Criterios de Elevador de Carga

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CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

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CAPÍTULO III

CRITERIOS PARA EL DISEÑO DEL APARATO ELEVADOR DE CARGA

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3.1 EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE LOS DIFERENTES ELEVADORES UTILIZADOS PARA LA ELEVACIÓN DE CARGA. De los sistemas de elevación de cargas utilizados comúnmente se ha

de evaluar y seleccionar los más usados en la actualidad. Los cuales son los

siguientes:

3.1.1 ELEVADORES HIDRÁULICOS

Estos elevadores son de corto recorrido, puede emplearse equipo

hidráulico para producir el ascenso y descenso. La cabina descansa encima

de un émbolo o pistón, que se desplaza dentro de un cilindro a presión. El

aceite sirve como fluido de presión y es suministrado por medio de una

bomba de desplazamiento positivo accionada por un motor y movida por un

sistema de control hidráulico-eléctrico.

Los elevadores hidráulicos presentan ciertas ventajas con respecto a

los elevadores mecánicos: son más simples y económicos. La cabina y su

estructura descansan sobre el émbolo hidráulico que los hace subir y

descender. No hay cables de alambre, ni equipo superior. No se necesitan

seguros de la cabina o limitadores de velocidad, ya que la cabina y su carga

no pueden descender a mayor velocidad de la normal. La velocidad del

elevador es lenta, así que solo se necesitan resortes fuertes como

parachoques ( Véase Figura 2.6 ).

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Tabla 3.1: Ventajas y desventajas de los elevadores hidráulicos.

Ventajas Desventajas

No requiere de sala de máquinas. Alto costo de operación.

Son muy económicos. Continúo y complejo mantenimiento.

No se emplean dispositivos de

seguridad ni cables de suspensión. Alto nivel de diseño.

Guiadores de Cabina

Cabina

Tanque Hidráulico, Bomba y Válvula Controlador

Émbolo

Cilindro

Fig. 2.6 Elevador Hidráulico.*

*Fuente: http://desreg.jku.at

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3.1.2 ELEVADORES ELÉCTRICOS

Los componentes de una máquina motriz eléctrica incluyen un motor

eléctrico, un freno, un eje motriz movido por el motor, una polea motriz o un

tambor de arrollamiento y engranajes. El freno funciona mediante fricción

sobre el eje motriz para disminuir o detener el movimiento de una cabina. El

movimiento del cable de izar es controlado por la polea motriz o por el tambor

enrollado, alrededor del cual se enrollan los cables.

Las máquinas de tracción se emplean por lo general para elevadores

eléctricos y tienen un motor conectado directamente en forma mecánica a

una polea motriz, con engranajes intermedios o sin estos, mantienen y

controlan el movimiento de la cabina mediante la fricción entre los cables de

traccion y la polea motriz. También llamada una polea de tracción, esta rueda

tiene ranuras en su corona metálica para el agarre de los cables ( Véase

Figura 2.1).

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Fig. 2.1 Instalación de un elevador eléctrico.*

* Fuente: www.revistabit.cl/pdf

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Tabla 3.2: Ventajas y desventajas de los elevadores eléctricos.

Ventajas Desventajas

Alta seguridad. Significativos costos de construcción y

adquisición de partes que lo conforman.

Buena adaptación. Generación de ruido y vibraciones en la

sala de máquinas.

Fácil mantenimiento. Alto nivel de diseño.

Bajo costo de operación.

Buena durabilidad.

Tiempo de proceso aceptable.

3.1.3 ELEVADORES DE CREMALLERA Y PIÑÓN

Estos elevadores son frecuentemente utilizados para la elevación de

cargas y personal en obras de construcción. Está compuesto por una gran

estructura desmontable en la cual un motor eléctrico de gran capacidad

genera el movimiento a un sistema de engranajes en el cual el piñón realiza

su recorrido sobre la cremallera efectuando de esa manera el movimiento

vertical de la cabina (Véase Figura 3.1).

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Fig. 3.1 Mecanismo de cremallera y piñón.*

Tabla 3.3: Ventajas y desventajas de los elevadores de cremallera y piñón.

Ventajas Desventajas Bajo impacto ambiental Seguridad moderada.

Traslado portátil. Durabilidad relativa al ambiente.

Esporádico mantenimiento. Desgaste de los dientes de piñón y

cremallera.

Bajo costo de operación. Motor eléctrico robusto.

* Fuente: www.ascensores-servas.com

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3.2 SELECCIÓN DE LA ALTERNATIVA DE DISEÑO

En función de establecer una valoración de las principales propuestas

de dispositivos empleados para la elevación de cargas, se tomarán en cuenta

algunas variables de importancia con el fin de seleccionar la más

conveniente para el diseño.

Tabla 3.4: Variables de evaluación.

