los cables de una cabina de ascensor, que cayó desde el piso 75 hasta el fondo del edificio, hiriendo gravemente (aunque no matando) a su única ocupante: la ascensorista. Aunque es posible (aunque extraordinariamente improbable) que el cable de un ascensor se rompa, todos los ascensores de la era moderna están equipados con varios dispositivos de seguridad que impiden que el ascensor caiga libremente y se estrelle. La cabina de un ascensor suele estar soportada por seis u ocho cables de elevación, cada uno de los cuales es capaz de soportar por sí solo toda la carga del ascensor más un veinticinco por ciento más de peso. Además, hay un dispositivo que detecta si el ascensor se mueve más rápido que su velocidad máxima diseñada; si esto ocurre, el dispositivo hace que las zapatas de bronce se sujeten a lo largo de los raíles verticales del hueco, deteniendo el ascensor rápidamente, pero no tan bruscamente como para causar lesiones. Además, se instala un amortiguador hidráulico en el fondo del hueco para amortiguar un poco cualquier impacto.

Recientemente, se produjo un incidente en un moderno ascensor de cable que tuvo lugar en un hospital infantil de Seattle, Washington, el 9 de octubre de 2007. El ascensor implicado era un ascensor sin sala de máquinas ThyssenKrupp ISIS; el ISIS utilizaba cables de fibra de vidrio Kevlar en lugar de los cables convencionales de acero trenzado que utilizan todos los demás ascensores de tracción. Uno de los ascensores ISIS se desprendió de sus cables, deslizándose entre la 6ª y la 4ª planta; las cuerdas de Kevlar fueron la causa de este incidente. Tras el incidente, ThyssenKrupp suspendió la producción del ISIS y, al año siguiente, lo sustituyó por el ascensor sin sala de máquinas Synergy, que utiliza cables de acero trenzado convencionales, lo que lo hace mucho más seguro.

Ascensores hidráulicos

Los problemas anteriores con los primeros ascensores hidráulicos significaban que los construidos antes de un cambio de código en 1972 estaban sujetos a posibles fallos catastróficos. Anteriormente, el código sólo exigía cilindros hidráulicos de un solo fondo. En caso de rotura del cilindro, podía producirse una caída incontrolada del ascensor. Dado que es imposible verificar el sistema por completo sin una carcasa presurizada (como se describe a continuación), es necesario retirar el pistón para inspeccionarlo. El coste de desmontar el pistón es tal que no tiene sentido económico volver a instalar el cilindro antiguo; por lo tanto, es necesario sustituir el cilindro e instalar un pistón nuevo.^[] Otra solución para protegerse de un reventón del cilindro es instalar un "chaleco salvavidas". Se trata de un dispositivo que, en caso de una velocidad excesiva hacia abajo, se sujeta al cilindro y detiene el coche. Este dispositivo también se conoce como válvula de ruptura en algunas partes del mundo.

Además de los problemas de seguridad de los ascensores hidráulicos más antiguos, existe el riesgo de que se produzcan fugas de aceite hidráulico en el acuífero y se produzca una posible contaminación ambiental. Esto ha llevado a la introducción de revestimientos de PVC (carcasas) alrededor de los cilindros hidráulicos, cuya integridad puede controlarse.

En la última década, las recientes innovaciones en los gatos hidráulicos invertidos han eliminado el costoso proceso de perforación del terreno para instalar un gato de perforación. Esto también elimina la amenaza de corrosión del sistema y aumenta la seguridad.

Hay al menos cuatro medios para mover un ascensor:

Ascensores de tracción

• Ascensores de tracción con y sin engranajes

Las máquinas de tracción por engranajes son accionadas por motores eléctricos de CA o CC. Las máquinas de engranajes utilizan engranajes helicoidales para controlar el movimiento mecánico de las cabinas de los ascensores mediante el "enrollamiento" de los cables de elevación de acero sobre una polea de transmisión que está unida a una caja de engranajes accionada por un motor de alta velocidad. Estas máquinas suelen ser la mejor opción para su uso en sótanos o en tracción aérea para velocidades de hasta 500 pies/min (2,5 m/s).

Las máquinas de tracción sin engranajes son motores eléctricos de baja velocidad (bajas RPM) y alto par alimentados por corriente alterna o continua. En este caso, la polea motriz está directamente unida al extremo del motor. Los ascensores de tracción sin engranajes pueden alcanzar velocidades de hasta 2.000 pies/min (10 m/s), o incluso superiores. Se monta un freno entre el motor y la polea motriz (o caja de cambios) para mantener el ascensor inmóvil en un piso. Este freno suele ser del tipo de tambor externo y se acciona por la fuerza de un muelle y se mantiene abierto eléctricamente; un fallo de alimentación hará que el freno se acople y evite que el ascensor se caiga (véase seguridad inherente e ingeniería de seguridad).

