lunes, 5 de octubre de 2009
viernes, 2 de octubre de 2009
martes, 22 de septiembre de 2009
viernes, 19 de junio de 2009
LDR
Una fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado fotorresistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuya siglas, LDR, se originan de su nombre en inglés light-dependent resistor. Su cuerpo está formado por una célula o celda y dos patillas. En la siguiente imagen se muestra su símbolo eléctrico.
El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (puede descender hasta 50 ohms) y muy alto cuando está a oscuras (varios megaohms).
Características
Un fotorresistor está hecho de un semiconductor de alta resistencia como el sulfuro de cadmio, CdS. Si la luz que incide en el dispositivo es de alta frecuencia, los fotones son absorbidos por la elasticidad del semiconductor dando a los electrones la suficiente energía para saltar la banda de conducción. El electrón libre que resulta, y su hueco asociado, conducen la electricidad, de tal modo que disminuye la resistencia. Los valores típicos varían entre 1 MΩ, o más, en la oscuridad y 100 Ω con luz brillante.
Las células de sulfuro del cadmio se basan en la capacidad del cadmio de variar su resistencia según la cantidad de luz que incide la célula. Cuanto más luz incide, más baja es la resistencia. Las célula son también capaces de reaccionar a una amplia gama de frecuencias, incluyendo infrarrojo (IR), luz visible, y ultravioleta (UV).
La variación del valor de la resistencia tiene cierto retardo, diferente si se pasa de oscuro a iluminado o de iluminado a oscuro. Esto limita a no usar los LDR en aplicaciones en las que la señal luminosa varía con rapidez. El tiempo de respuesta típico de un LDR está en el orden de una décima de segundo. Esta lentitud da ventaja en algunas aplicaciones, ya que se filtran variaciones rápidas de iluminación que podrían hacer inestable un sensor (ej. tubo fluorescente alimentado por corriente alterna). En otras aplicaciones (saber si es de día o es de noche) la lentitud de la detección no es importante.
Se fabrican en diversos tipos y pueden encontrarse en muchos artículos de consumo, como por ejemplo en cámaras, medidores de luz, relojes con radio, alarmas de seguridad o sistemas de encendido y apagado del alumbrado de calles.
También se fabrican fotoconductores de Ge:Cuque funcionan dentro de la gama más baja "radiación infrarroja".
Un fotorresistor está hecho de un semiconductor de alta resistencia como el sulfuro de cadmio, CdS. Si la luz que incide en el dispositivo es de alta frecuencia, los fotones son absorbidos por la elasticidad del semiconductor dando a los electrones la suficiente energía para saltar la banda de conducción. El electrón libre que resulta, y su hueco asociado, conducen la electricidad, de tal modo que disminuye la resistencia. Los valores típicos varían entre 1 MΩ, o más, en la oscuridad y 100 Ω con luz brillante.
Las células de sulfuro del cadmio se basan en la capacidad del cadmio de variar su resistencia según la cantidad de luz que incide la célula. Cuanto más luz incide, más baja es la resistencia. Las célula son también capaces de reaccionar a una amplia gama de frecuencias, incluyendo infrarrojo (IR), luz visible, y ultravioleta (UV).
La variación del valor de la resistencia tiene cierto retardo, diferente si se pasa de oscuro a iluminado o de iluminado a oscuro. Esto limita a no usar los LDR en aplicaciones en las que la señal luminosa varía con rapidez. El tiempo de respuesta típico de un LDR está en el orden de una décima de segundo. Esta lentitud da ventaja en algunas aplicaciones, ya que se filtran variaciones rápidas de iluminación que podrían hacer inestable un sensor (ej. tubo fluorescente alimentado por corriente alterna). En otras aplicaciones (saber si es de día o es de noche) la lentitud de la detección no es importante.
Se fabrican en diversos tipos y pueden encontrarse en muchos artículos de consumo, como por ejemplo en cámaras, medidores de luz, relojes con radio, alarmas de seguridad o sistemas de encendido y apagado del alumbrado de calles.
También se fabrican fotoconductores de Ge:Cuque funcionan dentro de la gama más baja "radiación infrarroja".
Transistor
El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término "transistor" es la contracción en inglés de transfer resistor ("resistencia de transferencia"). Actualmente se los encuentra prácticamente en todos los artefactos domésticos de uso diario: radios, televisores, grabadoras, reproductores de audio y video, hornos de microondas, lavadoras, automóviles, equipos de refrigeración, alarmas, relojes de cuarzo, computadoras, calculadoras, impresoras, lámparas fluorescentes, equipos de rayos X, tomógrafos, ecógrafos, reproductores mp3, celulares, etc.
Tipos de transistor
Transistor de punta de contacto
Fue el primer transistor que obtuvo ganancia, inventado en 1947 por J. Bardeen y W. Brattain. Consta de una base de germanio sobre la que se apoyan, muy juntas, dos puntas metálicas que constituyen el emisor y el colector. La corriente de emisor es capaz de modular la resistencia que se "ve" en el colector, de ahí el nombre de "transfer resistor". Se basa en efectos de superficie, poco conocidos en su día. Es difícil de fabricar (las puntas se ajustaban a mano), frágil (un golpe podía desplazar las puntas) y ruidoso. Sin embargo convivió con el transistor de unión (W. Shockley, 1948) debido a su mayor ancho de banda. En la actualidad ha desaparecido.
Transistor de unión bipolar
El transistor de unión bipolar, o BJT por sus siglas en inglés, se fabrica básicamente sobre un monocristal de Germanio, Silicio o Arseniuro de Galio, que tienen cualidades de semiconductores, estado intermedio entre conductores como los metales y los aislantes como el diamante. Sobre el sustrato de cristal, se contaminan en forma muy controlada tres zonas, dos de las cuales son del mismo tipo, NPN o PNP, quedando formadas dos uniones NP.
La zona N con elementos donantes de electrones (cargas negativas) y la zona P de aceptadores o "huecos" (cargas positivas). Normalmente se utilizan como elementos aceptadores P al Indio (In), Aluminio (Al) o Galio (Ga) y donantes N al Arsénico (As) o Fósforo (P).
La configuración de uniones PN, dan como resultado transistores PNP o NPN, donde la letra intermedia siempre corresponde a la característica de la base, y las otras dos al emisor y al colector que, si bien son del mismo tipo y de signo contrario a la base, tienen diferente contaminación entre ellas (por lo general, el emisor esta mucho más contaminado que el colector).
El mecanismo que representa el comportamiento semiconductor dependerá de dichas contaminaciones, de la geometría asociada y del tipo de tecnología de contaminación (difusión gaseosa, epitaxial, etc.) y del comportamiento cuántico de la unión.
Transistor de unión unipolar
Transistor de efecto de campo
El transistor de efecto de campo, o FET por sus siglas en inglés, que controla la corriente en función de una tensión; tienen alta impedancia de entrada.
Transistor de efecto de campo de unión, JFET, construido mediante una unión PN.
Transistor de efecto de campo de compuerta aislada, IGFET, en el que la compuerta se aísla del canal mediante un dieléctrico.
Transistor de efecto de campo MOS, MOSFET, donde MOS significa Metal-Óxido-Semiconductor, en este caso la compuerta es metálica y está separada del canal semiconductor por una capa de óxido.
Fototransistor
Fue el primer transistor que obtuvo ganancia, inventado en 1947 por J. Bardeen y W. Brattain. Consta de una base de germanio sobre la que se apoyan, muy juntas, dos puntas metálicas que constituyen el emisor y el colector. La corriente de emisor es capaz de modular la resistencia que se "ve" en el colector, de ahí el nombre de "transfer resistor". Se basa en efectos de superficie, poco conocidos en su día. Es difícil de fabricar (las puntas se ajustaban a mano), frágil (un golpe podía desplazar las puntas) y ruidoso. Sin embargo convivió con el transistor de unión (W. Shockley, 1948) debido a su mayor ancho de banda. En la actualidad ha desaparecido.
Transistor de unión bipolar
El transistor de unión bipolar, o BJT por sus siglas en inglés, se fabrica básicamente sobre un monocristal de Germanio, Silicio o Arseniuro de Galio, que tienen cualidades de semiconductores, estado intermedio entre conductores como los metales y los aislantes como el diamante. Sobre el sustrato de cristal, se contaminan en forma muy controlada tres zonas, dos de las cuales son del mismo tipo, NPN o PNP, quedando formadas dos uniones NP.
La zona N con elementos donantes de electrones (cargas negativas) y la zona P de aceptadores o "huecos" (cargas positivas). Normalmente se utilizan como elementos aceptadores P al Indio (In), Aluminio (Al) o Galio (Ga) y donantes N al Arsénico (As) o Fósforo (P).
La configuración de uniones PN, dan como resultado transistores PNP o NPN, donde la letra intermedia siempre corresponde a la característica de la base, y las otras dos al emisor y al colector que, si bien son del mismo tipo y de signo contrario a la base, tienen diferente contaminación entre ellas (por lo general, el emisor esta mucho más contaminado que el colector).
El mecanismo que representa el comportamiento semiconductor dependerá de dichas contaminaciones, de la geometría asociada y del tipo de tecnología de contaminación (difusión gaseosa, epitaxial, etc.) y del comportamiento cuántico de la unión.
Transistor de unión unipolar
Transistor de efecto de campo
El transistor de efecto de campo, o FET por sus siglas en inglés, que controla la corriente en función de una tensión; tienen alta impedancia de entrada.
Transistor de efecto de campo de unión, JFET, construido mediante una unión PN.
Transistor de efecto de campo de compuerta aislada, IGFET, en el que la compuerta se aísla del canal mediante un dieléctrico.
Transistor de efecto de campo MOS, MOSFET, donde MOS significa Metal-Óxido-Semiconductor, en este caso la compuerta es metálica y está separada del canal semiconductor por una capa de óxido.
Fototransistor
Los fototransistores son sensibles a la radiación electromagnética, en frecuencias cercanas a la de la luz.
viernes, 29 de mayo de 2009
Circuito con transistores,reles...
Después de cargarse el condensador, el motor gira en una dirección, cuando se pulsa el final de carrera FC, el condensador se descarga, el transistor pasa a corte, el relé se desactiva y el motor invierte el giro.
Al dejar de pulsar el final de carrera el condensador se empieza a cargar y cuando tiene suficiente carga, el transistor se satura, el relé se activa y el motor vuelve a cabiar el sentido de giro.
Al dejar de pulsar el final de carrera el condensador se empieza a cargar y cuando tiene suficiente carga, el transistor se satura, el relé se activa y el motor vuelve a cabiar el sentido de giro.
viernes, 8 de mayo de 2009
Transistor
El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor-.- que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término "transistor" es la contracción en inglés de transfer resistor ("resistencia de transferencia"). Actualmente se los encuentra prácticamente en todos los artefactos domésticos de uso diario: radios, televisores, grabadoras, reproductores de audio y vídeo, hornos de microondas, lavadoras, automóviles, equipos de refrigeración, alarmas, relojes de cuarzo, computadoras, calculadoras, impresoras, lámparas fluorescentes, equipos de rayos X, tomógrafos, ecógrafos, reproductores mp3, celulares, etc.
Fue el sustituto de la válvula termoiónica de tres electrodos o triodo, el transistor bipolar fue inventado en los Laboratorios Bell de EE. UU. en diciembre de 1947 por John Bardeen, Walter Houser Brattain y William Bradford Shockley, quienes fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 1956.
Al principio se usaron transistores bipolares y luego se inventaron los denominados transistores de efecto de campo (FET). En los últimos, la corriente entre la fuente y la pérdida (colector) se controla usando un campo eléctrico (salida y pérdida (colector) menores). Por último, apareció el semiconductor metal-óxido FET (MOSFET). Los MOSFET permitieron un diseño extremadamente compacto, necesario para los circuitos altamente integrados (IC). Hoy la mayoría de los circuitos se construyen con la denominada tecnología CMOS (semiconductor metal-óxido complementario). La tecnología CMOS es un diseño con dos diferentes MOSFET (MOSFET de canal n y p), que se complementan mutuamente y consumen muy poca corriente en un funcionamiento sin carga.
El transistor consta de un sustrato (usualmente silicio) y tres partes dopadas artificialmente (contaminadas con materiales específicos en cantidades específicas) que forman dos uniones bipolares, el emisor que emite portadores, el colector que los recibe o recolecta y la tercera, que está intercalada entre las dos primeras, modula el paso de dichos portadores (base). A diferencia de las válvulas, el transistor es un dispositivo controlado por corriente y del que se obtiene corriente amplificada. En el diseño de circuitos a los transistores se les considera un elemento activo, a diferencia de los resistores, capacitores e inductores que son elementos pasivos. Su funcionamiento sólo puede explicarse mediante mecánica cuántica.
De manera simplificada, la corriente que circula por el "colector" es función amplificada de la que se inyecta en el "emisor", pero el transistor sólo gradúa la corriente que circula a través de sí mismo, si desde una fuente de corriente continua se alimenta la "base" para que circule la carga por el "colector", según el tipo de circuito que se utilice. El factor de amplificación logrado entre corriente de base y corriente de colector, se denomina Beta del transistor. Otros parámetros a tener en cuenta y que son particulares de cada tipo de transistor son: Tensiones de ruptura de Colector Emisor, de Base Emisor, de Colector Base, Potencia Máxima, disipación de calor, frecuencia de trabajo, y varias tablas donde se grafican los distintos parámetros tales como corriente de base, tensión Colector Emisor, tensión Base Emisor, corriente de Emisor, etc. Los tres tipos de esquemas básicos para utilización analógica de los transistores son emisor común, colector común y base común.
Modelos posteriores al transistor descrito, el transistor bipolar (transistores FET, MOSFET, JFET, CMOS, VMOS, etc.) no utilizan la corriente que se inyecta en el terminal de "base" para modular la corriente de emisor o colector, sino la tensión presente en el terminal de puerta o reja de control y gradúa la conductancia del canal entre los terminales de Fuente y Drenador. De este modo, la corriente de salida en la carga conectada al Drenador (D) será función amplificada de la Tensión presente entre la Puerta (Gate) y Fuente (Source). Su funcionamiento es análogo al del triodo, con la salvedad que en el triodo los equivalentes a Puerta, Drenador y Fuente son Reja, Placa y Cátodo.
Los transistores de efecto de campo, son los que han permitido la integración a gran escala que disfrutamos hoy en día, para tener una idea aproximada pueden fabricarse varios miles de transistores interconectados por centímetro cuadrado y en varias capas superpuestas.
Tipos de transistor [editar]
Transistor de punta de contacto. Primer transistor que obtuvo ganancia, inventado en 1947 por J. Bardeen y W. Brattain. Consta de una base de germanio sobre la que se apoyan, muy juntas, dos puntas metálicas que constituyen el emisor y el colector. La corriente de emisor es capaz de modular la resistencia que se "ve" en el colector, de ahí el nombre de "transfer resistor". Se basa en efectos de superficie, poco conocidos en su día. Es difícil de fabricar (las puntas se ajustaban a mano), frágil (un golpe podía desplazar las puntas) y ruidoso. Sin embargo convivió con el transistor de unión (W. Shockley, 1948) debido a su mayor ancho de banda. En la actualidad ha desaparecido.
Transistor de unión bipolar, BJT por sus siglas en inglés, se fabrica básicamente sobre un monocristal de Germanio, Silicio o Arseniuro de Galio, que tienen cualidades de semiconductores, estado intermedio entre conductores como los metales y los aislantes como el diamante. Sobre el sustrato de cristal, se contaminan en forma muy controlada tres zonas, dos de las cuales son del mismo tipo, NPN o PNP, quedando formadas dos uniones NP.
La zona N con elementos donantes de electrones (cargas negativas) y la zona P de aceptadores o "huecos" (cargas positivas). Normalmente se utilizan como elementos aceptadores P al Indio (In), Aluminio (Al) o Galio (Ga) y donantes N al Arsénico (As) o Fósforo (P).
La configuración de uniones PN, dan como resultado transistores PNP o NPN, donde la letra intermedia siempre corresponde a la característica de la base, y las otras dos al emisor y al colector que, si bien son del mismo tipo y de signo contrario a la base, tienen diferente contaminación entre ellas (por lo general, el emisor esta mucho más contaminado que el colector).
El mecanismo que representa el comportamiento semiconductor dependerá de dichas contaminaciones, de la geometría asociada y del tipo de tecnología de contaminación (difusión gaseosa, epitaxial, etc.) y del comportamiento cuántico de la unión.
Fototransistor, sensible a la radiación electromagnética, en frecuencias cercanas a la de la luz.
Transistor de unión unipolar.
Transistor de efecto de campo, FET, que controla la corriente en función de una tensión; tienen alta impedancia de entrada.
Transistor de efecto de campo de unión, JFET, construido mediante una unión PN.
Transistor de efecto de campo de compuerta aislada, IGFET, en el que la compuerta se aísla del canal mediante un dieléctrico.
Transistor de efecto de campo MOS, MOSFET, donde MOS significa Metal-Óxido-Semiconductor, en este caso la compuerta es metálica y está separada del canal semiconductor por una capa de óxido.
Transistores y electrónica de potencia [editar]
Con el desarrollo tecnológico y evolución de la electrónica, la capacidad de los dispositivos semiconductores para soportar cada vez mayores niveles de tensión y corriente ha permitido su uso en aplicaciones de potencia. Es así como actualmente los transistores son empleados en conversores estáticos de potencia, controles para motores y llaves de alta potencia (principalmente inversores), aunque su principal uso está basado en la amplificación de corriente dentro de un circuito cerrado.
El transistor frente a la válvula termoiónica [editar]
Antes de la aparición del transistor los ingenieros utilizaban elementos activos llamados válvulas termoiónicas. Las válvulas tienen características eléctricas similares a la de los transistores de efecto de campo (FET): la corriente que los atraviesa depende de la tensión en el borne de comando, llamado rejilla. Las razones por las que el transistor reemplazó a la válvula termoiónica son varias:
Las válvulas termoiónicas necesitan tensiones muy altas, del orden de las centenas de voltios, tensiones que son letales para el ser humano.
Las válvulas consumen mucha energía, lo que las vuelve particularmente poco útiles para el uso con baterías.
Probablemente, uno de los problemas más importantes es el peso. El chasis necesario para alojar las válvulas, los transformadores requeridos para suministrar la alta tensión, todo ello sumaba un peso importante, que iba desde algunos kilos a algunas decenas de kilos.
El tiempo medio entre fallas de las válvulas termoiónicas es muy corto comparado al del transistor, sobre todo a causa del calor generado.
Además las válvulas termoiónicas tardan mucho para poder ser utilizadas. Las vávulas necesitan estar calientes para funcionar.
Finalmente, el costo de los transistores no solamente era muy inferior, sino que contaba con la promesa de que continuaría bajando (como de hecho ocurrió) con suficiente investigación y desarrollo.
Como ejemplo de todos estos inconvenientes se puede citar a la primera computadora digital, llamada ENIAC. Era un equipo que pesaba más de treinta toneladas y consumía 200 kilovatios, suficientes para alimentar una pequeña ciudad. Tenía alrededor de 18.000 válvulas, de las cuales algunas se quemaban cada día, necesitando una logística y una organización importantes.
Cuando el transistor bipolar fue inventado en 1947, fue considerado una revolución. Pequeño, rápido, fiable, poco costoso, sobrio en sus necesidades de energía, reemplazó progresivamente a la válvula termoiónica durante la década de 1950, pero no del todo. En efecto, durante los años 60, algunos fabricantes siguieron utilizando válvulas termoiónicas en equipos de radio de gama alta, como Collins y Drake; luego el transistor desplazó a la válvula de los transmisores pero no del todo de los amplificadores de radiofrecuencia. Otros fabricantes, de equipo de audio esta vez, como Fender, siguieron utilizando válvulas termoiónicas en amplificadores de audio para guitarras. Las razones de la supervivencia de las válvulas termoiónicas son varias:
El transistor no tiene las características de linealidad a alta potencia de la válvula termoiónica, por lo que no pudo reemplazarla en los amplificadores de transmisión de radio profesionales y de radioaficionados.
Los armónicos introducidos por la no-linealidad de las válvulas resultan agradables al oído humano (véase psicoacústica), por lo que son preferidos por los audiófilos
El transistor es muy sensible a los efectos electromagnéticos de las explosiones nucleares, por lo que se siguieron utilizando válvulas termoiónicas en algunos sistemas de control-comando de cazas de fabricación soviética.
Fue el sustituto de la válvula termoiónica de tres electrodos o triodo, el transistor bipolar fue inventado en los Laboratorios Bell de EE. UU. en diciembre de 1947 por John Bardeen, Walter Houser Brattain y William Bradford Shockley, quienes fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 1956.
Al principio se usaron transistores bipolares y luego se inventaron los denominados transistores de efecto de campo (FET). En los últimos, la corriente entre la fuente y la pérdida (colector) se controla usando un campo eléctrico (salida y pérdida (colector) menores). Por último, apareció el semiconductor metal-óxido FET (MOSFET). Los MOSFET permitieron un diseño extremadamente compacto, necesario para los circuitos altamente integrados (IC). Hoy la mayoría de los circuitos se construyen con la denominada tecnología CMOS (semiconductor metal-óxido complementario). La tecnología CMOS es un diseño con dos diferentes MOSFET (MOSFET de canal n y p), que se complementan mutuamente y consumen muy poca corriente en un funcionamiento sin carga.
El transistor consta de un sustrato (usualmente silicio) y tres partes dopadas artificialmente (contaminadas con materiales específicos en cantidades específicas) que forman dos uniones bipolares, el emisor que emite portadores, el colector que los recibe o recolecta y la tercera, que está intercalada entre las dos primeras, modula el paso de dichos portadores (base). A diferencia de las válvulas, el transistor es un dispositivo controlado por corriente y del que se obtiene corriente amplificada. En el diseño de circuitos a los transistores se les considera un elemento activo, a diferencia de los resistores, capacitores e inductores que son elementos pasivos. Su funcionamiento sólo puede explicarse mediante mecánica cuántica.
De manera simplificada, la corriente que circula por el "colector" es función amplificada de la que se inyecta en el "emisor", pero el transistor sólo gradúa la corriente que circula a través de sí mismo, si desde una fuente de corriente continua se alimenta la "base" para que circule la carga por el "colector", según el tipo de circuito que se utilice. El factor de amplificación logrado entre corriente de base y corriente de colector, se denomina Beta del transistor. Otros parámetros a tener en cuenta y que son particulares de cada tipo de transistor son: Tensiones de ruptura de Colector Emisor, de Base Emisor, de Colector Base, Potencia Máxima, disipación de calor, frecuencia de trabajo, y varias tablas donde se grafican los distintos parámetros tales como corriente de base, tensión Colector Emisor, tensión Base Emisor, corriente de Emisor, etc. Los tres tipos de esquemas básicos para utilización analógica de los transistores son emisor común, colector común y base común.
Modelos posteriores al transistor descrito, el transistor bipolar (transistores FET, MOSFET, JFET, CMOS, VMOS, etc.) no utilizan la corriente que se inyecta en el terminal de "base" para modular la corriente de emisor o colector, sino la tensión presente en el terminal de puerta o reja de control y gradúa la conductancia del canal entre los terminales de Fuente y Drenador. De este modo, la corriente de salida en la carga conectada al Drenador (D) será función amplificada de la Tensión presente entre la Puerta (Gate) y Fuente (Source). Su funcionamiento es análogo al del triodo, con la salvedad que en el triodo los equivalentes a Puerta, Drenador y Fuente son Reja, Placa y Cátodo.
Los transistores de efecto de campo, son los que han permitido la integración a gran escala que disfrutamos hoy en día, para tener una idea aproximada pueden fabricarse varios miles de transistores interconectados por centímetro cuadrado y en varias capas superpuestas.
Tipos de transistor [editar]
Transistor de punta de contacto. Primer transistor que obtuvo ganancia, inventado en 1947 por J. Bardeen y W. Brattain. Consta de una base de germanio sobre la que se apoyan, muy juntas, dos puntas metálicas que constituyen el emisor y el colector. La corriente de emisor es capaz de modular la resistencia que se "ve" en el colector, de ahí el nombre de "transfer resistor". Se basa en efectos de superficie, poco conocidos en su día. Es difícil de fabricar (las puntas se ajustaban a mano), frágil (un golpe podía desplazar las puntas) y ruidoso. Sin embargo convivió con el transistor de unión (W. Shockley, 1948) debido a su mayor ancho de banda. En la actualidad ha desaparecido.
Transistor de unión bipolar, BJT por sus siglas en inglés, se fabrica básicamente sobre un monocristal de Germanio, Silicio o Arseniuro de Galio, que tienen cualidades de semiconductores, estado intermedio entre conductores como los metales y los aislantes como el diamante. Sobre el sustrato de cristal, se contaminan en forma muy controlada tres zonas, dos de las cuales son del mismo tipo, NPN o PNP, quedando formadas dos uniones NP.
La zona N con elementos donantes de electrones (cargas negativas) y la zona P de aceptadores o "huecos" (cargas positivas). Normalmente se utilizan como elementos aceptadores P al Indio (In), Aluminio (Al) o Galio (Ga) y donantes N al Arsénico (As) o Fósforo (P).
La configuración de uniones PN, dan como resultado transistores PNP o NPN, donde la letra intermedia siempre corresponde a la característica de la base, y las otras dos al emisor y al colector que, si bien son del mismo tipo y de signo contrario a la base, tienen diferente contaminación entre ellas (por lo general, el emisor esta mucho más contaminado que el colector).
El mecanismo que representa el comportamiento semiconductor dependerá de dichas contaminaciones, de la geometría asociada y del tipo de tecnología de contaminación (difusión gaseosa, epitaxial, etc.) y del comportamiento cuántico de la unión.
Fototransistor, sensible a la radiación electromagnética, en frecuencias cercanas a la de la luz.
Transistor de unión unipolar.
Transistor de efecto de campo, FET, que controla la corriente en función de una tensión; tienen alta impedancia de entrada.
Transistor de efecto de campo de unión, JFET, construido mediante una unión PN.
Transistor de efecto de campo de compuerta aislada, IGFET, en el que la compuerta se aísla del canal mediante un dieléctrico.
Transistor de efecto de campo MOS, MOSFET, donde MOS significa Metal-Óxido-Semiconductor, en este caso la compuerta es metálica y está separada del canal semiconductor por una capa de óxido.
Transistores y electrónica de potencia [editar]
Con el desarrollo tecnológico y evolución de la electrónica, la capacidad de los dispositivos semiconductores para soportar cada vez mayores niveles de tensión y corriente ha permitido su uso en aplicaciones de potencia. Es así como actualmente los transistores son empleados en conversores estáticos de potencia, controles para motores y llaves de alta potencia (principalmente inversores), aunque su principal uso está basado en la amplificación de corriente dentro de un circuito cerrado.
El transistor frente a la válvula termoiónica [editar]
Antes de la aparición del transistor los ingenieros utilizaban elementos activos llamados válvulas termoiónicas. Las válvulas tienen características eléctricas similares a la de los transistores de efecto de campo (FET): la corriente que los atraviesa depende de la tensión en el borne de comando, llamado rejilla. Las razones por las que el transistor reemplazó a la válvula termoiónica son varias:
Las válvulas termoiónicas necesitan tensiones muy altas, del orden de las centenas de voltios, tensiones que son letales para el ser humano.
Las válvulas consumen mucha energía, lo que las vuelve particularmente poco útiles para el uso con baterías.
Probablemente, uno de los problemas más importantes es el peso. El chasis necesario para alojar las válvulas, los transformadores requeridos para suministrar la alta tensión, todo ello sumaba un peso importante, que iba desde algunos kilos a algunas decenas de kilos.
El tiempo medio entre fallas de las válvulas termoiónicas es muy corto comparado al del transistor, sobre todo a causa del calor generado.
Además las válvulas termoiónicas tardan mucho para poder ser utilizadas. Las vávulas necesitan estar calientes para funcionar.
Finalmente, el costo de los transistores no solamente era muy inferior, sino que contaba con la promesa de que continuaría bajando (como de hecho ocurrió) con suficiente investigación y desarrollo.
Como ejemplo de todos estos inconvenientes se puede citar a la primera computadora digital, llamada ENIAC. Era un equipo que pesaba más de treinta toneladas y consumía 200 kilovatios, suficientes para alimentar una pequeña ciudad. Tenía alrededor de 18.000 válvulas, de las cuales algunas se quemaban cada día, necesitando una logística y una organización importantes.
Cuando el transistor bipolar fue inventado en 1947, fue considerado una revolución. Pequeño, rápido, fiable, poco costoso, sobrio en sus necesidades de energía, reemplazó progresivamente a la válvula termoiónica durante la década de 1950, pero no del todo. En efecto, durante los años 60, algunos fabricantes siguieron utilizando válvulas termoiónicas en equipos de radio de gama alta, como Collins y Drake; luego el transistor desplazó a la válvula de los transmisores pero no del todo de los amplificadores de radiofrecuencia. Otros fabricantes, de equipo de audio esta vez, como Fender, siguieron utilizando válvulas termoiónicas en amplificadores de audio para guitarras. Las razones de la supervivencia de las válvulas termoiónicas son varias:
El transistor no tiene las características de linealidad a alta potencia de la válvula termoiónica, por lo que no pudo reemplazarla en los amplificadores de transmisión de radio profesionales y de radioaficionados.
Los armónicos introducidos por la no-linealidad de las válvulas resultan agradables al oído humano (véase psicoacústica), por lo que son preferidos por los audiófilos
El transistor es muy sensible a los efectos electromagnéticos de las explosiones nucleares, por lo que se siguieron utilizando válvulas termoiónicas en algunos sistemas de control-comando de cazas de fabricación soviética.
viernes, 24 de abril de 2009
Transformador de electricidade
Se denomina transformador a una máquina eléctrica que permite aumentar o disminuir el voltaje o tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal, esto es, sin pérdidas, es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño, etc.
Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.
Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.
Funcionamento
Si se aplica una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, las variaciones de intensidad y sentido de la corriente alterna crearán un campo magnético variable dependiendo de la frecuencia de la corriente. Este campo magnético variable originará, por inducción electromagnética, la aparición de una fuerza electromotriz en los extremos del devanado secundario.
La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns) .
La razón de transformación (m) del voltaje entre el bobinado primario y el secundario depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de tensión.
Esta particularidad se utiliza en la red de transporte de energía eléctrica: al poder efectuar el transporte a altas tensiones y pequeñas intensidades, se disminuyen las pérdidas por el efecto Joule y se minimiza el costo de los conductores.
Así, si el número de espiras (vueltas) del secundario es 100 veces mayor que el del primario, al aplicar una tensión alterna de 230 voltios en el primario, se obtienen 23.000 voltios en el secundario (una relación 100 veces superior, como lo es la relación de espiras). A la relación entre el número de vueltas o espiras del primario y las del secundario se le llama relación de vueltas del transformador o relación de transformación.
Ahora bien, como la potencia aplicada en el primario, en caso de un transformador ideal, debe ser igual a la obtenida en el secundario, el producto de la fuerza electromotriz por la intensidad (potencia) debe ser constante, con lo que en el caso del ejemplo, si la intensidad circulante por el primario es de 10 amperios, la del secundario será de solo 0,1 amperios (una centésima parte).
La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns) .
La razón de transformación (m) del voltaje entre el bobinado primario y el secundario depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de tensión.
Esta particularidad se utiliza en la red de transporte de energía eléctrica: al poder efectuar el transporte a altas tensiones y pequeñas intensidades, se disminuyen las pérdidas por el efecto Joule y se minimiza el costo de los conductores.
Así, si el número de espiras (vueltas) del secundario es 100 veces mayor que el del primario, al aplicar una tensión alterna de 230 voltios en el primario, se obtienen 23.000 voltios en el secundario (una relación 100 veces superior, como lo es la relación de espiras). A la relación entre el número de vueltas o espiras del primario y las del secundario se le llama relación de vueltas del transformador o relación de transformación.
Ahora bien, como la potencia aplicada en el primario, en caso de un transformador ideal, debe ser igual a la obtenida en el secundario, el producto de la fuerza electromotriz por la intensidad (potencia) debe ser constante, con lo que en el caso del ejemplo, si la intensidad circulante por el primario es de 10 amperios, la del secundario será de solo 0,1 amperios (una centésima parte).
viernes, 3 de abril de 2009
viernes, 27 de marzo de 2009
Alternadores y reguladores de tensión
El alternador igual que la antigua dinamo, es un generador de corriente eléctrica que transforma la energía mecánica que recibe en su eje en energía eléctrica que sirve ademas de cargar la batería, para proporcionar corriente eléctrica a los distintos consumidores del vehículo como son el: el sistema de alimentación de combustible, el sistema de encendido, las luces, los limpias etc.El alternador sustituyo a la dinamo debido a que esta ultima tenia unas limitaciones que se vieron agravadas a medida que se instalaban mas accesorios eléctricos en el automóvil y se utilizaba el automóvil para trayectos urbanos con las consecuencias sabidas (circulación lenta y frecuentes paradas). La dinamo presentaba problemas tanto en bajas como en altas revoluciones del motor; en bajas revoluciones necesita casi 1500 r.p.m. para empezar a generar energía, como consecuencia con el motor a ralentí no generaba corriente eléctrica; una solución era hacer girar a mas revoluciones mediante una transmisión con mayor multiplicación pero esto tiene el inconveniente de: que a altas revoluciones la dinamo tiene la limitación que le supone el uso de escobillas y colector.
Para elegir el alternador adecuado para cada vehículo hay que tener en cuenta una serie de factores como son: - La capacidad de la batería (amperios/hora).- Los consumidores eléctricos del vehículo- Las condiciones de circulación (carretera/ciudad, paradas frecuentes).
Los fabricantes de vehículos determinan el tamaño del alternador teniendo en cuenta los factores expuestos anteriormente y sabiendo que en cualquier situación el alternador debe suministrar suficiente energía eléctrica para alimentar a los consumidores y para cargar la batería, garantizando que el coche vuelva a arrancar la próxima vez que se le solicite sin problemas.Si la demanda de energía es elevada. por ejemplo por haber incorporado en el vehículo diversos consumidores adicionales, puede resultar conveniente sustituir el alternador previsto de serie por otro de mayor potencia, sobre todo cuando el vehículo circula preferente en ciudad, con recorridos cortos y frecuentes paradas. En este caso, es conveniente verificar el consumo de todos los aparatos eléctricos instalados y sus tiempos medios de utilización, al tiempo que se valora el tipo de circulación del vehículo (carretera o ciudad). En general el balance energético del alternador se realiza sumando la potencia eléctrica de todos los consumidores para determinar posteriormente, con ayuda de unas tablas la intensidad nominal mínima necesaria. Como ejemplo diremos que se determina a través de esta tabla aproximadamente que la intensidad del alternador será una décima parte de la suma de potencias de todos los consumidores. Por eso tenemos, si en una determinada aplicación la suma de consumidores es igual a 500 W. la intensidad nominal del alternador necesario debe ser de 50 A.
Curva característica del alternador La intensidad de corriente que puede proporcionar un alternador girando a distintas revoluciones a que es sometido por parte del motor de combustión, se representa generalmente por medio de curvas características que están en función del régimen de giro, las cuales están referidas siempre a una temperatura definida y una tensión constante. En estas curvas se destacan algunos puntos que son de particular importancia en cuanto a las características del alternador.no: Es la velocidad del rotación (aprox. 1000 rpm) a la que el alternador alcanza la tensión nominal sin suministrar corriente.nL: Velocidad de rotación del alternador cuando el motor de combustión alcanza el régimen de ralentí. En el diagrama de la curva se representa como una zona, ya que el valor exacto depende cual sea la relación de desmultiplicación fijada respecto con el motor de combustión.A esta velocidad, el alternador debe suministrar como mínimo la corriente necesaria para los consumidores de conexión prolongada, El correspondiente valor se indica en la designación de tipo del alternador. La velocidad (nL) suele estar comprendida entre 1500 y 1800 r.p.m. según sea el tipo de alternador.IL: Es la intensidad que suministra el alternador al ralentí.
nN: La velocidad de rotación nominal, a la que el alternador entrega su corriente nominal, esta establecida en nN = 6000 rpm. La corriente nominal debería ser superior a la que requiere la potencia conjunta de todos los consumidores eléctricos. Esta corriente se indica también en la designación de tipo.IN: Es la intensidad nominal que suministra el alternador a la velocidad de rotación nominal.
nmax: Es la velocidad de rotación máxima del alternador que se ve limitada por los rodamientos, escobillas y anillos colectores, así como por el ventilador. Esta velocidad según sea el tipo de alternador utilizado va desde las 8000 r.p.m. (vehículos industriales) hasta las 20.000 r.p.m. (automóviles).Imax: Es la intensidad que proporciona el alternador a la velocidad de rotación máxima
nA: Es la velocidad de rotación inicial. A esta velocidad, el alternador comienza a entregar corriente cuando aumenta por primera vez la velocidad de rotación. La velocidad inicial es superior a la velocidad de ralentí. y depende de la potencia de excitación previa, de la remanencia del rotor, de la tensión de la batería y de la rapidez de variación de la velocidad de rotación.
Curva característica de la potencia de accionamiento (P1)Esta curva es decisiva para el calculo de la correa de accionamiento, ya que proporciona información sobre cuanta potencia debe proporcionar como máximo el motor del vehículo para accionar el alternador a una velocidad de rotación determinada. Ademas, a partir de la potencia de accionamiento y de la potencia entregada, puede determinar el grado de rendimiento de un alternador. El ejemplo de la gráfica muestra que la curva característica de la potencia de accionamiento, tras un recorrido plano en el margen medio de revoluciones, asciende de nuevo considerablemente al alcanzarse mayores velocidades de giro.
Los alternadores son maquinas sincronas trifasicas que en principio generan corriente alterna, como se sabe el automóvil funciona con corriente continua, para solucionar este inconveniente se incorpora un puente de diodos en el alternador que tiene como misión convertir la corriente alterna en corriente continua. Ademas el alternador debe ir acompañado de un regulador de tensión que se encargara de estabilizar la tensión que proporciona en un valor fijo que será de 14V, para turismos y 28V. para vehículos industriales.
Las características esenciales del alternador trifasicos son las siguientes:¨- Entrega de potencia incluso en ralentí.- Los diodos ademas de convertir la corriente alterna en corriente continua, evitan que la tensión de la batería se descargue a través del alternador cuando el motor esta parado o el alternador no genera corriente (avería).- Mayor aprovechamiento eléctrico (es decir, a igualdad de potencia, los alternadores son mas ligeros que las dinamos).- Larga duración (los alternadores de turismos presentan una vida útil a la del motor del vehículo; hasta 150.000 km, por lo que no requieren mantenimiento durante ese tiempo).- Los alternadores mas resistentes para vehículos industriales, se fabrican en versiones sin anillos colectores, bien sea con posibilidades relubricación o provistos de cojinetes con cámaras con reserva de grasa.- Son insensibles a influencias externas tales como altas temperaturas, humedad, suciedad u vibraciones. - Pueden funcionar en ambos sentidos de giro sin requerir medidas especiales, siempre que la forma del ventilador que lo refrigera, sea adecuado al sentido de giro correspondiente.