En cada caso, los cables se fijan a una placa de enganche en la parte superior de la cabina o pueden estar "suspendidos" por debajo de una cabina, y luego se enrollan sobre la polea de transmisión hasta un contrapeso fijado al extremo opuesto de los cables que reduce la cantidad de energía necesaria para mover la cabina. El contrapeso está situado en la vía de elevación y se desplaza por un sistema de raíles separado; cuando la cabina sube, el contrapeso baja, y viceversa. Esta acción es impulsada por la máquina de tracción que es dirigida por el controlador, normalmente un dispositivo lógico de relés o computarizado que dirige el arranque, la aceleración, la desaceleración y la parada de la cabina del ascensor. El peso del contrapeso suele ser igual al peso de la cabina del ascensor más el 40-50% de la capacidad del ascensor. Las ranuras de la polea de transmisión están especialmente diseñadas para evitar que los cables se deslicen. El agarre de las ranuras de la polea proporciona "tracción" a los cables, de ahí su nombre. A medida que los cables envejecen y las ranuras de tracción se desgastan, se pierde parte de la tracción y hay que cambiar los cables y reparar o sustituir la polea.

Los ascensores con más de 100' (30 m) de recorrido tienen un sistema llamado de compensación. Se trata de un conjunto separado de cables o de una cadena fijada a la parte inferior del contrapeso y a la parte inferior de la cabina del ascensor. Esto facilita el control del ascensor, ya que compensa la diferencia de peso del cable entre el polipasto y la cabina. Si la cabina del ascensor está en la parte superior de la vía de elevación, hay una longitud corta de cable de elevación por encima de la cabina y una longitud larga de cable de compensación por debajo de la cabina, y viceversa para el contrapeso. Si el sistema de compensación utiliza cables, habrá una polea adicional en el foso, debajo del elevador, para guiar los cables. Si el sistema de compensación utiliza cadenas, la cadena es guiada por una barra montada entre los raíles del contrapeso.

Ascensores hidráulicos

• Ascensores hidráulicos convencionales. Utilizan un cilindro subterráneo, son bastante comunes para los edificios de bajo nivel con 2-7 plantas y tienen velocidades de hasta 200 pies/minuto (1 metro/segundo).
• Los ascensores hidráulicos sin orificios se desarrollaron en la década de 1970 y utilizan un par de cilindros por encima del suelo, lo que los hace prácticos para los edificios de 2, 3 o 4 plantas que sean sensibles al medio ambiente o a los costes.
• Los ascensores hidráulicos de cuerda utilizan tanto cilindros sobre el suelo como un sistema de cuerda, lo que combina la versatilidad de los hidráulicos enterrados con la fiabilidad de los hidráulicos sin hueco, aunque pueden dar servicio hasta 8-10 pisos.

Ascensor de subida

Un ascensor trepador es un ascensor autoascendente con propulsión propia. La propulsión puede realizarse mediante un motor eléctrico o de combustión. Los ascensores trepadores se utilizan en mástiles o torres atirantadas, para facilitar el acceso a partes de estas construcciones, como las lámparas de seguridad de vuelo para su mantenimiento. Un ejemplo serían las Torres Moonlight de Austin (Texas), donde el ascensor tiene capacidad para una sola persona y el equipo para el mantenimiento.

Operación de energía de emergencia (EPR)

Muchas instalaciones de ascensores cuentan ahora con sistemas de alimentación de emergencia que permiten el uso del ascensor en situaciones de apagón y evitan que las personas queden atrapadas en los ascensores.

Ascensores de tracción

Cuando se pierde la energía en un sistema de ascensor de tracción, todos los ascensores se detendrán inicialmente. Uno a uno, cada cabina del grupo volverá a la planta del vestíbulo, abrirá sus puertas y se apagará. Las personas que se encuentren en los ascensores restantes podrán ver una luz indicadora o escuchar un anuncio de voz que les informe de que el ascensor volverá al vestíbulo en breve. Una vez que todas las cabinas hayan regresado con éxito, el sistema seleccionará automáticamente una o más cabinas para su funcionamiento normal y éstas volverán a estar en servicio. La(s) cabina(s) seleccionada(s) para funcionar con energía de emergencia puede(n) ser anulada(s) manualmente mediante una llave o un interruptor de banda en el vestíbulo. Para ayudar a evitar el atrapamiento, cuando el sistema detecta que se está quedando sin energía, llevará los vagones en funcionamiento al vestíbulo o al piso más cercano, abrirá las puertas y se apagará.