El alternador debido a su forma constructiva en el que las bobinas inducidas permanecen estáticas formando parte del estator, siendo el campo inductor el que se mueve con el rotor, alimentado con corriente continua procedente del mismo generador a través de dos anillos rozantes situados en el eje de rotor. Esta disposición de los elementos del alternador proporciona grandes ventajas tal como poder girar a grandes revoluciones sin deterioro de sus partes móviles, ademas de entregar un tercio de su potencia nominal con el motor girando al ralentí. y proporcionando su potencia nominal a un régimen de motor reducido; esto permite alimentar todos los servicios instalados en el vehículo, aun en condiciones adversas, quedando la batería como elemento reservado para la puesta en marcha del mismo, y encontrandose siempre con carga suficiente para una buena prestación de servicio. El rendimiento del alternador aumenta con la velocidad de giro del motor; por eso debe procurarse que la relación de desmultiplicación entre el cigüeñal del motor y el alternador sea lo mas alta posible. En el sector de turismos, los valores típicos están entre 1:2 y 1:3 (por cada vuelta del cigüeñal, da dos vueltas del alternador); en el sector de vehículos industriales llegan hasta 1:5.
Tipos de alternadoresPara la selección del alternador son determinantes, principalmente:- La tensión del alternador (14 V/28 V).- La entrega de potencia (V x I) posible en todo el margen de revoluciones.- La corriente máxima
miércoles, 25 de marzo de 2009
instalacion elestrica dunha casa
ÍNDICE
1.Planos de la casa.
2.Esquemas unifilares de la casa.
3.Memoria.
4.Materiales.
5.Presupuesto.
MEMORIA
· Objeto del proyecto:
El objeto del siguiente proyecto comprende la instalación eléctrica de un piso perteneciente a un bloque de viviendas situado en la C/ Sanfeliu S/n, en Hospitalet de Llobregat (Barcelona).
· Descripción:
- El piso es propiedad de: Juan Lopera Azúcar.
- El suministro lo hará la compañía Enher, S.A.
- Alimentación: se tomará la alimentación del piso por medio de su derivación individual, formada por tres conductores ( uno de fase, otro de neutro y el correspondiente conductor de protección); la tensión del servicio será de 220 V y 25 A al ser del grado de electrificación medio, la potencia máxima prevista que le corresponde ( por elementos), será de 5500 W.
- Instalación interior de la vivienda:
· Los distintos puntos de alumbrado y tomas de corriente se repartirán en 4 circuitos independientes, estando cada uno de ellos protegidos por un pequeño interruptor automático (PIA).
· Se dispondrá el cuadros de entrada lo mas cerca posible de la entrada en la vivienda ( con los elementos privados de mando y protección), y la caja para alojar el interruptor de control de potencia (ICP).
· En el cuadro de distribución se instalara un interruptor automático (IGA), un interruptor diferencial (ID) de alta sensibilidad, y cuatro pequeños interruptores automáticos (PIAS).
· En la caja del ICP se dejarán preparados los conductores necesarios para que la compañía suministradora de energía instale el mismo y proceda al precintado de su caja.
· Las conexiones entre conductores se realizaran siempre por medio de regletas de bornas.
· Los tubos protectores a instalar serán curvables en frío y no propagadores de la llama.
· Los conductores serán de cobre electrolítico, con un nivel de aislamiento de 750 V, instalándose para la fase el color negro, azul para el neutro y amarillo-verde para el conductor de protección. Todos ellos con la sección de calculo que les corresponda.
· Para distinguir los hilos comunes entre conmutadores de dos direcciones y cruzamientos, lo haremos con el color gris, colocándole una etiqueta que indique que no es este color no es de fase.
· Las rozas se harán siguiendo caminos horizontales y verticales, respetando las distancias reglamentarias.
· La distancia al pavimento de las cajas de mecanismos estará comprendida entre 1'10 y 1'20 m. Y a unos 20 cm. Del extremo del tabique más cercano.
· La distancia al techo de las cajas de derivación y del timbre será de unos 20 cm. Y de las cajas de base de enchufe al pavimento también de 20 cm.
· El cuadro de distribución y la caja del ICP se situaran a una altura del suelo entre 1'80 y 2 m.
· En el cuarto de baño se respetaran los volúmenes de prohibición y de protección establecidos en el REBT así como las normas de seguridad para locales húmedos y mojados recogidas en dicho reglamento.
· Se tendrán en cuenta la instrucción MIE-BT 019 del REBT en cuanto a radios de curvatura mínimos establecidos, así como el vademécum de instalaciones de la AAE en lo que se refiere a la situación de elementos.
- Constitución de los circuitos: Se constituyen 4 circuitos independientes, cuya composición será la siguiente:
Circuito Nº1:
· A la entrada de la vivienda se dispone de un pulsador y su correspondiente timbre, que estará conectado en el interior de la vivienda.
· En la entrada, es decir, en el comedor se instalará un interruptor a un punto de luz.
· En el comedor se instalará dos puntos de luz accionado por dos interruptores.
· En el cuarto de baño se situará un punto de luz simple accionado por un interruptor.
· En el dormitorio principal se instalarán un punto de luz conmutado desde tres puntos ( con cruzamiento).
· En el otro dormitorio se instalará un punto de luz simple accionado por un interruptor.
· En la cocina se instalará un equipo de 2 fluorescentes de 18 W con sus correspondientes cebadores y reactancias.
· En la terraza se instalará un punto de luz simple accionado por un interruptor.
· En la galería se instalará un punto de luz simple accionado por un interruptor.
· En el lavadero se instalará un punto de luz simple accionado por un interruptor.
Circuito Nº2:
· Estará formado por una toma de corriente de 15 A con toma tierra.
· La potencia máxima prevista para este circuito será de 2200 W.
· El conductor de protección de este circuito será de color amarillo-verde, y de sección de 2'5 mm.
Circuito Nº3:
· Este circuito es para uso de la lavadora.
· El conductor de protección de este circuito será de color amarillo-verde, y de sección de 4 mm.
Circuito Nº4:
· Este circuito es para el uso del horno eléctrico.
· El conductor de protección de este circuito será de color amarillo-verde, y de sección de 6 mm.
· Diámetro de los tubos:
Para las secciones comerciales y adoptadas y de acuerdo con el REBT (MIE-BT 019, tabla I), obtendremos el diámetro de los tubos para los circuitos interiores.
Para tubos de PVC en montaje empotrado, con conductores de 1'5 mm para el alumbrado el diámetro del tubo es de 13 mm, con conductores de 2'5 para las tomas de corriente el diámetro del tubo es de 13 mm, con conductores de 4 mm para la instalación de la lavadora será de 16 mm y con conductores de 6 mm para la instalación de el horno eléctrico el diámetro del tubo es de 23 mm.
· Valores de las protecciones:
· Realizaremos su elección en función de la intensidad máxima admisible en los conductores de cada circuito.
· No superaremos en ningún caso dicha intensidad.
· Comprobaremos que la protección permita la utilización de la potencia máxima prevista en el circuito.
· Interruptor general automático (IGA): Tendrá como misión principal la protección de la derivación individual del abonado, por tanto, se determinará de acuerdo con la máxima demanda prevista en la vivienda; tendremos también en cuenta la sección adoptada para la derivación individual.
Para la derivación individual, la compañía eléctrica suministradora, en sus normas particulares, exige una sección mínima de 6 mm2 instalados bajo tubo, con nivel de aislamiento de 750 V, aislados con PVC y tres conductores agrupados, es de 26 A.
Adoptaremos como intensidad nominal para el IGA un valor de 25 A.
· Interruptor diferencial (ID): Este interruptor tiene por misión fundamental la protección de las personas y animales de contactos indirectos con la instalación interior.
Adoptaremos en definitiva un interruptor diferencial de dos polos, puro, con In = 25 A e/"n = 25 mA.
· Circuito de alumbrado y tomas de corriente de alumbrado: Como la intensidad máxima calculada es de 4'52 A, y los conductores del circuito pueden soportar hasta 12 A, se optará por un pequeño interruptor automático (PIA) de 10 A de intensidad nominal.
· Circuito de tomas de corriente: En este circuito hemos calculado una intensidad máxima prevista de 10 A, y como los conductores a instalar soportan como máximo 15 A, podremos optar por una PIA de 15 A.
· Circuitos de toma de corriente para lavadora y horno eléctrico: En estos circuitos hemos calculado una intensidad máxima de 20 A, y los conductores a instalar soportan como máximo 20 A, podremos optar por dos PIAS de 25 A.
· Planos:
Plano Nº 1. Situación de elementos.
Será una representación en planta de la vivienda, donde reflejaremos la situación de los elementos eléctricos mediante símbolos normalizados. Podrá ser de utilidad que aparezca también el mobiliario y electrodomésticos.
Plano Nº 2. Esquema de canalizaciones.
En él representaremos, sobre la planta de la vivienda, las cajas y canalizaciones (tubos) de cada circuito, así como las tomas de corriente, los puntos de luz, mecanismos de accionamiento y cuadro general de mando y protección, o cuadro de distribución.
Plano Nº 3. Esquema eléctrico unifilar.
Aunque se puede hacer una representación conjunta con el plano de canalizaciones (marcando en él el número de los conductores), vamos a representar de forma separada un esquema unifilar que parte del cuadro de distribución, con las tomas de corriente y puntos de luz repartidos por estancias de vivienda.
· Pliego de condiciones:
Toda instalación se realizara de acuerdo con el vigente REBT y sus instrucciones complementarias, así como las observaciones y recomendaciones de vademécum de instalaciones eléctricas de AEE.
También se tendrán en cuenta las recomendaciones y normas particulares de la compañía eléctrica suministradora.
De igual modo se observaran las recomendaciones de los organismos competentes en materia de seguridad eléctrica. Se emplearán los métodos de trabajo mas modernos, y pos supuesto adecuados a los materiales empleados, siendo estos de alta calidad.
· Conductores:
Se emplearan conductores de cobre electrolítico, con aislamiento de policloruro de vinilo (PVC), flexibles, con nivel de aislamiento para 750 V. Se han elegido de la casa ALCATEL con denominación ALCATEL 04, tipo H07X-Z, de las secciones 1'5, 2'5, 4 y 6 mm2, en colores negro, azul, marrón y amarillo-verde.
· Tubos protectores:
Para toda la instalación se usará tubo del tipo corrugado, estanco, estable hasta 60º C y no propagador de la llama, color negro y con grado de protección tres.
Se han elegido de ODI-BAKAR, con denominación PLEXIPLAST de 13, 16 y 23 mm, de diámetro interior para los cuatro circuitos, en todos los tramos con cinco o menos conductores respectivamente.
· Pequeño material:
Tanto las tomas de corriente como los mecanismos deben soportar como mínimo las intensidades previstas, y se ha optado por la serie 7000 LX de NIESEN.
· Caja para ICP y cuadro de distribución:
Será una caja aislante, construida en material termoplástico, autoextinguible de color gris claro, con doble aislamiento para empotrar.
Se elige un módulo ICP + D8, control de potencia más distribución de HIMEL.
En el exterior de la caja de distribución se dispondrá la etiqueta correspondiente para identificar la instalación, donde figurarán los datos del instalador, el nivel de electrificación y la fecha de realización.
· Protecciones:
Se acoplarán al cuadro de distribución por medio de un perfil DIN 46277, el cual está alojado en el fondo del cuadro. Instalaremos primero el interruptor general automático (IGA), luego el interruptor diferencial (ID) y, por último, los pequeños interruptores automáticos (PIAS), para los cuatro circuitos.
Los elementos de control y protección se han elegido de la cada Siemens, cuya características más importantes son las siguientes:
· IGA : bipolar, dos módulos, dos polos protegidos, de In = 25 A (tamaño número 17).
· ID : puro, dos polos, tensión 220 V, 50Hz, In = 25, y con una sensibilidad I "n = 30mA.
· PIAS : bipolares, dos polos protegidos, dos módulos, con In = 10 A (tamaño número 12), para alumbrado, con In = 15 A (tamaño número 17), para tomas de corriente, con In = 25 A (tamaño número 17) para tomas de corriente para la lavadora y el horno eléctrico.
· Condiciones de Pago:
Se abonará el 50% del total al aceptar el proyecto, y otro 50% restante a la entrega de la instalación. Se cargará un 15% por mano de obra (del instalador y el paleta) y un IVA de
1.Planos de la casa.
2.Esquemas unifilares de la casa.
3.Memoria.
4.Materiales.
5.Presupuesto.
MEMORIA
· Objeto del proyecto:
El objeto del siguiente proyecto comprende la instalación eléctrica de un piso perteneciente a un bloque de viviendas situado en la C/ Sanfeliu S/n, en Hospitalet de Llobregat (Barcelona).
· Descripción:
- El piso es propiedad de: Juan Lopera Azúcar.
- El suministro lo hará la compañía Enher, S.A.
- Alimentación: se tomará la alimentación del piso por medio de su derivación individual, formada por tres conductores ( uno de fase, otro de neutro y el correspondiente conductor de protección); la tensión del servicio será de 220 V y 25 A al ser del grado de electrificación medio, la potencia máxima prevista que le corresponde ( por elementos), será de 5500 W.
- Instalación interior de la vivienda:
· Los distintos puntos de alumbrado y tomas de corriente se repartirán en 4 circuitos independientes, estando cada uno de ellos protegidos por un pequeño interruptor automático (PIA).
· Se dispondrá el cuadros de entrada lo mas cerca posible de la entrada en la vivienda ( con los elementos privados de mando y protección), y la caja para alojar el interruptor de control de potencia (ICP).
· En el cuadro de distribución se instalara un interruptor automático (IGA), un interruptor diferencial (ID) de alta sensibilidad, y cuatro pequeños interruptores automáticos (PIAS).
· En la caja del ICP se dejarán preparados los conductores necesarios para que la compañía suministradora de energía instale el mismo y proceda al precintado de su caja.
· Las conexiones entre conductores se realizaran siempre por medio de regletas de bornas.
· Los tubos protectores a instalar serán curvables en frío y no propagadores de la llama.
· Los conductores serán de cobre electrolítico, con un nivel de aislamiento de 750 V, instalándose para la fase el color negro, azul para el neutro y amarillo-verde para el conductor de protección. Todos ellos con la sección de calculo que les corresponda.
· Para distinguir los hilos comunes entre conmutadores de dos direcciones y cruzamientos, lo haremos con el color gris, colocándole una etiqueta que indique que no es este color no es de fase.
· Las rozas se harán siguiendo caminos horizontales y verticales, respetando las distancias reglamentarias.
· La distancia al pavimento de las cajas de mecanismos estará comprendida entre 1'10 y 1'20 m. Y a unos 20 cm. Del extremo del tabique más cercano.
· La distancia al techo de las cajas de derivación y del timbre será de unos 20 cm. Y de las cajas de base de enchufe al pavimento también de 20 cm.
· El cuadro de distribución y la caja del ICP se situaran a una altura del suelo entre 1'80 y 2 m.
· En el cuarto de baño se respetaran los volúmenes de prohibición y de protección establecidos en el REBT así como las normas de seguridad para locales húmedos y mojados recogidas en dicho reglamento.
· Se tendrán en cuenta la instrucción MIE-BT 019 del REBT en cuanto a radios de curvatura mínimos establecidos, así como el vademécum de instalaciones de la AAE en lo que se refiere a la situación de elementos.
- Constitución de los circuitos: Se constituyen 4 circuitos independientes, cuya composición será la siguiente:
Circuito Nº1:
· A la entrada de la vivienda se dispone de un pulsador y su correspondiente timbre, que estará conectado en el interior de la vivienda.
· En la entrada, es decir, en el comedor se instalará un interruptor a un punto de luz.
· En el comedor se instalará dos puntos de luz accionado por dos interruptores.
· En el cuarto de baño se situará un punto de luz simple accionado por un interruptor.
· En el dormitorio principal se instalarán un punto de luz conmutado desde tres puntos ( con cruzamiento).
· En el otro dormitorio se instalará un punto de luz simple accionado por un interruptor.
· En la cocina se instalará un equipo de 2 fluorescentes de 18 W con sus correspondientes cebadores y reactancias.
· En la terraza se instalará un punto de luz simple accionado por un interruptor.
· En la galería se instalará un punto de luz simple accionado por un interruptor.
· En el lavadero se instalará un punto de luz simple accionado por un interruptor.
Circuito Nº2:
· Estará formado por una toma de corriente de 15 A con toma tierra.
· La potencia máxima prevista para este circuito será de 2200 W.
· El conductor de protección de este circuito será de color amarillo-verde, y de sección de 2'5 mm.
Circuito Nº3:
· Este circuito es para uso de la lavadora.
· El conductor de protección de este circuito será de color amarillo-verde, y de sección de 4 mm.
Circuito Nº4:
· Este circuito es para el uso del horno eléctrico.
· El conductor de protección de este circuito será de color amarillo-verde, y de sección de 6 mm.
· Diámetro de los tubos:
Para las secciones comerciales y adoptadas y de acuerdo con el REBT (MIE-BT 019, tabla I), obtendremos el diámetro de los tubos para los circuitos interiores.
Para tubos de PVC en montaje empotrado, con conductores de 1'5 mm para el alumbrado el diámetro del tubo es de 13 mm, con conductores de 2'5 para las tomas de corriente el diámetro del tubo es de 13 mm, con conductores de 4 mm para la instalación de la lavadora será de 16 mm y con conductores de 6 mm para la instalación de el horno eléctrico el diámetro del tubo es de 23 mm.
· Valores de las protecciones:
· Realizaremos su elección en función de la intensidad máxima admisible en los conductores de cada circuito.
· No superaremos en ningún caso dicha intensidad.
· Comprobaremos que la protección permita la utilización de la potencia máxima prevista en el circuito.
· Interruptor general automático (IGA): Tendrá como misión principal la protección de la derivación individual del abonado, por tanto, se determinará de acuerdo con la máxima demanda prevista en la vivienda; tendremos también en cuenta la sección adoptada para la derivación individual.
Para la derivación individual, la compañía eléctrica suministradora, en sus normas particulares, exige una sección mínima de 6 mm2 instalados bajo tubo, con nivel de aislamiento de 750 V, aislados con PVC y tres conductores agrupados, es de 26 A.
Adoptaremos como intensidad nominal para el IGA un valor de 25 A.
· Interruptor diferencial (ID): Este interruptor tiene por misión fundamental la protección de las personas y animales de contactos indirectos con la instalación interior.
Adoptaremos en definitiva un interruptor diferencial de dos polos, puro, con In = 25 A e/"n = 25 mA.
· Circuito de alumbrado y tomas de corriente de alumbrado: Como la intensidad máxima calculada es de 4'52 A, y los conductores del circuito pueden soportar hasta 12 A, se optará por un pequeño interruptor automático (PIA) de 10 A de intensidad nominal.
· Circuito de tomas de corriente: En este circuito hemos calculado una intensidad máxima prevista de 10 A, y como los conductores a instalar soportan como máximo 15 A, podremos optar por una PIA de 15 A.
· Circuitos de toma de corriente para lavadora y horno eléctrico: En estos circuitos hemos calculado una intensidad máxima de 20 A, y los conductores a instalar soportan como máximo 20 A, podremos optar por dos PIAS de 25 A.
· Planos:
Plano Nº 1. Situación de elementos.
Será una representación en planta de la vivienda, donde reflejaremos la situación de los elementos eléctricos mediante símbolos normalizados. Podrá ser de utilidad que aparezca también el mobiliario y electrodomésticos.
Plano Nº 2. Esquema de canalizaciones.
En él representaremos, sobre la planta de la vivienda, las cajas y canalizaciones (tubos) de cada circuito, así como las tomas de corriente, los puntos de luz, mecanismos de accionamiento y cuadro general de mando y protección, o cuadro de distribución.
Plano Nº 3. Esquema eléctrico unifilar.
Aunque se puede hacer una representación conjunta con el plano de canalizaciones (marcando en él el número de los conductores), vamos a representar de forma separada un esquema unifilar que parte del cuadro de distribución, con las tomas de corriente y puntos de luz repartidos por estancias de vivienda.
· Pliego de condiciones:
Toda instalación se realizara de acuerdo con el vigente REBT y sus instrucciones complementarias, así como las observaciones y recomendaciones de vademécum de instalaciones eléctricas de AEE.
También se tendrán en cuenta las recomendaciones y normas particulares de la compañía eléctrica suministradora.
De igual modo se observaran las recomendaciones de los organismos competentes en materia de seguridad eléctrica. Se emplearán los métodos de trabajo mas modernos, y pos supuesto adecuados a los materiales empleados, siendo estos de alta calidad.
· Conductores:
Se emplearan conductores de cobre electrolítico, con aislamiento de policloruro de vinilo (PVC), flexibles, con nivel de aislamiento para 750 V. Se han elegido de la casa ALCATEL con denominación ALCATEL 04, tipo H07X-Z, de las secciones 1'5, 2'5, 4 y 6 mm2, en colores negro, azul, marrón y amarillo-verde.
· Tubos protectores:
Para toda la instalación se usará tubo del tipo corrugado, estanco, estable hasta 60º C y no propagador de la llama, color negro y con grado de protección tres.
Se han elegido de ODI-BAKAR, con denominación PLEXIPLAST de 13, 16 y 23 mm, de diámetro interior para los cuatro circuitos, en todos los tramos con cinco o menos conductores respectivamente.
· Pequeño material:
Tanto las tomas de corriente como los mecanismos deben soportar como mínimo las intensidades previstas, y se ha optado por la serie 7000 LX de NIESEN.
· Caja para ICP y cuadro de distribución:
Será una caja aislante, construida en material termoplástico, autoextinguible de color gris claro, con doble aislamiento para empotrar.
Se elige un módulo ICP + D8, control de potencia más distribución de HIMEL.
En el exterior de la caja de distribución se dispondrá la etiqueta correspondiente para identificar la instalación, donde figurarán los datos del instalador, el nivel de electrificación y la fecha de realización.
· Protecciones:
Se acoplarán al cuadro de distribución por medio de un perfil DIN 46277, el cual está alojado en el fondo del cuadro. Instalaremos primero el interruptor general automático (IGA), luego el interruptor diferencial (ID) y, por último, los pequeños interruptores automáticos (PIAS), para los cuatro circuitos.
Los elementos de control y protección se han elegido de la cada Siemens, cuya características más importantes son las siguientes:
· IGA : bipolar, dos módulos, dos polos protegidos, de In = 25 A (tamaño número 17).
· ID : puro, dos polos, tensión 220 V, 50Hz, In = 25, y con una sensibilidad I "n = 30mA.
· PIAS : bipolares, dos polos protegidos, dos módulos, con In = 10 A (tamaño número 12), para alumbrado, con In = 15 A (tamaño número 17), para tomas de corriente, con In = 25 A (tamaño número 17) para tomas de corriente para la lavadora y el horno eléctrico.
· Condiciones de Pago:
Se abonará el 50% del total al aceptar el proyecto, y otro 50% restante a la entrega de la instalación. Se cargará un 15% por mano de obra (del instalador y el paleta) y un IVA de
domingo, 15 de marzo de 2009
Acensores
Ascensores
· Generalidades y reseña histórica.
· Tipos de accionamientos:
· De tracción directa.
· De tracción con engranaje.
· Hidráulicos.
· Sistemas de maniobra:
· De resistencias.
· Hidráulicos.
· De tensión variable.
· Sistemas de mando.
· Mando automático simple.
· Mando semiautomático.
· Mando colectivo.
· Mando automático integral.
· Instalación y diseño.
· Tamaño de la cabina.
· Disposición de las puertas.
· Alumbrado y señales.
· Ubicación en el edificio.
· Espacio necesario para:
· Soporte de guía.
· Holguras.
· Cabina.
· Profundidad del foso.
· Altura del techo del foso.
· Cuarto de máquinas.
· Ascensores hidráulicos.
Generalidades y breve reseña histórica
Definición:
Ascensor: dispositivo para el transporte vertical de pasajeros a diferentes plantas o niveles, como por ejemplo en un edificio. Estos deberán estar provistos de un dispositivo con mecanismos de seguridad automáticos, en caso de que los medios de suspensión fallasen. A los primeros aparatos de este tipo se los denominó grúas. Los ascensores consisten en una cabina sustentada por cables que se desplaza dentro de un hueco con guías verticales de acero, con mecanismos de subida y bajada y con una fuente de energía. El desarrollo del ascensor moderno ha afectado profundamente a la arquitectura y ha supuesto una mayor evolución de las ciudades, al permitir la construcción de edificios de varias plantas.
Historia:
El ascensor moderno es en gran parte un producto del siglo XIX. La mayoría de los elevadores del siglo XIX eran accionados por una máquina de vapor, ya fuera directamente o a través de algún tipo de tracción hidráulica.
A principios del siglo XIX los ascensores de pistón hidráulico ya se usaban en algunas fábricas europeas. En este modelo la cabina estaba montada sobre un émbolo de acero hueco que caía en una perforación cilíndrica en el suelo. El agua forzada dentro del cilindro a presión subía el émbolo y la cabina, que caían debido a la gravedad cuando el agua se liberaba de dicha presión. En las primeras instalaciones la válvula principal para controlar la corriente de agua se manejaba de forma manual mediante sistemas de cuerdas que funcionaban verticalmente a través de la cabina.
El ascensor hidráulico fue el elegido para prácticamente todas las instalaciones en los edificios de 10 a 12 plantas entre 1880 y 1900, ya que podía alcanzar recorridos más largos y velocidades mas elevadas que los propulsados por vapor, que precisaban del arrollamiento del cable en el tambor.
En los ascensores con tambor, la longitud de la cuerda de izado, y por lo tanto la altura a la que la cabina podía subir, estaba limitada por el tamaño del tambor. Las limitaciones de espacio y las dificultades de fabricación impidieron que se utilizara el mecanismo de tambor en largos recorridos.
Fue en aquel tiempo donde se desarrollaron muchas de las características de los ascensores que hoy conocemos. Los huecos se dispusieron perfectamente aislados, y con puertas. Se introdujeron señales simples mediante campanas y anunciadores.
En el año 1889 se instaló el primer ascensor eléctrico. Este ascensor era una modificación del de vapor con arrollamiento, al que se le sustituía el motor de vapor por uno eléctrico. Este tipo de mecanismo seguía sin solucionar el problema de espacio generado por el tambor.
En el año 1894 se instala el primer ascensor eléctrico con pulsadores automáticos.
Las ventajas del ascensor eléctrico (rendimiento, costos de instalación relativamente bajos, y la velocidad casi constante sin reparar en la carga) animaron a los ingenieros a buscar una manera de usar la fuerza motriz eléctrica en estos edificios. Los contrapesos que creaban tracción sobre las poleas dirigidas eléctricamente solucionaron el problema.
Tipos de accionamientos
Cabina panorámica
· Ascensores a tracción:
· De tracción directa.
· De tracción con engranajes.
· Ascensores hidráulicos.
Ascensores a tracción
En estos ascensores el medio principal para transmitir la fuerza elevadora a los cables de suspención es la tracción, que se obtiene por la fricción entre las ranuras de la polea motriz de la máquina y los cables que la abrazan.
Las ventajas de este tipo de ascensores en cuanto a seguridad, son múltiples: tienen varios cables, cada uno de ellos por si solo capaz de soportar el peso del ascensor, de forma que el factor de seguridad aumenta con su número. Varios cables, por otra parte aumentan la superficie de contacto útil para la tracción.
Una de las ventajas fundamentales sobre otros sistemas de accionamiento es que para el ascensor de tracción no hay límite de recorrido, mientras que el de tambor de arrollamiento y el hidráulico tienen bien definidos sus limitaciones.
Grupo Tractor
Grupo Tractor
De mayor importancia resultó ser el hecho de que la electricidad permitía alcanzar determinadas calidades mínimas en cuanto a maniobrabilidad del ascensor, de forma que los tiempos invertidos en un viaje, podían ser especificados y calculados. La velocidad ya no dependía de la presión del agua o el vapor, sino que se podía determinar mediante el adecuado diseño del motor. Para el gobierno del motor eléctrico se introdujo el sistema Ward-Leonard que hizo posible el funcionamiento suave de los ascensores modernos.
El sistema Ward-Leonard emplea un grupo convertidor impulsado por un motor de alterna o continua, conectándose la salida del generador directamente con el inducido del motor de tracción.
Al variarse la intensidad del campo generado, varía la tensión aplicada al inducido del motor y, en consecuencia, la velocidad y el par de la máquina elevadora. Este sistema y sus variantes derivadas de él se usan hoy en día en todos los ascensores de alta calidad.
Ascensores de tracción directa
La primera aplicación de este tipo de ascensores se hizo en un rascacielos de Nueva York en el año 1903. Estos ascensores, aun en la actualidad considerados como el sistema ideal para instalaciones de gran recorrido, velocidad elevada (por encima de 1,7 m/s) y alta calidad, emplea un motor de corriente continua, voluminoso y poco revolucionado (de 50 a 200 r.p.m.) de 4 a 8 polos, directamente unido a una polea motriz con un diámetro desde 0,75 a 1,2 m. Un freno tensado por resortes y abierto eléctricamente actúa directamente sobre la polea motriz.
Motores de reducida velocidad angular son voluminosos y costosos, pero necesarios para conseguir diámetros de poleas motrices adecuados al radio de flexión de los cables de acero. Esta limitación está impuesta por los reglamentos de seguridad y por experiencias realizadas sobre la duración de los cables. Se exige que el diámetro de la polea sea como mínimo 40 veces el del cable empleado. Un cable de 12,5 mm de diámetro, por ejemplo, requiere una polea de un diámetro mayor de 0,5 m.
La velocidad angular de la máquina de tracción directa esta condicionada por la velocidad deseada del ascensor. Para ascensores 2,5 m/s con un diámetro de polea de 0,80 m, por ejemplo, es necesaria una velocidad angular de 60 r.p.m. La velocidad conveniente para nivelar el ascensor en los accesos es aproximadamente 0,125 m/s, correspondiente a una velocidad angular de 3 r.p.m.
La facultad de desarrollar trabajos extremadamente duros (hasta 40 000 km en un año) y la relativa sencillez de su mantenimiento, así como su funcionamiento seguro, hacen de este sistema el preferido para velocidades elevadas.
En las máquinas de tracción directa de más de 3 m/s de velocidad se aplica generalmente el sistema de doble arrollamiento de los cables, con el fin de obtener la tracción necesaria y disminuir el desgaste de los cables. Los cables se llevan desde la cabina sobre la polea motriz, pasan después por una polea loca, vuelven a pasar por la primera para caer hacia el contrapeso.
Los asientos de las ranuras son semicirculares, proporcionando un excelente soporte a los cables, con lo que se eliminan las presiones elevadas y se reduce el desgaste. La tracción necesaria se obtiene por la adhesión entre los cables y la polea.
Los cables de los ascensores pueden disponerse en uno o dos tramos, tanto para la cabina como para el contrapeso. Las instalaciones de un solo tramo son las mas frecuentes para velocidades elevadas y cargas de hasta 2250Kg. El sistema de dos tramos permite usar motores de mayor velocidad angular y por lo tanto más pequeños.
La ventaja del empleo de dos tramos reside en que solamente la mitad del peso debe ser vencida y por ello se emplea este sistema generalmente cuando las cargas sean mayores a 1800kg. La economía que supone un motor más revolucionado y por consiguiente más pequeño y barato que uno de baja velocidad angular, aconseja la instalación de dos tramos para toda la gama de velocidades entre 1,75 y 2,5 m/s para cualquier carga.
Para las consideraciones sobre la adecuada selección de ascensores resulta esencial que una máquina de tracción directa sea capaz de conseguir un tiempo mínimo para un viaje entre dos plantas contiguas, con independencia de carga y velocidad nominales. Dicho de otra forma, la máquina debe poder arrancar el ascensor cargado, acelerarlo hasta la velocidad máxima correspondiente a la distancia a recorrer, decelerar y pararlo, todo esto dentro de un espacio vertical de unos 3,6 m (altura media de una planta), en un tiempo mínimo de 4,5 a 5 s. Esto se debe conseguir bajo todas las condiciones de carga tanto en subida como en bajada. La maniobra del ascensor ha de estar concebida de forma que las variaciones de la velocidad se realicen si causar molestias a los usuarios, que podrían derivarse de un cambio demasiado brusco del grado de aceleración o deceleración (con un tirón mínimo). El ascensor también ha de ser capaz de nivelar, de renivelar, de corregir el alargamiento de los cables y de compensar las variaciones de la carga, estando al nivel de un acceso, mediante un movimiento apenas perceptible.
Ascensores de tracción con engranajes.
Estas máquinas utilizan un engranaje reductor para impulsar la polea motriz. Un motor de corriente alterna o continua de elevada velocidad angular esta acoplado a un reductor sinfín-corona, que a su vez actúa sobre la polea motriz, consiguiéndose así la velocidad reducida y el par elevador necesarios para el movimiento de un ascensor. Un freno, normalmente dispuesto sobre el acoplamiento entre el motor y el reductor, accionado por resortes y abierto eléctricamente, detiene el ascensor y lo mantiene inmovilizado al nivel de un acceso.
La máquina de tracción con reductor se emplea en ascensores y montacargas para cargas de 10 a 14000 Kg o más y velocidades de 0,1 a 1,75 m/s. La posibilidad de variar la reducción del engranaje y la velocidad del motor, así como el diámetro de la polea motriz y el numero de tramos de los cables (1, 2, o incluso3) permite una amplia gama de aplicaciones.
Máquina reductora con motor de corriente alterna
Ranuras en V
El ascensor de tracción con reductor es el sucesor de las antiguas instalaciones con tambor de arrollamiento. La máquina a vapor fue sustituida por el electromotor con reductor y el tambor por la polea motriz. La polea motriz ranurada se derivo del principio de tracción usado en los ascensores de tracción directa; en lugar de llevar los cables dos veces sobre la polea motriz, esta fue dotada de ranuras de perfil en V, adecuadas para aprisionar mejor los cables y conseguir así el aumento de fricción necesario. El tipo de ranura varía en correspondencia con las diferentes exigencias impuestas por la carga y la velocidad del ascensor. Generalmente un perfil de ángulo cerrado aumente la tracción pero implica, mayor desgaste en cable y polea.
Las máquinas con reductor están dotadas de motores de corriente alterna o de continua con empleo del sistema Ward-Leonard para su maniobra. Los motores de alterna se emplean para velocidades de 0,125 hasta 0,75 m/s(aveces hasta 1m/s) y el proceso de parada se realiza desconectando el motor de la red y deteniendo la cabina mediante la aplicación del freno mecánico que permite cierto deslizamiento. Un ascensor de 2 velocidades tiene un motor con doble bobinado, uno de pocos polos para la velocidad nominal, y otro de muchos para una velocidad reducida( la mitad o un cuarto de la velocidad nominal) para parar, nivelar y, si fuera preciso, renivelar. El funcionamiento normal es arrancar con la velocidad alta, mantener esta durante el viaje, cambiar a la velocidad pequeña a una distancia determinada del punto de destino y efectuar la parada final mediante aplicación del freno. Así se pueden conseguir con cualquier carga, desniveles de parada de más menos 15 a 25 mm que mejoran los de un ascensor de una sola velocidad que llega, según la carga, a desniveles de 25 hasta 75mm. En contraste con esto, el accionamiento Ward-Leonard permite detener la cabina eléctricamente antes de aplicar el freno mecánico, con lo que se reduce los desniveles hasta 15 o 20 mm para toda la gama de cargas, además con una parada mucho más suave que la de los motores de corriente alterna; para velocidades de 0,25 hasta 1,75 m/s se emplean instalaciones de corriente continua con reductor.
Es posible calibrar con exactitud el funcionamiento de una instalación con reductor, sea con motor de alterna o de continua, lo que es de suma importancia para el cálculo del rendimiento del ascensor con vistas a proyectos de tráfico vertical.
Algunos motores para el accionamiento por tracción.
Ascensores Hidráulicos
Grupo de ascensores hidráulicos.
El tercer tipo de ascensor de uso corriente en la actualidad es una versión moderna de del ascensor hidráulico mencionado anteriormente. Estos ascensores son empujados directamente desde abajo por un ariete (cuyo cilindro penetra en la tierra hasta una profundidad igual equivalente al recorrido del ascensor), siendo el líquido impulsor aceite, suministrado por bombas de alta velocidad, en sustitución del agua bajo presión utilizada antiguamente.
Los ascensores hidráulicos se utilizan actualmente tanto para montacargas como para transporte de personas en edificios de 2 a 6 plantas, con velocidades de 0,125 m/s hasta 0,75 m/s. Las cargas van desde 900 hasta10000 kg para instalaciones de un solo ariete. Cargas mayores, desde 10 hasta 50 toneladas, implican el empleo de varios arietes. Mediante la combinación de varias bombas se consiguen diferentes velocidades y capacidades muy elevadas. Las características de funcionamiento y la calidad de servicio alcanzables son muy parecidas a las de un ascensor con reductor y motor de corriente alterna.
Sistemas de mando y maniobra de los ascensores
· Sistema de mando es la denominación que se le da al conjunto de dispositivos incorporados a un grupo de ascensores con el fin de gobernar la secuencia de movimientos que un ascensor o grupo de ellos han de ejecutar en respuesta a los mandatos y llamadas de los usuarios.
Tablero de maniobra
· Sistemas de maniobra es la denominación que da a los dispositivos que gobiernan el funcionamiento individual de un ascensor; los medios de acortar el tiempo de un viaje entre plantas contiguas, los dispositivos de abrir y cerrar las puertas en un tiempo mínimo, los módulos de tiempo incorporados para el tránsito de pasajeros, el sistema de nivelar rápida y exactamente, el gobierno de las señales luminosas y todos los demás aparatos que controlan los movimientos de un ascensor.
Maniobra del ascensor
Una parte importante de la maniobra de un ascensor está formada por los procedimientos adoptados para moverlos y la clase de corriente empleada.
Los dos sistemas más importantes en la actualidad son: el de resistencias con motor de corriente alterna, y el de tensión variable o Ward-Leonard con motor de corriente continua.
Otro sistema también utilizado es el hidráulico.
Sistema de resistencias
El sistema de resistencias consiste en conectar el motor a una red de corriente alterna, directamente, o a través de resistencias que se cortocircuitan paso a paso durante el arranque. Se emplean motores de inducción y la velocidad del ascensor depende del deslizamiento del motor y de la reducción del engranaje de la máquina. El arranque del ascensor se suaviza por las masas del sistema (un ascensor con plena carga necesita más tiempo para alcanzar su velocidad que cuando no está cargado). La parada se consigue aplicando el freno, y desconectando simultáneamente el motor, y depende de la carga, el sentido de marcha, la velocidad y características del freno. Como se puede imaginar, los desniveles de parada varían según la carga, y eficiencia del freno, llegan a ±50 a 75mm, para una velocidad nominal de 0,5 m/s. Tales desniveles son tolerables en edificios de apartamentos, pero no así en hospitales.
El tiempo de un viaje entre plantas contiguas puede ser bastante satisfactorio en un ascensor de este tipo, porque con una carga ligera alcanza una velocidad nominal en poco tiempo y como la parada se efectúa por freno mecánico, el tiempo empleado para ella es igualmente corto.
La velocidad a plena marcha depende de la carga y el deslizamiento del motor. Desviaciones de la velocidad nominal de 15% a 20% no son excepcionales. Así un ascensor especificado para una velocidad entre 0,5m/s, puede viajar a cualquier velocidad entre 0,45 y 0,55 m/s, según el sentido de marcha y la carga.
Sistema de maniobra por resistencia
Ascensores de una sola velocidad y sistema a resistencias no se emplean para velocidades superiores a 0,5 m/s, debido a las citadas limitaciones. Solo es razonable pasar ese límite, si se incorporan medios para mejorar los desniveles de parada.