Ascensores hidráulicos

En los sistemas de ascensores hidráulicos, la energía de emergencia bajará los ascensores hasta el rellano más bajo y abrirá las puertas para permitir la salida de los pasajeros. Las puertas se cierran después de un período de tiempo ajustable y la cabina queda inutilizada hasta que se restablece, por lo general mediante la activación del interruptor principal del ascensor. Normalmente, debido al elevado consumo de corriente al arrancar el motor de la bomba, los ascensores hidráulicos no funcionan con sistemas de alimentación de emergencia estándar. Los edificios, como los hospitales y las residencias de ancianos, suelen dimensionar sus generadores de emergencia para adaptarse a este consumo. Sin embargo, el uso cada vez más frecuente de arrancadores de motor con limitación de corriente, conocidos comúnmente como contactores de "arranque suave", evita gran parte de este problema y el consumo de corriente del motor de la bomba es una preocupación menos importante.

Los ascensores pueden contar con dispositivos parlantes como ayuda a la accesibilidad de los invidentes. Además de las notificaciones de llegada al piso, el ordenador anuncia el sentido de la marcha y avisa a los pasajeros antes de que se cierren las puertas.

Además de los botones de llamada, los ascensores suelen tener indicadores de planta (a menudo iluminados por LED) y linternas de dirección. Los primeros son casi universales en los interiores de las cabinas con más de dos paradas y pueden encontrarse también fuera de los ascensores en una o varias plantas. Los indicadores de planta pueden consistir en un dial con una aguja giratoria, pero los tipos más comunes son los que tienen indicaciones de planta iluminadas sucesivamente o LCD. Asimismo, el cambio de planta o la llegada a una planta se indica mediante un sonido, según el ascensor.

Las linternas de dirección también se encuentran tanto dentro como fuera de las cabinas de los ascensores, pero siempre deben ser visibles desde el exterior porque su objetivo principal es ayudar a las personas a decidir si suben o no al ascensor. Si alguien que espera el ascensor quiere subir, pero llega primero una cabina que indica que va a bajar, entonces la persona puede decidir no subir al ascensor. Si la persona espera, entonces se dejará de subir. Los indicadores de dirección a veces están grabados con flechas o tienen forma de flecha y/o utilizan la convención de que uno que se ilumina en rojo significa "abajo" y el verde significa "arriba". Dado que la convención del color suele ser desvirtuada o anulada por los sistemas que no la invocan, suele utilizarse sólo en combinación con otros factores de diferenciación. Un ejemplo de un lugar cuyos ascensores utilizan únicamente la convención de colores para diferenciar las direcciones es el Museo de Arte Contemporáneo de Chicago, donde se puede hacer que un solo círculo se ilumine en verde para "arriba" y en rojo para "abajo". A veces hay que deducir las direcciones por la posición de los indicadores entre sí.

Además de las linternas, la mayoría de los ascensores tienen un timbre que indica si el ascensor está subiendo o bajando antes o después de que se abran las puertas, normalmente junto con el encendido de las linternas. Por lo general, un timbre indica que se está subiendo, dos que se está bajando y ninguno indica que el ascensor está "libre".

Los ascensores de servicio de los observatorios suelen transmitir otros datos de interés, como la velocidad del ascensor, el cronómetro y la posición actual (altitud), como en el caso de los ascensores de servicio de Taipei 101.

El diseño mecánico y eléctrico de los ascensores se rige por diversas normas (también conocidas como códigos de ascensores), que pueden ser internacionales, nacionales, estatales, regionales o municipales. Mientras que antes muchas normas eran prescriptivas y especificaban criterios exactos que debían cumplirse, recientemente se ha producido un cambio hacia normas más basadas en el rendimiento, en las que la responsabilidad de garantizar que el ascensor cumpla o supere la norma recae en el diseñador.

Algunas de las normas nacionales sobre ascensores son:

• Australia - AS1735
• Canadá - CAN/CSA B44
• Europa - Serie EN 81 (EN 81-1, EN 81-2, EN 81-28, EN 81-70, EN 12015, EN 12016, EN 13015, etc.)
• ESTADOS UNIDOS - ASME A17

Dado que un ascensor forma parte de un edificio, también debe cumplir las normas relativas a la resistencia a los terremotos, las normas contra incendios, las reglas de cableado eléctrico, etc.

El American National Elevator Standards Group (ANESG) establece una norma de peso del ascensor de 2200 libras.

Los requisitos adicionales relativos al acceso de las personas discapacitadas, pueden ser exigidos por leyes o reglamentos como la Ley de Estadounidenses con Discapacidades.