La exactitud en los desniveles de parada de este tipo de ascensores puede mejorarse mucho mediante el empleo de motores de dos velocidades. Tales motores han de tener un segundo bobinado para una velocidad reducida, no mayor de 0,2 m/s. Esta velocidad permite realizar la parada, desconectando el motor y aplicando el freno con desniveles inferiores a ±25mm bajo cualquier carga.
Normalmente se eligen relaciones de 2:1 hasta 4:1 entre la velocidad nominal y reducida. Un motor con bobinados de 4 y 16 polos, por ejemplo, puede tener una velocidad nominal de 0,5 m/s y otra de nivelación de 0,125 m/s. Sin embargo, el empleo de este sistema implica perdidas de tiempo. El ascensor alcanza su velocidad rápidamente, pero antes de parar tiene que reducirla para nivelar y solamente cuando haya alcanzado esta aplica el freno para detener la cabina. Este proceso consume uno o dos segundos; un ascensor de una sola velocidad de 0,5 m/s, por ejemplo, puede hacer el viaje sobre una distancia de 2,7 m entre dos plantas en unos 7 s, mientras que uno de dos velocidades de nivelación a 0,125 m/s y con una maniobra eficiente, necesita entre 8 y 9 s para el mismo viaje.
Las ventajas económicas del sistema a resistencias con motores de dos velocidades son grandes, y su empleo en edificios de poca altura es muy popular, donde se necesite un servicio sencillo pero fiable y grandes inversiones sean injustificadas.
Maniobra hidráulica
Los ascensores hidráulicos emplean el sistema a resistencias con motores de una velocidad para impulsar las bombas que suministran aceite a presión al cilindro para viajes en sentido de subida. La parada se regula disminuyendo y luego cortando el flujo de aceite. La nivelación puede lograrse por una reducción del flujo de aceite hacia el cilindro, dejando escapar una cantidad determinada al tanque o conectando una bomba auxiliar de menor capacidad. El viaje de bajada se consigue abriendo una válvula
que permite el retorno controlado de aceite desde el cilindro al tanque. Dichos ascensores tienen una velocidad máxima de alrededor de 1 m/s.
Maniobra hidráulica
Maniobra por sistema de tensión variable
Hasta ahora los sistemas de tensión variable o Ward-Leonard se han mostrado muy superiores a los otros sistemas, sea para velocidades muy reducidas, sea para velocidades muy altas, y ostentan la mejor marca en cuanto a calidad de funcionamiento.
Maniobra por tensión variable
Este sistema consiste en aplicar una tensión variable a un motor de tracción de corriente continua. Este motor tiene la ventaja de producir un par variable capaz de acelerar suavemente la masa de un ascensor hasta su velocidad nominal y de absorber su energía por recuperación durante el período de deceleración hasta la parada, lo que se realiza sin ayuda de un freno mecánico y permite recuperar la mayor parte de la energía invertida y devolverla a la red. El conjunto abarca el motor de tracción y los dispositivos para transmitir el movimiento del ascensor. El inducido del motor de tracción está directamente conectado con una fuente de tensión controlada, normalmente a un inducido de un generador de corriente continua.
Cuando la tensión aplicada al motor de tracción crece, el ascensor acelera hasta su plena velocidad y cuando decrece, la velocidad se reduce y el ascensor se detiene, aplicándose después el freno para mantener la cabina inmóvil a ras de un acceso. Para renivelar una cabina desplazada por cambios sustanciales de carga, se suelta el freno y se aplica una tensión pequeña al motor de tracción. Así se pueden conseguir movimientos apenas perceptibles. Los sistemas más refinados no sueltan el freno por completo y emplean un campo separado en el generador para renivelar, con el fin de conseguir una tensión muy reducida y evitar que la cabina se mueva demasiado bruscamente, mientras que los pasajeros estén entrando y saliendo.
Hay sistemas de tensión variable disponibles en el mercado para cualquier velocidad hasta 9 m/s, que es la máxima en uso hasta hoy. Todos los ascensores rápidos emplean este sistema. En un viaje entre plantas de 3 a 5s y nivelan bajo cualquier carga con una exactitud de 6 a 12 mm. No invierten tiempo adicional en la operación adicional en la operación de nivelar y todos ellos suelen tener dispositivos de renivelación.
El sistema de tensión variable se emplea tanto con máquinas de engranajes como con tracción directa, mientras que los sistemas a resistencia con motores de corriente alterna se usan exclusivamente para máquinas reductoras. El grado de aceleración o deceleración que puede alcanzar un ascensor depende de la potencia de su unidad de tracción. Como las máquinas de tracción directa suelen tener motores muy potentes, pueden alcanzar aceleraciones superiores a las de los demás sistemas.
La aceleración no suele ser constante sino que varía continuamente. La experiencia ha demostrado que los pasajeros pueden soportar cómodamente aceleraciones de 1 a 1,5 m/s2 y que lo más importante es evitar cambios bruscos de la aceleración. Por ejemplo: un ascensor de una velocidad nominal de 2,5 m/s ha de ser capaz de alcanzar ésta y volver a pararse en un tiempo de 5,7 s y en un recorrido no mayor de 7m con una aceleración máxima de entre 1 y 1,5 m/s2. Naturalmente, para velocidades mayores, los tiempos y los recorridos son proporcionalmente mayores.
La velocidad de un ascensor de tensión variable en plena marcha no debería variar en ± 5% bajo cualquier carga, puesto que la tendencia a perder velocidad con los aumentos de carga y viceversa, puede corregirse fácilmente mediante una reducción o un aumento, según el caso, de la intensidad del campo del motor.
Sistemas de mando
Evolución
En los primeros ascensores movidos por arietes hidráulicos o máquinas de vapor, el medio de mando era una cuerda de cáñamo que colgaba a lo largo de todo el hueco y permitía actuar una válvula en el sótano. Para subir los usuarios tenían que tirar de la cuerda hacia abajo, con el fin de abrir el paso del vapor o el agua de la máquina motriz. La cuerda pasaba por agujeros estrechos en la plataforma y el techo de la cabina y llevaba en ambos extremos del recorrido bolas de seguridad. Cuando el ascensor se acercaba a las plantas extremas, la cabina arrastraba la cuerda a través de la bolas citadas, lo que producía la parada del ascensor.
Después de la introducción de la electricidad en los ascensores, se dispuso de palancas y manivelas en la cabina, que movidas hacia un lado o hacia otro pondrían en marcha en el sentido correspondiente, y lo pararía al volver a la posición central.
Con los ascensores eléctricos se introdujeron varios dispositivos, como cerraduras controladas para las puertas de la planta y la cabina, que aumentaban mucho la seguridad del pasajero y hoy están prescritas por ley. La cerradura controlada impide que un ascensor se ponga en marcha, si una puerta no estuviese cerrada.
Botonera
Mando automático simple
Utilizado mayormente entre los años 1900 y 1930.
El mando automático simple necesita un botón de llamada en cada planta y una serie de botones de mando, uno por cada planta, en la cabina. El ascensor puede ser llamado desde cualquier planta a condición de que esté desocupado y todas las puertas cerradas.
Después de llegar a la planta del usuario éste abre las puertas, sube, las cierra y tiene el ascensor a su entera disposición. Esta forma de mando vale únicamente para tráfico ligero; el ascensor atiende únicamente una sola llamada por vez y el próximo usuario debe esperar a que la cabina esté libre para volver a ocuparla.
El mando automático simple aún está en uso y es adecuado para edificios de tráfico ligero.
Mando semiautomático
La necesidad de una mejora del mando para ascensores rápidos era evidente y provocó la introducción del mando llamado semiautomático. Este emplea una botonera en la cabina con pulsadores para cada planta, en la que el ascensorista registra las plantas de destino de los pasajeros y además una palanca o un botón para poner el ascensor en marcha. La aceleración, la orden de parar en las plantas registradas, la deceleración y parada se realizan automáticamente. De la misma forma automática responde el ascensor a las llamadas desde las plantas.
El mando semiautomático fue el elegido para la instalación en todos los edificios famosos entre los años 1925 y 1940.
Mando colectivo
La demanda por un servicio mejor del que el mando automático simple podía prestar, condujo al desarrollo del mando colectivo y al empleo de puertas automáticas.
El mando colectivo, es un sistema que admite múltiples llamadas, atiende en un viaje las de una dirección, invierte el sentido y sirve las de otra dirección en el viaje de vuelta.
La mayoría de los mandos colectivos son también selectivos y precisan en cada planta un botón de llamada para subir y otro para bajar. La cabina responde al ascender sólo a llamadas de subida, y al descender sólo las de bajada, dejando todas registradas hasta el momento de servirlas.
Un mando automático implica puertas automáticas con dispositivos especiales para evitar que puedan golpear a los usuarios. Los primeros ascensores tenían aún puertas de accionamiento manual.
Los operadores eléctricos abren las puertas automáticamente, las mantienen abiertas, durante algún tiempo( que debe ser ajustable) y vuelven a cerrarlas.
Si los cantos de las puertas, al avanzar, tocaran a una persona u otro obstáculo, ha de actuar algún dispositivo sensible, como listones de seguridad, produciendo la reapertura inmediata de las puertas para volver a cerrarlas después de algún tiempo.
En la actualidad el mando colectivo selectivo se emplea en edificios de apartamentos y otros de tráfico ligero, frecuentemente dotado de funciones, como reenvío automático, que hace retornar la cabina al vestíbulo después de terminado el servicio, dispositivos que independizan la cabina de las llamadas a fin de permitir transporte de cargas especiales y servicio de emergencia.
Mando automático integral
Alrededor del año 1949 apareció el mando automático integral, que produjo la eliminación total del ascensorista.
El primer ascensor de esta clase lo instaló la Otis Elevator Company en un edificios de oficinas.
Se introdujo el “detector electrónico” para la protección de las puertas y se desarrollaron diversas variantes de pesacarga y sistemas de protección.
Pesacarga electrónico
El detector electrónico tiene varias funciones. Los cantos de las hojas de las puertas están dotados de un campo electrónico prominente que al sufrir una perturbación, da la señal de reabrir. Para ello no hace falta que las puertas toquen a un pasajero u otro objeto.
La antigua función del ascensorista de contar los pasajeros, se cumple ahora con contactos pesacargas.
Con el fin de evitar sobrecargas se establecieron restricciones que limitaban el área útil de la cabina en proporción a la carga nominal.
Este sistema logró lo que otros no habían logrado hasta entonces, conseguir la aceptación masiva de los usuarios de un mando sin ascensorista.
Algunas modernizaciones
Dispositivos anti-robo
Los dispositivos ANTI-ROBO para ascensores ofrecen tranquilidad y un mejor control del edificio. El usuario autorizado digita sobre un teclado el código de su piso dentro de la cabina, el sistema lo reconoce inmediatamente, permitiendo al ascensor dirijirse únicamente al piso solicitado, evitando de esta manera el tránsito de individuos ajenos al edificio en momentos en que la seguridad es prioritaria.
Magnetorruptor
Magnetorruptor
El magnetorruptor INMAG2 pertenece a una nueva generación de elementos de hueco adecuados para comunicar mediante imanes cerámicos la posición en movimiento y parada del ascensor. Funciona por discriminación de polaridad de campo. Control inteligente y reducción virtual de imanes. Sistema de detección de errores y averías.Sensores magnéticos electrónicos (vida ilimitada). No le afecta la acumulación de suciedad. Rápida colocación de los imanes. Totalmente programables.
Consideraciones acerca de una buena instalacion y diseño de un ascensor
El coste total de un ascensor, incluidos los costes directos de su instalación y mantenimiento y los indirectos por el espacio que ocupan, es demasiado alto como para tolerar una instalación ineficiente. Los ascensores deben ser situados, dispuestos y diseñados para prestar el servicio necesario con una mínima inversión. Ascensores ineficientes pueden causar pérdidas incalculables de tiempo productivo de sus usuarios.
Tamaño de cabina
El área de la cabina o la plataforma en la que los usuarios deben viajar ha de ser suficientemente amplia para acomodar a los pasajeros sin aglomeración molesta y para permitir a cada usuario un acceso fácil desde y hacia las puertas.
Una persona normal necesita un área de unos 0,19 m 2 para poder sentirse confortable . Sin embargo los pasajeros pueden amontonarse hasta ocupar un área de 0,14 m 2 para hombres y 0,1 m 2 para la mujer (esto ocurre en horarios pico donde los usuarios cargan el ascensor a razón de 0,12 m 2 cada uno).
Carga Nominal
Kg.
Área cabina
m 2
Ancho/Profundidad
Pasajeros
promedio
900
2,12
1,70/1,25
10
1125
2,56
2,05/1,25
13
1350
2,98
2,05/1,45
16
1575
3,34
2,30/1,45
19
Figura A
El espacio medio por pasajero implica que la capacidad del ascensor se disponga con dimensiones óptimas para el acomodo de los usuarios. Una disposición adecuada permite que los usuarios formen filas y columnas, conduce a dimensiones de cabina óptimas.
Figura B
En la figura A mostramos una correcta disposición de la cabina debido a que se puede notar como un pasajero ubicado al fondo de la cabina tiene lugar suficiente para salir del ascensor entre los de adelante.
En la figura B se ve claramente que cambiando el ancho y la profundidad de la cabina el número de filas dificulta el eventual egreso de un pasajero del fondo.
Tales complicaciones causan pérdidas de tiempo en cada parada, que se acumulan durante una vuelta completa del ascensor y reducen seriamente su eficiencia.
Disposición de las puertas
Puerta de una hoja
Puerta de apertura central
La puerta más eficiente es la que abre y cierra en un tiempo mínimo y permite entrar y salir de la cabina a 2 personas simultáneamente. También ha de ser razonablemente económica y adaptable a los tamaños de las cabina preferibles. La puerta de apertura central de 1,06 m de luz cumple estos requisitos y es la más empleada para ascensores de alta calidad; es suficientemente ancha para permitir el ingreso simultáneo de dos personas, puede adaptarse a una cabina de 2,05 ó 2,1m de ancho y abrirse en algo más de un segundo. La velocidad de cierre ha de estar por debajo del valor que corresponda al límite de 1kpm impuesto a la energía cinética. Como cada hoja representa la mitad del peso total de la puerta y la distancia a recorrer es solamente la mitad de la luz la puerta puede cerrarse en algo más de dos segundos sin pasar el límite de energía cinética antes mencionado.
Puertas de luces inferiores a 1,06 m deben considerarse aptas para el paso de solamente una persona, porque resulta muy difícil que dos puedan cruzarse en la luz; la consecuencia es que un pasajero que salga impide la entrada simultánea de otro, retrasando así la partida del ascensor.
A menudo se necesitan puertas de mayor luz para instalaciones especiales, como la de 1,22 m para ascensores de hospitales, donde es necesario un paso fácil de la camilla.
Para edificios de apartamentos se impone por razones económicas la puerta corredera de una hoja.
Alumbrado y señales
El interior de la cabina ha de estar bien iluminado. La pisadera debe tener una iluminación de por lo menos 60 lux, porque los desniveles de parada del ascensor pueden representar un peligro de enganche para los pies.
Indicadores de nivel
Conviene informar al usuario que esté esperando en un acceso, del sentido de marcha que tomará el ascensor a partir de ese acceso, de modo de que éste se prepare a abordarlo cuando llegue en el menor tiempo posible.
Cuando varios ascensores sirvan a un acceso esto se torna indispensable.
El sistema más eficiente consiste en instalar indicadores luminosos (direccionales) encima o cerca de cada puerta, que indiquen al usuario cual será el próximo ascensor que pare en un acceso y en que dirección partirá.
Botones que se iluminen cuando sean pulsados, informan al usuario que su llamada ha sido registrada.
Posicionador por síntesis de voz
El pasajero, una vez dentro de la cabina, debe encontrar facilidades para marcar la planta a la cual quiere ir y enterarse con adelanto cuando llegue ha ella. Por eso los botones de mando han de estar situados de forma que los usuarios puedan pulsarlos con facilidad y rapidez al entrar en la cabina siendo el emplazamiento lateral y contiguo a la puerta el mejor.
También se precisa un dispositivo que indique la posición del ascensor bien visible para todos los pasajeros, especialmente en edificios de mucho tráfico.
El posicionador por síntesis de voz indica la posición de la cabina por medio visual y auditivo, en cinco diferentes idiomas, pudiendo seleccionar dos de ellos simultáneamente. Admite mensajes publicitarios.
Posicionales en el dintel de la puerta, se combinan a menudo con informaciones útiles sobre cada planta en edificios de oficina u hospitales.
Ubicación del ascensor en el edificio
Los ascensores deben tener fácil acceso y estar centralizados.
El centralizar los ascensores en un edificio permite que todas las áreas de cada planta tengan aproximadamente la misma facilidad de acceso a los ascensores, que de estar dispuestos en un extremo, perjudicarían al extremo opuesto.
La experiencia ha demostrado que la distancia a cubrir andando desde los ascensores hasta la habitación más alejada no debe pasar nunca de 60 m, con un máximo preferible de unos 45 m.
Si un edificio requiere más de un ascensor, todos ellos han de formar un grupo. Ascensores dispersos en diferentes partes de un edificio tienen serias desventajas y resultan generalmente insatisfactorios.
En instalaciones individuales, el usuario que acaba de perder el ascensor, tiene que esperar hasta que éste vuelva. Con dos o más ascensores en un grupo y con ayuda de una buen sistema de mando, el tiempo de espera se reduce a la mitad, a un tercio o menos, según el número de ascensores.
Espacio necesario para el ascensor
La necesidad de lograr que una cabina viaje con suavidad y seguridad por un hueco impone ciertos requisitos a la estructura del edificio.
Cada ascensor deberá tener guías que mantengan en un camino exactamente vertical y que sean capaces de servirle de soporte, si por cualquier razón su funcionamiento se hiciese inseguro.
Esta última situación produce el accionamiento del paracaídas que es un dispositivo instalado debajo de la plataforma, que frena la cabina y la aferra a las guías, en caso de que alcance una velocidad excesiva en el viaje de bajada. Es obvio imaginar entonces que el proceso de frenar un ascensor de un peso muerto de unas tres o cuatro toneladas con una carga de pasajeros de 1000 a 2000 kg que viaje a una velocidad de varios metros por segundo, dejándolo clavado en las guías apoyadas en la estructura, requiere perfiles de guía de tamaño considerable, y por consiguiente el espacio necesario para ellas.
Soporte de guías
Las guías tienen que asegurarse mediante soportes o fijaguías.
Estas se sueldan por el fabricante del ascensor a las vigas de la estructura o, en caso de construcciones de hormigón se reciben mediante tacos insertos por el constructor según indicaciones del suministrador del ascensor.
La distancia vertical entre los fijaguías es crítica y puede afectar al tamaño del perfil a utilizar. La guía se dimensiona normalmente de forma que una fijación en cada planta sea suficiente a condición de que no disten más de unos 3,6 m. Si existen distancias mayores han de preverse vigas adicionales en la estructura o reservarse espacios adicionales mayores con el fin de poder colocar refuerzos a las guías para aumentar su rigidez. Esto puede requerir un aumento del ancho del hueco de 50 a 80 mm, puesto que ese espacio no debe ganarse mediante la reducción del ancho de la cabina.
Cabina
La cabina ha de ser de construcción cerrada, porque en su interior debe crear una sensación acogedora. En ascensores de alta calidad, la cabina está completamente aislada, tanto contra ruidos como contra vibraciones de los elementos que la soportan. Este aislamiento que también requiere espacio, se consigue mediante tacos de goma. La cabina está abrazada por una estructura llamada estribo, que ha de ser capaz de soportar la acción del paracaídas, así como las fuerzas de aceleración del ascensor y de soportar el peso de los dispositivos que mueven las puertas.
Esto implica que el estribo sea muy robusto, lo que a su vez requiere peso y espacio.
Los accesos al ascensor en las plantas están protegidos por puertas. Estas deberán ser resistentes al fuego y capaces de aguantar las llamas de un incendio durante varias horas. También deben garantizar por un lado el cierre seguro, de modo que sea imposible abrirlas cuando el ascensor no se encuentre frente a ellas y por otra su apertura automática tan pronto como la cabina esté nivelando en la planta.
En un ascensor a tracción el peso de la cabina y una parte del de los pasajeros ( normalmente cerca del 40%) está balanceado por un contrapeso que se mueve en dirección opuesta a la cabina. Las guías del contrapeso suelen montarse detrás de la cabina aunque aveces en disposiciones especiales el contrapeso va a un lado. Si el contrapeso pudiera tener una altura ilimitada, sería posible hacerlo tan delgado como se quiera, poro este no debe ser mucho mayor a la cabina, para no tropezar en los extremos del hueco, hace falta un espacio considerable para las pesas de hierro fundido.
Holguras
Aparte de los requisitos de espacio mencionados, hace falta un determinada holgura entre la puerta de la cabina y las de los accesos. Como se puede ver en las instalaciones existentes, la distancia entre la pisadera de la cabina y las de los accesos es de 20 a 40 mm. Esta holgura es imprescindible para facilitar el movimiento de la cabina. De forma similar hay que dejar una holgura de unos 50 mm entre el contrapeso y la cabina, y entre aquel y la pared del hueco.
Un ascensor ha de moverse en toda la altura del hueco en una linea completamente vertical. En caso contrario se desgastarían rápidamente las rozaderas que guían la cabina en sus extremos inferior y superior y se producirían vaivenes desagradables para los pasajeros. Los edificios no suelen estar completamente a plomo, desplomes de hasta 20 mm en estructuras de hierro y de hasta 40 mm en construcciones de hormigón son frecuentes. Los fabricantes de ascensores exigen para el hueco un desplome mínimo de ± 25 mm, lo que quiere decir que admiten una diferencia de plomo máxima de 50 mm entre las paredes frontales y las laterales desde el foso hasta el techo del hueco.
Los planos de montaje han de incluir esa tolerancia de ±25 mm para desplomes en ambos ejes del hueco.
Profundidad del foso
Para ascensores de tracción
Cuando un ascensor está parado en una planta, algunos elementos de la cabina están por debajo del piso y otros por encima del dintel de la puerta de acceso. Debajo del piso de la cabina está la plataforma, una estructura de acero, formada por angulares con un cuerpo de madera. En instalaciones de calidad, la plataforma se apoya en tacos de goma o en un marco antisonoro. Un método aceptable de medir la carga en la cabina consiste en aprovechar la compresión de aquellos tacos de goma para actuar varios microcontactos conforme al aumento de la carga en la cabina. El conjunto de plataforma y sistema aislante se apoya en el puente inferior del estribo, que también incluye el paracaídas que frena y sujeta la cabina en las guías, si pasara de la velocidad límite durante la bajada. El referido puente ha de absorber también las fuerzas de un posible impacto contra los amortiguadores instalados en el foso.
Cuando el ascensor se detiene en el acceso más bajo, ha de quedar aún una distancia de unos 80 mm entre el puente del estribo y los amortiguadores. Estos tienen la tarea de parar la cabina en el caso de que por cualquier causa, se pasase a velocidad nominal del acceso más bajo. Los amortiguadores absorben la energía cinética del ascensor y lo detienen dentro de su recorrido de compresión. La parada no resulta suave, pero la deceleración se mantiene en límites bien soportables. Los amortiguadores no se proyectan para absorber el impacto de la cabina en caída libre, porque esto es la función del paracaídas.
La profundidad del foso incluye por o tanto el espacio requerido por la cabina, la holgura entre estribo y amortiguadores y la altura total de estos. Hasta velocidades normales de 1 m/s inclusive, es factible emplear amortiguadores de resorte. Para velocidades por encima de 1 m/s han de instalarse amortiguadores de aceite. La altura y carrera de un amortiguador son una función de la velocidad y están definidas en el reglamento de Seguridad Norteamericano. La profundidad necesaria para fosos típicos varia entre 1,5 hasta 5 m y aún más para velocidades muy altas.
Para velocidades mayores de 3,5 m/s se admite una reducción de la carrera de los amortiguadores, si se adoptan medidas adicionales de seguridad. Una de ellas consiste en asegurar que se aplique el freno del ascensor, en caso de que la cabina siga viajando a plena velocidad a una distancia determinada del foso. Por ejemplo, si un ascensor de 3,5 m/5 de velocidad que necesita un recorrido de unos 6,1 m para decelerar y parar, mantuviese su velocidad nominal aún a una distancia de 4,6 m del foso, se aplicaría automáticamente el freno que lo deceleraría de forma que un amortiguador con menor carrera podría detenerlo. Cuando un ascensor topa contra los amortiguadores y éstos están completamente comprimidos, el contrapeso alcanza su posición más alta. Hay que prever suficiente holgura encima de él, para evitar el peligro de un choque contra el techo del hueco. De forma similar han de instalarse en el foso amortiguadores para el contrapeso, que tengan una carrera parecida a los de la cabina. También hay que prever una holgura adecuada entre el contrapeso en su posición más baja y los amortiguadores. Dicha holgura debe incluir una reserva para el alargamiento paulatino de los cables de tracción, que siempre se produce en el curso de los años del funcionamiento del ascensor, a fin de evitar que el contrapeso vaya aproximándose demasiado a los amortiguadores, lo que obligaría a cortar los cables. Se puede suponer que dicho alargamiento no superara normalmente del 0,15 % de la longitud de los cables.
Aparte de los amortiguadores, el foso a menudo debe dar cabida a un dispositivo tensor de los cables de compensación, que son cables atados en los extremos inferiores de la cabina y contrapeso, y tienen la función de equilibrar los cables de tracción que se desplazan, durante un viaje completo.
En edificios muy altos o cuando los ascensores son de velocidad muy elevada, este mismo dispositivo se emplea también para mantener la cabina y el contrapeso unidos por la parte inferior del hueco, de forma que el paracaídas, al actuar, decelere la masa de ambos. Con esto se evita que el contrapeso pueda dar un salto, cuando el paracaídas frene la cabina con una deceleración mayor de 9,8 m/s2. Este sistema, que se conoce bajo el nombre de “compensación atada” o compensación “unemasas”, ha de ser capaz de resistir tirones muy fuertes de los cables hacia arriba.
En ascensores de velocidad reducida los cables de compensación pueden sustituirse por una cadena que lleve una cuerda enhebrada en sus eslabones. La cuerda tiene la función de amortiguar el tintineo que produce normalmente una cadena al ser movida. Esta situación está limitada a velocidades inferiores a 1,75 m/s; en los casos en que el ruido de una cadena no importe mucho, ésta puede emplearse hasta velocidades de 2.5 m/s.
Al definir la profundidad del foso han de tenerse en cuenta aún otras consideraciones. Los cordones de maniobra que cuelgan entre la cabina y un punto del hueco cerca de la mitad del recorrido y conducen la corriente eléctrica para todos los dispositivos y señales de la cabina, han de pasar por el foso sin entrar en contacto con los elementos montados allí, con el fin de evitar rozamientos y los consiguientes fallos. También hay que instalar en el foso un dispositivo para tensar el cable del limitador, que controla la aplicación del paracaídas.
El plano de montaje completo del foso debe comprender todos los dispositivos que necesite el ascensor, prever espacio suficiente para un recorrido de seguridad adecuado e indicar la resistencia necesaria para soportar los impactos que puedan producirse. Estos impactos comprenden los que ejercen las guías al actuar el paracaídas, los que sufren los amortiguadores en el caso de chocar la cabina y el tiro hacia arriba de la compensación atada caso de actuar el paracaídas. Todas estas reacciones deben estar reflejadas en el plano de montaje establecido por el ingeniero consultor o por el fabricante.
Altura del techo del hueco
Es necesario prever espacio por encima de la cabina, cuando ésta se encuentre a nivel del acceso más alto, de forma similar como en el foso. Encima de la cabina se hallan el dispositivo que acciona las puertas y el puente superior del estribo. Además ha de quedar espacio para el ventilador y los aparatos para nivelar la cabina y suficiente holgura vertical hasta el punto más bajo del techo del hueco. Que puede ser una viga de soporte de la máquina o una polea de desvío de los cables hacia el contrapeso. Si un ascensor al subir sobrepasa el último acceso, ocurren varias cosas. Primero topa el contrapeso en los amortiguadores y los comprime.
Si el ascensor marcha a velocidad considerable, la cabina dará un salto. En el caso de que alguien esté trabajando encima de la cabina, necesita un espacio para agacharse y no dar contra el techo del hueco. Los Reglamentos exigen para ello un mínimo de 0,6 m. Todo esto se suma y representa el recorrido superior de seguridad. Esto conduce a que la distancia entre el nivel del acceso más alto y el piso del cuarto de máquinas llegue de 6 hasta 9 m y más.
Cuarto de máquinas
Lo normal es situar la maquinaria de un ascensor justamente encima del hueco. En algunas aplicaciones especiales de ascensores eléctricos las máquinas se instalan al lado, debajo o detrás del hueco o en otro sitio, a condición de que esté cerca del hueco. En ascensores hidráulicos el cuarto de máquinas puede alejarse del hueco a costa de la correspondiente tubería para llevar el aceite desde la bomba al ascensor y viceversa.
Los requisitos de espacio varían según las características de la maquinaria de cada fabricante. La maquinaria depende de la velocidad y el mando de un ascensor, pero incluye, en esencia, lo siguiente: la máquina de tracción, un cuadro de maniobra eléctrico, un limitador para gobernar el paracaídas un grupo convertidor para los ascensores de tensión variable, un dispositivo selector de las plantas para ascensores que sirvan a muchos accesos y un cuadro de aparatos eléctricos para el mando combinado de un grupo de dos, tres o más ascensores.
Algunos fabricantes incorporan los elementos de mando del grupo en los cuadros particulares de cada ascensor. Los grupos de seis u ocho ascensores para edificios de oficina necesitan a menudo dos cuadros de mando debido a su complejidad.
Aparte del equipo necesario para los ascensores (ningún elemento ajeno a ellos debe situarse en el cuarto de máquinas) ha de instalarse una acometida de fuerza para cada ascensor. También hay que prever alumbrado y ventilación, esta última capaz de eliminar el calor producido por el funcionamiento de las maquinas y de mantener una temperatura razonable por debajo de los 37 °C.
Debe asegurarse un fácil acceso al cuarto de máquinas. Los mecánicos tienen que conservar el equipo y recambiar a veces alguna pieza. Para facilitar las reposiciones han de preverse trampillas y vigas con diferenciales. Aunque en cuartos de máquina pequeños de un solo ascensor el ingenio del operario puede ser suficiente para efectuar los recambios, la instalación de facilidades ahorra tiempo y dinero. Hay que prever espacio libre alrededor de todos los elementos que comprendan aparatos eléctricos, conforme a los requisitos del Reglamento Eléctrico Nacional y las prescripciones locales. Conviene reservar los espacios libres necesarios para el desmontaje de los inducidos de las máquinas de corriente continua.
Ascensores Hidráulicos
Estos ascensores precisan el hueco únicamente para la cabina, puesto que no tienen contrapeso. No requieren de un cuarto de máquinas encima del hueco, pero si un espacio para la bomba, los dispositivos de maniobra y la tubería desde la bomba al hueco. El foso debe prestar servicio para los soportes del cilindro con su émbolo y para alojar los amortiguadores. En áreas donde existan aguas subterráneas, hay que prever un pozo impermeable y sujetar el cilindro bien.
· Generalidades y reseña histórica.
· Tipos de accionamientos:
· De tracción directa.
· De tracción con engranaje.
· Hidráulicos.
· Sistemas de maniobra:
· De resistencias.
· Hidráulicos.
· De tensión variable.
· Sistemas de mando.
· Mando automático simple.
· Mando semiautomático.
· Mando colectivo.
· Mando automático integral.
· Instalación y diseño.
· Tamaño de la cabina.
· Disposición de las puertas.
· Alumbrado y señales.
· Ubicación en el edificio.
· Espacio necesario para:
· Soporte de guía.
· Holguras.
· Cabina.
· Profundidad del foso.
· Altura del techo del foso.
· Cuarto de máquinas.
· Ascensores hidráulicos.
Generalidades y breve reseña histórica
Definición:
Ascensor: dispositivo para el transporte vertical de pasajeros a diferentes plantas o niveles, como por ejemplo en un edificio. Estos deberán estar provistos de un dispositivo con mecanismos de seguridad automáticos, en caso de que los medios de suspensión fallasen. A los primeros aparatos de este tipo se los denominó grúas. Los ascensores consisten en una cabina sustentada por cables que se desplaza dentro de un hueco con guías verticales de acero, con mecanismos de subida y bajada y con una fuente de energía. El desarrollo del ascensor moderno ha afectado profundamente a la arquitectura y ha supuesto una mayor evolución de las ciudades, al permitir la construcción de edificios de varias plantas.
Historia:
El ascensor moderno es en gran parte un producto del siglo XIX. La mayoría de los elevadores del siglo XIX eran accionados por una máquina de vapor, ya fuera directamente o a través de algún tipo de tracción hidráulica.
A principios del siglo XIX los ascensores de pistón hidráulico ya se usaban en algunas fábricas europeas. En este modelo la cabina estaba montada sobre un émbolo de acero hueco que caía en una perforación cilíndrica en el suelo. El agua forzada dentro del cilindro a presión subía el émbolo y la cabina, que caían debido a la gravedad cuando el agua se liberaba de dicha presión. En las primeras instalaciones la válvula principal para controlar la corriente de agua se manejaba de forma manual mediante sistemas de cuerdas que funcionaban verticalmente a través de la cabina.
El ascensor hidráulico fue el elegido para prácticamente todas las instalaciones en los edificios de 10 a 12 plantas entre 1880 y 1900, ya que podía alcanzar recorridos más largos y velocidades mas elevadas que los propulsados por vapor, que precisaban del arrollamiento del cable en el tambor.
En los ascensores con tambor, la longitud de la cuerda de izado, y por lo tanto la altura a la que la cabina podía subir, estaba limitada por el tamaño del tambor. Las limitaciones de espacio y las dificultades de fabricación impidieron que se utilizara el mecanismo de tambor en largos recorridos.
Fue en aquel tiempo donde se desarrollaron muchas de las características de los ascensores que hoy conocemos. Los huecos se dispusieron perfectamente aislados, y con puertas. Se introdujeron señales simples mediante campanas y anunciadores.
En el año 1889 se instaló el primer ascensor eléctrico. Este ascensor era una modificación del de vapor con arrollamiento, al que se le sustituía el motor de vapor por uno eléctrico. Este tipo de mecanismo seguía sin solucionar el problema de espacio generado por el tambor.
En el año 1894 se instala el primer ascensor eléctrico con pulsadores automáticos.
Las ventajas del ascensor eléctrico (rendimiento, costos de instalación relativamente bajos, y la velocidad casi constante sin reparar en la carga) animaron a los ingenieros a buscar una manera de usar la fuerza motriz eléctrica en estos edificios. Los contrapesos que creaban tracción sobre las poleas dirigidas eléctricamente solucionaron el problema.
Tipos de accionamientos
Cabina panorámica
· Ascensores a tracción:
· De tracción directa.
· De tracción con engranajes.
· Ascensores hidráulicos.
Ascensores a tracción
En estos ascensores el medio principal para transmitir la fuerza elevadora a los cables de suspención es la tracción, que se obtiene por la fricción entre las ranuras de la polea motriz de la máquina y los cables que la abrazan.
Las ventajas de este tipo de ascensores en cuanto a seguridad, son múltiples: tienen varios cables, cada uno de ellos por si solo capaz de soportar el peso del ascensor, de forma que el factor de seguridad aumenta con su número. Varios cables, por otra parte aumentan la superficie de contacto útil para la tracción.
Una de las ventajas fundamentales sobre otros sistemas de accionamiento es que para el ascensor de tracción no hay límite de recorrido, mientras que el de tambor de arrollamiento y el hidráulico tienen bien definidos sus limitaciones.
Grupo Tractor
Grupo Tractor
De mayor importancia resultó ser el hecho de que la electricidad permitía alcanzar determinadas calidades mínimas en cuanto a maniobrabilidad del ascensor, de forma que los tiempos invertidos en un viaje, podían ser especificados y calculados. La velocidad ya no dependía de la presión del agua o el vapor, sino que se podía determinar mediante el adecuado diseño del motor. Para el gobierno del motor eléctrico se introdujo el sistema Ward-Leonard que hizo posible el funcionamiento suave de los ascensores modernos.
El sistema Ward-Leonard emplea un grupo convertidor impulsado por un motor de alterna o continua, conectándose la salida del generador directamente con el inducido del motor de tracción.
Al variarse la intensidad del campo generado, varía la tensión aplicada al inducido del motor y, en consecuencia, la velocidad y el par de la máquina elevadora. Este sistema y sus variantes derivadas de él se usan hoy en día en todos los ascensores de alta calidad.
Ascensores de tracción directa
La primera aplicación de este tipo de ascensores se hizo en un rascacielos de Nueva York en el año 1903. Estos ascensores, aun en la actualidad considerados como el sistema ideal para instalaciones de gran recorrido, velocidad elevada (por encima de 1,7 m/s) y alta calidad, emplea un motor de corriente continua, voluminoso y poco revolucionado (de 50 a 200 r.p.m.) de 4 a 8 polos, directamente unido a una polea motriz con un diámetro desde 0,75 a 1,2 m. Un freno tensado por resortes y abierto eléctricamente actúa directamente sobre la polea motriz.
Motores de reducida velocidad angular son voluminosos y costosos, pero necesarios para conseguir diámetros de poleas motrices adecuados al radio de flexión de los cables de acero. Esta limitación está impuesta por los reglamentos de seguridad y por experiencias realizadas sobre la duración de los cables. Se exige que el diámetro de la polea sea como mínimo 40 veces el del cable empleado. Un cable de 12,5 mm de diámetro, por ejemplo, requiere una polea de un diámetro mayor de 0,5 m.
La velocidad angular de la máquina de tracción directa esta condicionada por la velocidad deseada del ascensor. Para ascensores 2,5 m/s con un diámetro de polea de 0,80 m, por ejemplo, es necesaria una velocidad angular de 60 r.p.m. La velocidad conveniente para nivelar el ascensor en los accesos es aproximadamente 0,125 m/s, correspondiente a una velocidad angular de 3 r.p.m.
La facultad de desarrollar trabajos extremadamente duros (hasta 40 000 km en un año) y la relativa sencillez de su mantenimiento, así como su funcionamiento seguro, hacen de este sistema el preferido para velocidades elevadas.
En las máquinas de tracción directa de más de 3 m/s de velocidad se aplica generalmente el sistema de doble arrollamiento de los cables, con el fin de obtener la tracción necesaria y disminuir el desgaste de los cables. Los cables se llevan desde la cabina sobre la polea motriz, pasan después por una polea loca, vuelven a pasar por la primera para caer hacia el contrapeso.
Los asientos de las ranuras son semicirculares, proporcionando un excelente soporte a los cables, con lo que se eliminan las presiones elevadas y se reduce el desgaste. La tracción necesaria se obtiene por la adhesión entre los cables y la polea.
Los cables de los ascensores pueden disponerse en uno o dos tramos, tanto para la cabina como para el contrapeso. Las instalaciones de un solo tramo son las mas frecuentes para velocidades elevadas y cargas de hasta 2250Kg. El sistema de dos tramos permite usar motores de mayor velocidad angular y por lo tanto más pequeños.
La ventaja del empleo de dos tramos reside en que solamente la mitad del peso debe ser vencida y por ello se emplea este sistema generalmente cuando las cargas sean mayores a 1800kg. La economía que supone un motor más revolucionado y por consiguiente más pequeño y barato que uno de baja velocidad angular, aconseja la instalación de dos tramos para toda la gama de velocidades entre 1,75 y 2,5 m/s para cualquier carga.
Para las consideraciones sobre la adecuada selección de ascensores resulta esencial que una máquina de tracción directa sea capaz de conseguir un tiempo mínimo para un viaje entre dos plantas contiguas, con independencia de carga y velocidad nominales. Dicho de otra forma, la máquina debe poder arrancar el ascensor cargado, acelerarlo hasta la velocidad máxima correspondiente a la distancia a recorrer, decelerar y pararlo, todo esto dentro de un espacio vertical de unos 3,6 m (altura media de una planta), en un tiempo mínimo de 4,5 a 5 s. Esto se debe conseguir bajo todas las condiciones de carga tanto en subida como en bajada. La maniobra del ascensor ha de estar concebida de forma que las variaciones de la velocidad se realicen si causar molestias a los usuarios, que podrían derivarse de un cambio demasiado brusco del grado de aceleración o deceleración (con un tirón mínimo). El ascensor también ha de ser capaz de nivelar, de renivelar, de corregir el alargamiento de los cables y de compensar las variaciones de la carga, estando al nivel de un acceso, mediante un movimiento apenas perceptible.
Ascensores de tracción con engranajes.
Estas máquinas utilizan un engranaje reductor para impulsar la polea motriz. Un motor de corriente alterna o continua de elevada velocidad angular esta acoplado a un reductor sinfín-corona, que a su vez actúa sobre la polea motriz, consiguiéndose así la velocidad reducida y el par elevador necesarios para el movimiento de un ascensor. Un freno, normalmente dispuesto sobre el acoplamiento entre el motor y el reductor, accionado por resortes y abierto eléctricamente, detiene el ascensor y lo mantiene inmovilizado al nivel de un acceso.
La máquina de tracción con reductor se emplea en ascensores y montacargas para cargas de 10 a 14000 Kg o más y velocidades de 0,1 a 1,75 m/s. La posibilidad de variar la reducción del engranaje y la velocidad del motor, así como el diámetro de la polea motriz y el numero de tramos de los cables (1, 2, o incluso3) permite una amplia gama de aplicaciones.
Máquina reductora con motor de corriente alterna
Ranuras en V
El ascensor de tracción con reductor es el sucesor de las antiguas instalaciones con tambor de arrollamiento. La máquina a vapor fue sustituida por el electromotor con reductor y el tambor por la polea motriz. La polea motriz ranurada se derivo del principio de tracción usado en los ascensores de tracción directa; en lugar de llevar los cables dos veces sobre la polea motriz, esta fue dotada de ranuras de perfil en V, adecuadas para aprisionar mejor los cables y conseguir así el aumento de fricción necesario. El tipo de ranura varía en correspondencia con las diferentes exigencias impuestas por la carga y la velocidad del ascensor. Generalmente un perfil de ángulo cerrado aumente la tracción pero implica, mayor desgaste en cable y polea.
Las máquinas con reductor están dotadas de motores de corriente alterna o de continua con empleo del sistema Ward-Leonard para su maniobra. Los motores de alterna se emplean para velocidades de 0,125 hasta 0,75 m/s(aveces hasta 1m/s) y el proceso de parada se realiza desconectando el motor de la red y deteniendo la cabina mediante la aplicación del freno mecánico que permite cierto deslizamiento. Un ascensor de 2 velocidades tiene un motor con doble bobinado, uno de pocos polos para la velocidad nominal, y otro de muchos para una velocidad reducida( la mitad o un cuarto de la velocidad nominal) para parar, nivelar y, si fuera preciso, renivelar. El funcionamiento normal es arrancar con la velocidad alta, mantener esta durante el viaje, cambiar a la velocidad pequeña a una distancia determinada del punto de destino y efectuar la parada final mediante aplicación del freno. Así se pueden conseguir con cualquier carga, desniveles de parada de más menos 15 a 25 mm que mejoran los de un ascensor de una sola velocidad que llega, según la carga, a desniveles de 25 hasta 75mm. En contraste con esto, el accionamiento Ward-Leonard permite detener la cabina eléctricamente antes de aplicar el freno mecánico, con lo que se reduce los desniveles hasta 15 o 20 mm para toda la gama de cargas, además con una parada mucho más suave que la de los motores de corriente alterna; para velocidades de 0,25 hasta 1,75 m/s se emplean instalaciones de corriente continua con reductor.
Es posible calibrar con exactitud el funcionamiento de una instalación con reductor, sea con motor de alterna o de continua, lo que es de suma importancia para el cálculo del rendimiento del ascensor con vistas a proyectos de tráfico vertical.
Algunos motores para el accionamiento por tracción.
Ascensores Hidráulicos
Grupo de ascensores hidráulicos.
El tercer tipo de ascensor de uso corriente en la actualidad es una versión moderna de del ascensor hidráulico mencionado anteriormente. Estos ascensores son empujados directamente desde abajo por un ariete (cuyo cilindro penetra en la tierra hasta una profundidad igual equivalente al recorrido del ascensor), siendo el líquido impulsor aceite, suministrado por bombas de alta velocidad, en sustitución del agua bajo presión utilizada antiguamente.
Los ascensores hidráulicos se utilizan actualmente tanto para montacargas como para transporte de personas en edificios de 2 a 6 plantas, con velocidades de 0,125 m/s hasta 0,75 m/s. Las cargas van desde 900 hasta10000 kg para instalaciones de un solo ariete. Cargas mayores, desde 10 hasta 50 toneladas, implican el empleo de varios arietes. Mediante la combinación de varias bombas se consiguen diferentes velocidades y capacidades muy elevadas. Las características de funcionamiento y la calidad de servicio alcanzables son muy parecidas a las de un ascensor con reductor y motor de corriente alterna.
Sistemas de mando y maniobra de los ascensores
· Sistema de mando es la denominación que se le da al conjunto de dispositivos incorporados a un grupo de ascensores con el fin de gobernar la secuencia de movimientos que un ascensor o grupo de ellos han de ejecutar en respuesta a los mandatos y llamadas de los usuarios.
Tablero de maniobra
· Sistemas de maniobra es la denominación que da a los dispositivos que gobiernan el funcionamiento individual de un ascensor; los medios de acortar el tiempo de un viaje entre plantas contiguas, los dispositivos de abrir y cerrar las puertas en un tiempo mínimo, los módulos de tiempo incorporados para el tránsito de pasajeros, el sistema de nivelar rápida y exactamente, el gobierno de las señales luminosas y todos los demás aparatos que controlan los movimientos de un ascensor.
Maniobra del ascensor
Una parte importante de la maniobra de un ascensor está formada por los procedimientos adoptados para moverlos y la clase de corriente empleada.
Los dos sistemas más importantes en la actualidad son: el de resistencias con motor de corriente alterna, y el de tensión variable o Ward-Leonard con motor de corriente continua.
Otro sistema también utilizado es el hidráulico.
Sistema de resistencias
El sistema de resistencias consiste en conectar el motor a una red de corriente alterna, directamente, o a través de resistencias que se cortocircuitan paso a paso durante el arranque. Se emplean motores de inducción y la velocidad del ascensor depende del deslizamiento del motor y de la reducción del engranaje de la máquina. El arranque del ascensor se suaviza por las masas del sistema (un ascensor con plena carga necesita más tiempo para alcanzar su velocidad que cuando no está cargado). La parada se consigue aplicando el freno, y desconectando simultáneamente el motor, y depende de la carga, el sentido de marcha, la velocidad y características del freno. Como se puede imaginar, los desniveles de parada varían según la carga, y eficiencia del freno, llegan a ±50 a 75mm, para una velocidad nominal de 0,5 m/s. Tales desniveles son tolerables en edificios de apartamentos, pero no así en hospitales.
El tiempo de un viaje entre plantas contiguas puede ser bastante satisfactorio en un ascensor de este tipo, porque con una carga ligera alcanza una velocidad nominal en poco tiempo y como la parada se efectúa por freno mecánico, el tiempo empleado para ella es igualmente corto.
La velocidad a plena marcha depende de la carga y el deslizamiento del motor. Desviaciones de la velocidad nominal de 15% a 20% no son excepcionales. Así un ascensor especificado para una velocidad entre 0,5m/s, puede viajar a cualquier velocidad entre 0,45 y 0,55 m/s, según el sentido de marcha y la carga.
Sistema de maniobra por resistencia
Ascensores de una sola velocidad y sistema a resistencias no se emplean para velocidades superiores a 0,5 m/s, debido a las citadas limitaciones. Solo es razonable pasar ese límite, si se incorporan medios para mejorar los desniveles de parada.
La exactitud en los desniveles de parada de este tipo de ascensores puede mejorarse mucho mediante el empleo de motores de dos velocidades. Tales motores han de tener un segundo bobinado para una velocidad reducida, no mayor de 0,2 m/s. Esta velocidad permite realizar la parada, desconectando el motor y aplicando el freno con desniveles inferiores a ±25mm bajo cualquier carga.
Normalmente se eligen relaciones de 2:1 hasta 4:1 entre la velocidad nominal y reducida. Un motor con bobinados de 4 y 16 polos, por ejemplo, puede tener una velocidad nominal de 0,5 m/s y otra de nivelación de 0,125 m/s. Sin embargo, el empleo de este sistema implica perdidas de tiempo. El ascensor alcanza su velocidad rápidamente, pero antes de parar tiene que reducirla para nivelar y solamente cuando haya alcanzado esta aplica el freno para detener la cabina. Este proceso consume uno o dos segundos; un ascensor de una sola velocidad de 0,5 m/s, por ejemplo, puede hacer el viaje sobre una distancia de 2,7 m entre dos plantas en unos 7 s, mientras que uno de dos velocidades de nivelación a 0,125 m/s y con una maniobra eficiente, necesita entre 8 y 9 s para el mismo viaje.
Las ventajas económicas del sistema a resistencias con motores de dos velocidades son grandes, y su empleo en edificios de poca altura es muy popular, donde se necesite un servicio sencillo pero fiable y grandes inversiones sean injustificadas.
Maniobra hidráulica
Los ascensores hidráulicos emplean el sistema a resistencias con motores de una velocidad para impulsar las bombas que suministran aceite a presión al cilindro para viajes en sentido de subida. La parada se regula disminuyendo y luego cortando el flujo de aceite. La nivelación puede lograrse por una reducción del flujo de aceite hacia el cilindro, dejando escapar una cantidad determinada al tanque o conectando una bomba auxiliar de menor capacidad. El viaje de bajada se consigue abriendo una válvula
que permite el retorno controlado de aceite desde el cilindro al tanque. Dichos ascensores tienen una velocidad máxima de alrededor de 1 m/s.
Maniobra hidráulica
Maniobra por sistema de tensión variable
Hasta ahora los sistemas de tensión variable o Ward-Leonard se han mostrado muy superiores a los otros sistemas, sea para velocidades muy reducidas, sea para velocidades muy altas, y ostentan la mejor marca en cuanto a calidad de funcionamiento.
Maniobra por tensión variable
Este sistema consiste en aplicar una tensión variable a un motor de tracción de corriente continua. Este motor tiene la ventaja de producir un par variable capaz de acelerar suavemente la masa de un ascensor hasta su velocidad nominal y de absorber su energía por recuperación durante el período de deceleración hasta la parada, lo que se realiza sin ayuda de un freno mecánico y permite recuperar la mayor parte de la energía invertida y devolverla a la red. El conjunto abarca el motor de tracción y los dispositivos para transmitir el movimiento del ascensor. El inducido del motor de tracción está directamente conectado con una fuente de tensión controlada, normalmente a un inducido de un generador de corriente continua.
Cuando la tensión aplicada al motor de tracción crece, el ascensor acelera hasta su plena velocidad y cuando decrece, la velocidad se reduce y el ascensor se detiene, aplicándose después el freno para mantener la cabina inmóvil a ras de un acceso. Para renivelar una cabina desplazada por cambios sustanciales de carga, se suelta el freno y se aplica una tensión pequeña al motor de tracción. Así se pueden conseguir movimientos apenas perceptibles. Los sistemas más refinados no sueltan el freno por completo y emplean un campo separado en el generador para renivelar, con el fin de conseguir una tensión muy reducida y evitar que la cabina se mueva demasiado bruscamente, mientras que los pasajeros estén entrando y saliendo.
Hay sistemas de tensión variable disponibles en el mercado para cualquier velocidad hasta 9 m/s, que es la máxima en uso hasta hoy. Todos los ascensores rápidos emplean este sistema. En un viaje entre plantas de 3 a 5s y nivelan bajo cualquier carga con una exactitud de 6 a 12 mm. No invierten tiempo adicional en la operación adicional en la operación de nivelar y todos ellos suelen tener dispositivos de renivelación.
El sistema de tensión variable se emplea tanto con máquinas de engranajes como con tracción directa, mientras que los sistemas a resistencia con motores de corriente alterna se usan exclusivamente para máquinas reductoras. El grado de aceleración o deceleración que puede alcanzar un ascensor depende de la potencia de su unidad de tracción. Como las máquinas de tracción directa suelen tener motores muy potentes, pueden alcanzar aceleraciones superiores a las de los demás sistemas.
La aceleración no suele ser constante sino que varía continuamente. La experiencia ha demostrado que los pasajeros pueden soportar cómodamente aceleraciones de 1 a 1,5 m/s2 y que lo más importante es evitar cambios bruscos de la aceleración. Por ejemplo: un ascensor de una velocidad nominal de 2,5 m/s ha de ser capaz de alcanzar ésta y volver a pararse en un tiempo de 5,7 s y en un recorrido no mayor de 7m con una aceleración máxima de entre 1 y 1,5 m/s2. Naturalmente, para velocidades mayores, los tiempos y los recorridos son proporcionalmente mayores.
La velocidad de un ascensor de tensión variable en plena marcha no debería variar en ± 5% bajo cualquier carga, puesto que la tendencia a perder velocidad con los aumentos de carga y viceversa, puede corregirse fácilmente mediante una reducción o un aumento, según el caso, de la intensidad del campo del motor.
Sistemas de mando
Evolución
En los primeros ascensores movidos por arietes hidráulicos o máquinas de vapor, el medio de mando era una cuerda de cáñamo que colgaba a lo largo de todo el hueco y permitía actuar una válvula en el sótano. Para subir los usuarios tenían que tirar de la cuerda hacia abajo, con el fin de abrir el paso del vapor o el agua de la máquina motriz. La cuerda pasaba por agujeros estrechos en la plataforma y el techo de la cabina y llevaba en ambos extremos del recorrido bolas de seguridad. Cuando el ascensor se acercaba a las plantas extremas, la cabina arrastraba la cuerda a través de la bolas citadas, lo que producía la parada del ascensor.
Después de la introducción de la electricidad en los ascensores, se dispuso de palancas y manivelas en la cabina, que movidas hacia un lado o hacia otro pondrían en marcha en el sentido correspondiente, y lo pararía al volver a la posición central.
Con los ascensores eléctricos se introdujeron varios dispositivos, como cerraduras controladas para las puertas de la planta y la cabina, que aumentaban mucho la seguridad del pasajero y hoy están prescritas por ley. La cerradura controlada impide que un ascensor se ponga en marcha, si una puerta no estuviese cerrada.
Botonera
Mando automático simple
Utilizado mayormente entre los años 1900 y 1930.
El mando automático simple necesita un botón de llamada en cada planta y una serie de botones de mando, uno por cada planta, en la cabina. El ascensor puede ser llamado desde cualquier planta a condición de que esté desocupado y todas las puertas cerradas.
Después de llegar a la planta del usuario éste abre las puertas, sube, las cierra y tiene el ascensor a su entera disposición. Esta forma de mando vale únicamente para tráfico ligero; el ascensor atiende únicamente una sola llamada por vez y el próximo usuario debe esperar a que la cabina esté libre para volver a ocuparla.
El mando automático simple aún está en uso y es adecuado para edificios de tráfico ligero.
Mando semiautomático
La necesidad de una mejora del mando para ascensores rápidos era evidente y provocó la introducción del mando llamado semiautomático. Este emplea una botonera en la cabina con pulsadores para cada planta, en la que el ascensorista registra las plantas de destino de los pasajeros y además una palanca o un botón para poner el ascensor en marcha. La aceleración, la orden de parar en las plantas registradas, la deceleración y parada se realizan automáticamente. De la misma forma automática responde el ascensor a las llamadas desde las plantas.
El mando semiautomático fue el elegido para la instalación en todos los edificios famosos entre los años 1925 y 1940.
Mando colectivo
La demanda por un servicio mejor del que el mando automático simple podía prestar, condujo al desarrollo del mando colectivo y al empleo de puertas automáticas.
El mando colectivo, es un sistema que admite múltiples llamadas, atiende en un viaje las de una dirección, invierte el sentido y sirve las de otra dirección en el viaje de vuelta.
La mayoría de los mandos colectivos son también selectivos y precisan en cada planta un botón de llamada para subir y otro para bajar. La cabina responde al ascender sólo a llamadas de subida, y al descender sólo las de bajada, dejando todas registradas hasta el momento de servirlas.
Un mando automático implica puertas automáticas con dispositivos especiales para evitar que puedan golpear a los usuarios. Los primeros ascensores tenían aún puertas de accionamiento manual.
Los operadores eléctricos abren las puertas automáticamente, las mantienen abiertas, durante algún tiempo( que debe ser ajustable) y vuelven a cerrarlas.
Si los cantos de las puertas, al avanzar, tocaran a una persona u otro obstáculo, ha de actuar algún dispositivo sensible, como listones de seguridad, produciendo la reapertura inmediata de las puertas para volver a cerrarlas después de algún tiempo.
En la actualidad el mando colectivo selectivo se emplea en edificios de apartamentos y otros de tráfico ligero, frecuentemente dotado de funciones, como reenvío automático, que hace retornar la cabina al vestíbulo después de terminado el servicio, dispositivos que independizan la cabina de las llamadas a fin de permitir transporte de cargas especiales y servicio de emergencia.
Mando automático integral
Alrededor del año 1949 apareció el mando automático integral, que produjo la eliminación total del ascensorista.
El primer ascensor de esta clase lo instaló la Otis Elevator Company en un edificios de oficinas.
Se introdujo el “detector electrónico” para la protección de las puertas y se desarrollaron diversas variantes de pesacarga y sistemas de protección.
Pesacarga electrónico
El detector electrónico tiene varias funciones. Los cantos de las hojas de las puertas están dotados de un campo electrónico prominente que al sufrir una perturbación, da la señal de reabrir. Para ello no hace falta que las puertas toquen a un pasajero u otro objeto.
La antigua función del ascensorista de contar los pasajeros, se cumple ahora con contactos pesacargas.
Con el fin de evitar sobrecargas se establecieron restricciones que limitaban el área útil de la cabina en proporción a la carga nominal.
Este sistema logró lo que otros no habían logrado hasta entonces, conseguir la aceptación masiva de los usuarios de un mando sin ascensorista.
Algunas modernizaciones
Dispositivos anti-robo
Los dispositivos ANTI-ROBO para ascensores ofrecen tranquilidad y un mejor control del edificio. El usuario autorizado digita sobre un teclado el código de su piso dentro de la cabina, el sistema lo reconoce inmediatamente, permitiendo al ascensor dirijirse únicamente al piso solicitado, evitando de esta manera el tránsito de individuos ajenos al edificio en momentos en que la seguridad es prioritaria.
Magnetorruptor
Magnetorruptor
El magnetorruptor INMAG2 pertenece a una nueva generación de elementos de hueco adecuados para comunicar mediante imanes cerámicos la posición en movimiento y parada del ascensor. Funciona por discriminación de polaridad de campo. Control inteligente y reducción virtual de imanes. Sistema de detección de errores y averías.Sensores magnéticos electrónicos (vida ilimitada). No le afecta la acumulación de suciedad. Rápida colocación de los imanes. Totalmente programables.
Consideraciones acerca de una buena instalacion y diseño de un ascensor
El coste total de un ascensor, incluidos los costes directos de su instalación y mantenimiento y los indirectos por el espacio que ocupan, es demasiado alto como para tolerar una instalación ineficiente. Los ascensores deben ser situados, dispuestos y diseñados para prestar el servicio necesario con una mínima inversión. Ascensores ineficientes pueden causar pérdidas incalculables de tiempo productivo de sus usuarios.
Tamaño de cabina
El área de la cabina o la plataforma en la que los usuarios deben viajar ha de ser suficientemente amplia para acomodar a los pasajeros sin aglomeración molesta y para permitir a cada usuario un acceso fácil desde y hacia las puertas.
Una persona normal necesita un área de unos 0,19 m 2 para poder sentirse confortable . Sin embargo los pasajeros pueden amontonarse hasta ocupar un área de 0,14 m 2 para hombres y 0,1 m 2 para la mujer (esto ocurre en horarios pico donde los usuarios cargan el ascensor a razón de 0,12 m 2 cada uno).
Carga Nominal
Kg.
Área cabina
m 2
Ancho/Profundidad
Pasajeros
promedio
900
2,12
1,70/1,25
10
1125
2,56
2,05/1,25
13
1350
2,98
2,05/1,45
16
1575
3,34
2,30/1,45
19
Figura A
El espacio medio por pasajero implica que la capacidad del ascensor se disponga con dimensiones óptimas para el acomodo de los usuarios. Una disposición adecuada permite que los usuarios formen filas y columnas, conduce a dimensiones de cabina óptimas.
Figura B
En la figura A mostramos una correcta disposición de la cabina debido a que se puede notar como un pasajero ubicado al fondo de la cabina tiene lugar suficiente para salir del ascensor entre los de adelante.
En la figura B se ve claramente que cambiando el ancho y la profundidad de la cabina el número de filas dificulta el eventual egreso de un pasajero del fondo.
Tales complicaciones causan pérdidas de tiempo en cada parada, que se acumulan durante una vuelta completa del ascensor y reducen seriamente su eficiencia.
Disposición de las puertas
Puerta de una hoja
Puerta de apertura central
La puerta más eficiente es la que abre y cierra en un tiempo mínimo y permite entrar y salir de la cabina a 2 personas simultáneamente. También ha de ser razonablemente económica y adaptable a los tamaños de las cabina preferibles. La puerta de apertura central de 1,06 m de luz cumple estos requisitos y es la más empleada para ascensores de alta calidad; es suficientemente ancha para permitir el ingreso simultáneo de dos personas, puede adaptarse a una cabina de 2,05 ó 2,1m de ancho y abrirse en algo más de un segundo. La velocidad de cierre ha de estar por debajo del valor que corresponda al límite de 1kpm impuesto a la energía cinética. Como cada hoja representa la mitad del peso total de la puerta y la distancia a recorrer es solamente la mitad de la luz la puerta puede cerrarse en algo más de dos segundos sin pasar el límite de energía cinética antes mencionado.
Puertas de luces inferiores a 1,06 m deben considerarse aptas para el paso de solamente una persona, porque resulta muy difícil que dos puedan cruzarse en la luz; la consecuencia es que un pasajero que salga impide la entrada simultánea de otro, retrasando así la partida del ascensor.
A menudo se necesitan puertas de mayor luz para instalaciones especiales, como la de 1,22 m para ascensores de hospitales, donde es necesario un paso fácil de la camilla.
Para edificios de apartamentos se impone por razones económicas la puerta corredera de una hoja.
Alumbrado y señales
El interior de la cabina ha de estar bien iluminado. La pisadera debe tener una iluminación de por lo menos 60 lux, porque los desniveles de parada del ascensor pueden representar un peligro de enganche para los pies.
Indicadores de nivel
Conviene informar al usuario que esté esperando en un acceso, del sentido de marcha que tomará el ascensor a partir de ese acceso, de modo de que éste se prepare a abordarlo cuando llegue en el menor tiempo posible.
Cuando varios ascensores sirvan a un acceso esto se torna indispensable.
El sistema más eficiente consiste en instalar indicadores luminosos (direccionales) encima o cerca de cada puerta, que indiquen al usuario cual será el próximo ascensor que pare en un acceso y en que dirección partirá.
Botones que se iluminen cuando sean pulsados, informan al usuario que su llamada ha sido registrada.
Posicionador por síntesis de voz
El pasajero, una vez dentro de la cabina, debe encontrar facilidades para marcar la planta a la cual quiere ir y enterarse con adelanto cuando llegue ha ella. Por eso los botones de mando han de estar situados de forma que los usuarios puedan pulsarlos con facilidad y rapidez al entrar en la cabina siendo el emplazamiento lateral y contiguo a la puerta el mejor.
También se precisa un dispositivo que indique la posición del ascensor bien visible para todos los pasajeros, especialmente en edificios de mucho tráfico.
El posicionador por síntesis de voz indica la posición de la cabina por medio visual y auditivo, en cinco diferentes idiomas, pudiendo seleccionar dos de ellos simultáneamente. Admite mensajes publicitarios.
Posicionales en el dintel de la puerta, se combinan a menudo con informaciones útiles sobre cada planta en edificios de oficina u hospitales.
Ubicación del ascensor en el edificio
Los ascensores deben tener fácil acceso y estar centralizados.
El centralizar los ascensores en un edificio permite que todas las áreas de cada planta tengan aproximadamente la misma facilidad de acceso a los ascensores, que de estar dispuestos en un extremo, perjudicarían al extremo opuesto.
La experiencia ha demostrado que la distancia a cubrir andando desde los ascensores hasta la habitación más alejada no debe pasar nunca de 60 m, con un máximo preferible de unos 45 m.
Si un edificio requiere más de un ascensor, todos ellos han de formar un grupo. Ascensores dispersos en diferentes partes de un edificio tienen serias desventajas y resultan generalmente insatisfactorios.
En instalaciones individuales, el usuario que acaba de perder el ascensor, tiene que esperar hasta que éste vuelva. Con dos o más ascensores en un grupo y con ayuda de una buen sistema de mando, el tiempo de espera se reduce a la mitad, a un tercio o menos, según el número de ascensores.
Espacio necesario para el ascensor
La necesidad de lograr que una cabina viaje con suavidad y seguridad por un hueco impone ciertos requisitos a la estructura del edificio.
Cada ascensor deberá tener guías que mantengan en un camino exactamente vertical y que sean capaces de servirle de soporte, si por cualquier razón su funcionamiento se hiciese inseguro.
Esta última situación produce el accionamiento del paracaídas que es un dispositivo instalado debajo de la plataforma, que frena la cabina y la aferra a las guías, en caso de que alcance una velocidad excesiva en el viaje de bajada. Es obvio imaginar entonces que el proceso de frenar un ascensor de un peso muerto de unas tres o cuatro toneladas con una carga de pasajeros de 1000 a 2000 kg que viaje a una velocidad de varios metros por segundo, dejándolo clavado en las guías apoyadas en la estructura, requiere perfiles de guía de tamaño considerable, y por consiguiente el espacio necesario para ellas.
Soporte de guías
Las guías tienen que asegurarse mediante soportes o fijaguías.
Estas se sueldan por el fabricante del ascensor a las vigas de la estructura o, en caso de construcciones de hormigón se reciben mediante tacos insertos por el constructor según indicaciones del suministrador del ascensor.
La distancia vertical entre los fijaguías es crítica y puede afectar al tamaño del perfil a utilizar. La guía se dimensiona normalmente de forma que una fijación en cada planta sea suficiente a condición de que no disten más de unos 3,6 m. Si existen distancias mayores han de preverse vigas adicionales en la estructura o reservarse espacios adicionales mayores con el fin de poder colocar refuerzos a las guías para aumentar su rigidez. Esto puede requerir un aumento del ancho del hueco de 50 a 80 mm, puesto que ese espacio no debe ganarse mediante la reducción del ancho de la cabina.
Cabina
La cabina ha de ser de construcción cerrada, porque en su interior debe crear una sensación acogedora. En ascensores de alta calidad, la cabina está completamente aislada, tanto contra ruidos como contra vibraciones de los elementos que la soportan. Este aislamiento que también requiere espacio, se consigue mediante tacos de goma. La cabina está abrazada por una estructura llamada estribo, que ha de ser capaz de soportar la acción del paracaídas, así como las fuerzas de aceleración del ascensor y de soportar el peso de los dispositivos que mueven las puertas.
Esto implica que el estribo sea muy robusto, lo que a su vez requiere peso y espacio.
Los accesos al ascensor en las plantas están protegidos por puertas. Estas deberán ser resistentes al fuego y capaces de aguantar las llamas de un incendio durante varias horas. También deben garantizar por un lado el cierre seguro, de modo que sea imposible abrirlas cuando el ascensor no se encuentre frente a ellas y por otra su apertura automática tan pronto como la cabina esté nivelando en la planta.
En un ascensor a tracción el peso de la cabina y una parte del de los pasajeros ( normalmente cerca del 40%) está balanceado por un contrapeso que se mueve en dirección opuesta a la cabina. Las guías del contrapeso suelen montarse detrás de la cabina aunque aveces en disposiciones especiales el contrapeso va a un lado. Si el contrapeso pudiera tener una altura ilimitada, sería posible hacerlo tan delgado como se quiera, poro este no debe ser mucho mayor a la cabina, para no tropezar en los extremos del hueco, hace falta un espacio considerable para las pesas de hierro fundido.
Holguras
Aparte de los requisitos de espacio mencionados, hace falta un determinada holgura entre la puerta de la cabina y las de los accesos. Como se puede ver en las instalaciones existentes, la distancia entre la pisadera de la cabina y las de los accesos es de 20 a 40 mm. Esta holgura es imprescindible para facilitar el movimiento de la cabina. De forma similar hay que dejar una holgura de unos 50 mm entre el contrapeso y la cabina, y entre aquel y la pared del hueco.
Un ascensor ha de moverse en toda la altura del hueco en una linea completamente vertical. En caso contrario se desgastarían rápidamente las rozaderas que guían la cabina en sus extremos inferior y superior y se producirían vaivenes desagradables para los pasajeros. Los edificios no suelen estar completamente a plomo, desplomes de hasta 20 mm en estructuras de hierro y de hasta 40 mm en construcciones de hormigón son frecuentes. Los fabricantes de ascensores exigen para el hueco un desplome mínimo de ± 25 mm, lo que quiere decir que admiten una diferencia de plomo máxima de 50 mm entre las paredes frontales y las laterales desde el foso hasta el techo del hueco.
Los planos de montaje han de incluir esa tolerancia de ±25 mm para desplomes en ambos ejes del hueco.
Profundidad del foso
Para ascensores de tracción
Cuando un ascensor está parado en una planta, algunos elementos de la cabina están por debajo del piso y otros por encima del dintel de la puerta de acceso. Debajo del piso de la cabina está la plataforma, una estructura de acero, formada por angulares con un cuerpo de madera. En instalaciones de calidad, la plataforma se apoya en tacos de goma o en un marco antisonoro. Un método aceptable de medir la carga en la cabina consiste en aprovechar la compresión de aquellos tacos de goma para actuar varios microcontactos conforme al aumento de la carga en la cabina. El conjunto de plataforma y sistema aislante se apoya en el puente inferior del estribo, que también incluye el paracaídas que frena y sujeta la cabina en las guías, si pasara de la velocidad límite durante la bajada. El referido puente ha de absorber también las fuerzas de un posible impacto contra los amortiguadores instalados en el foso.
Cuando el ascensor se detiene en el acceso más bajo, ha de quedar aún una distancia de unos 80 mm entre el puente del estribo y los amortiguadores. Estos tienen la tarea de parar la cabina en el caso de que por cualquier causa, se pasase a velocidad nominal del acceso más bajo. Los amortiguadores absorben la energía cinética del ascensor y lo detienen dentro de su recorrido de compresión. La parada no resulta suave, pero la deceleración se mantiene en límites bien soportables. Los amortiguadores no se proyectan para absorber el impacto de la cabina en caída libre, porque esto es la función del paracaídas.
La profundidad del foso incluye por o tanto el espacio requerido por la cabina, la holgura entre estribo y amortiguadores y la altura total de estos. Hasta velocidades normales de 1 m/s inclusive, es factible emplear amortiguadores de resorte. Para velocidades por encima de 1 m/s han de instalarse amortiguadores de aceite. La altura y carrera de un amortiguador son una función de la velocidad y están definidas en el reglamento de Seguridad Norteamericano. La profundidad necesaria para fosos típicos varia entre 1,5 hasta 5 m y aún más para velocidades muy altas.
Para velocidades mayores de 3,5 m/s se admite una reducción de la carrera de los amortiguadores, si se adoptan medidas adicionales de seguridad. Una de ellas consiste en asegurar que se aplique el freno del ascensor, en caso de que la cabina siga viajando a plena velocidad a una distancia determinada del foso. Por ejemplo, si un ascensor de 3,5 m/5 de velocidad que necesita un recorrido de unos 6,1 m para decelerar y parar, mantuviese su velocidad nominal aún a una distancia de 4,6 m del foso, se aplicaría automáticamente el freno que lo deceleraría de forma que un amortiguador con menor carrera podría detenerlo. Cuando un ascensor topa contra los amortiguadores y éstos están completamente comprimidos, el contrapeso alcanza su posición más alta. Hay que prever suficiente holgura encima de él, para evitar el peligro de un choque contra el techo del hueco. De forma similar han de instalarse en el foso amortiguadores para el contrapeso, que tengan una carrera parecida a los de la cabina. También hay que prever una holgura adecuada entre el contrapeso en su posición más baja y los amortiguadores. Dicha holgura debe incluir una reserva para el alargamiento paulatino de los cables de tracción, que siempre se produce en el curso de los años del funcionamiento del ascensor, a fin de evitar que el contrapeso vaya aproximándose demasiado a los amortiguadores, lo que obligaría a cortar los cables. Se puede suponer que dicho alargamiento no superara normalmente del 0,15 % de la longitud de los cables.
Aparte de los amortiguadores, el foso a menudo debe dar cabida a un dispositivo tensor de los cables de compensación, que son cables atados en los extremos inferiores de la cabina y contrapeso, y tienen la función de equilibrar los cables de tracción que se desplazan, durante un viaje completo.
En edificios muy altos o cuando los ascensores son de velocidad muy elevada, este mismo dispositivo se emplea también para mantener la cabina y el contrapeso unidos por la parte inferior del hueco, de forma que el paracaídas, al actuar, decelere la masa de ambos. Con esto se evita que el contrapeso pueda dar un salto, cuando el paracaídas frene la cabina con una deceleración mayor de 9,8 m/s2. Este sistema, que se conoce bajo el nombre de “compensación atada” o compensación “unemasas”, ha de ser capaz de resistir tirones muy fuertes de los cables hacia arriba.
En ascensores de velocidad reducida los cables de compensación pueden sustituirse por una cadena que lleve una cuerda enhebrada en sus eslabones. La cuerda tiene la función de amortiguar el tintineo que produce normalmente una cadena al ser movida. Esta situación está limitada a velocidades inferiores a 1,75 m/s; en los casos en que el ruido de una cadena no importe mucho, ésta puede emplearse hasta velocidades de 2.5 m/s.
Al definir la profundidad del foso han de tenerse en cuenta aún otras consideraciones. Los cordones de maniobra que cuelgan entre la cabina y un punto del hueco cerca de la mitad del recorrido y conducen la corriente eléctrica para todos los dispositivos y señales de la cabina, han de pasar por el foso sin entrar en contacto con los elementos montados allí, con el fin de evitar rozamientos y los consiguientes fallos. También hay que instalar en el foso un dispositivo para tensar el cable del limitador, que controla la aplicación del paracaídas.
El plano de montaje completo del foso debe comprender todos los dispositivos que necesite el ascensor, prever espacio suficiente para un recorrido de seguridad adecuado e indicar la resistencia necesaria para soportar los impactos que puedan producirse. Estos impactos comprenden los que ejercen las guías al actuar el paracaídas, los que sufren los amortiguadores en el caso de chocar la cabina y el tiro hacia arriba de la compensación atada caso de actuar el paracaídas. Todas estas reacciones deben estar reflejadas en el plano de montaje establecido por el ingeniero consultor o por el fabricante.
Altura del techo del hueco
Es necesario prever espacio por encima de la cabina, cuando ésta se encuentre a nivel del acceso más alto, de forma similar como en el foso. Encima de la cabina se hallan el dispositivo que acciona las puertas y el puente superior del estribo. Además ha de quedar espacio para el ventilador y los aparatos para nivelar la cabina y suficiente holgura vertical hasta el punto más bajo del techo del hueco. Que puede ser una viga de soporte de la máquina o una polea de desvío de los cables hacia el contrapeso. Si un ascensor al subir sobrepasa el último acceso, ocurren varias cosas. Primero topa el contrapeso en los amortiguadores y los comprime.
Si el ascensor marcha a velocidad considerable, la cabina dará un salto. En el caso de que alguien esté trabajando encima de la cabina, necesita un espacio para agacharse y no dar contra el techo del hueco. Los Reglamentos exigen para ello un mínimo de 0,6 m. Todo esto se suma y representa el recorrido superior de seguridad. Esto conduce a que la distancia entre el nivel del acceso más alto y el piso del cuarto de máquinas llegue de 6 hasta 9 m y más.
Cuarto de máquinas
Lo normal es situar la maquinaria de un ascensor justamente encima del hueco. En algunas aplicaciones especiales de ascensores eléctricos las máquinas se instalan al lado, debajo o detrás del hueco o en otro sitio, a condición de que esté cerca del hueco. En ascensores hidráulicos el cuarto de máquinas puede alejarse del hueco a costa de la correspondiente tubería para llevar el aceite desde la bomba al ascensor y viceversa.
Los requisitos de espacio varían según las características de la maquinaria de cada fabricante. La maquinaria depende de la velocidad y el mando de un ascensor, pero incluye, en esencia, lo siguiente: la máquina de tracción, un cuadro de maniobra eléctrico, un limitador para gobernar el paracaídas un grupo convertidor para los ascensores de tensión variable, un dispositivo selector de las plantas para ascensores que sirvan a muchos accesos y un cuadro de aparatos eléctricos para el mando combinado de un grupo de dos, tres o más ascensores.
Algunos fabricantes incorporan los elementos de mando del grupo en los cuadros particulares de cada ascensor. Los grupos de seis u ocho ascensores para edificios de oficina necesitan a menudo dos cuadros de mando debido a su complejidad.
Aparte del equipo necesario para los ascensores (ningún elemento ajeno a ellos debe situarse en el cuarto de máquinas) ha de instalarse una acometida de fuerza para cada ascensor. También hay que prever alumbrado y ventilación, esta última capaz de eliminar el calor producido por el funcionamiento de las maquinas y de mantener una temperatura razonable por debajo de los 37 °C.
Debe asegurarse un fácil acceso al cuarto de máquinas. Los mecánicos tienen que conservar el equipo y recambiar a veces alguna pieza. Para facilitar las reposiciones han de preverse trampillas y vigas con diferenciales. Aunque en cuartos de máquina pequeños de un solo ascensor el ingenio del operario puede ser suficiente para efectuar los recambios, la instalación de facilidades ahorra tiempo y dinero. Hay que prever espacio libre alrededor de todos los elementos que comprendan aparatos eléctricos, conforme a los requisitos del Reglamento Eléctrico Nacional y las prescripciones locales. Conviene reservar los espacios libres necesarios para el desmontaje de los inducidos de las máquinas de corriente continua.
Ascensores Hidráulicos
Estos ascensores precisan el hueco únicamente para la cabina, puesto que no tienen contrapeso. No requieren de un cuarto de máquinas encima del hueco, pero si un espacio para la bomba, los dispositivos de maniobra y la tubería desde la bomba al hueco. El foso debe prestar servicio para los soportes del cilindro con su émbolo y para alojar los amortiguadores. En áreas donde existan aguas subterráneas, hay que prever un pozo impermeable y sujetar el cilindro bien.
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