Variable Interpretación

Adaptabilidad

Variable que involucra la ergonomía, manejo y la aceptación del

ambiente, esto involucra la capacidad del equipo para soportar y

adaptarse a las condiciones del medio ambiente (temperatura, presión,

humedad, espacio y otros)

Operación y proceso

Característica que corresponde al accionamiento y manipulación de los

equipos (máquina tractora) o sistemas durante el proceso y el tiempo

necesario para el traslado de la carga.

Seguridad Variable que evalúa el posible riesgo de generar accidente por falla o

daño de alguna de sus partes o sistemas.

Mantenimiento Capacidad para admitir con facilidad la reparación y conservación de

sus partes o sistemas

Durabilidad Se hace referencia a la estimación de vida del equipo con relación a sus

parte o sistemas.

Ruido y vibraciones Generación de sonido y vibraciones que perturbe la ejecución de

trabajos en los alrededores de la sala de máquinas

Costo Estimación de los posibles gastos involucrados en la construcción,

operación y mantenimiento de la alternativa.

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Se empleará para la evaluación de las variables tres (3) niveles: Alto,

Medio, Bajo, tomando el valor de Bajo para las condiciones menos favorables

y el valor de Alto para las condiciones más favorables de cada una de las

variables. La calificación está basada en las ventajas y desventajas

presentadas por cada propuesta de las tablas anteriores. La tabla 3.5

presenta la evaluación de cada una de las variables para cada alternativa.

Tabla 3.5: Evaluación de las propuestas de diseño.

ELEVADOR HIDRÁULICO

ELEVADOR ELÉCTRICO

ELEVADOR DE CREMALLERA Y

PIÑÓN VARIABLE

Propuesta Nº 1 Propuesta Nº 2 Propuesta Nº 3

Adaptabilidad Alta Alta Media

Operación y proceso Baja Alta Baja

Seguridad Media Alta Baja

Mantenimiento Alta Alta Baja

Durabilidad Media Alta Baja

Ruido y vibraciones Baja Alta Media

Costo Baja Alta Baja

En función a la tabla 3.5 se observa que la propuesta mas viable es la

N° 2, propuesta que satisface y se adapta a las exigencias del trabajo,

facilidad de operación, sencillo mantenimiento, alta seguridad para los

usuarios (operario calificado), período de vida útil aceptable. Finalmente y

tomando en cuenta la evaluación se empleará como modelo para el Diseño

y animación de un elevador para los desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal el sistema de elevación de cargas N° 2: El

Elevador Eléctrico

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3.3 DESCRIPCIÓN

El elevador eléctrico consta de una cabina construida con láminas de

acero inoxidable, conjuntamente un bastidor construido con perfiles IPN (tipo

de sección) de acero laminado. Este bastidor está suspendido por cables

metálicos que se conectan directamente al bastidor del contrapeso; pasando

por las poleas de tracción y de desvío respectivamente. Posee cuatro perfiles

de sección T que actúan como guías de los patines de deslizamiento tanto de

la cabina como del contrapeso, sistema de limitador de velocidad y

paracaídas, y una máquina tractora que origina el movimiento a través de un

motoreductor que transmite a las poleas el trabajo necesario de ascender y

descender la carga de trabajo.

3.3.1 FUNCIONAMIENTO

Al energizar la máquina tractora y programar el control de mando de el

elevador, este ya se encuentra en la disposición de subir y bajar con las

diferentes cargas que se le vayan agregando desde cada uno de los pisos

hasta la planta baja con una velocidad nominal del carro de 1 m/s ( según el

código nacional para montacargas es recomendable el programar la

velocidad nominal del elevador de carga igual o menor a 1 m/s).

3.3.2 CONSIDERACIONES GENERALES

El elevador se divide en 7 partes fundamentales:

Estructura de la Cabina

Estructura del Contrapeso

Cables de Suspensión

Sala de Máquinas y poleas

Dispositivos de Seguridad

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Guías y Guiadores

Control de Mando

3.4 DIMENSIONES GEOMÉTRICAS DEL ELEVADOR

Hoy en día se encuentra estandarizado el 70% del diseño de

elevadores para el transporte vertical de pasajeros y carga, lo que significa

que se basa en variaciones simples de un elevador prototipo. Por lo que los

diseñadores deben concentrar sus esfuerzos en la dificultad del 30% restante

de los diseños no estándar.

Se requiere diseñar un elevador con una capacidad de 500

Kilogramos, para ello debemos tener presente un conjunto de

especificaciones que contiene:

- Una descripción técnica del edificio implicado, que especifique sus

dimensiones, las características del hueco de ascensor, entre otros.

- Una lista de requisitos del cliente sobre el elevador, tales como: carga

nominal ha ser transportada, velocidad, instalaciones de la cabina, entre

otros.

Los elevadores son un complejo sistema estructural, mecánico

eléctrico. Por lo que se hace necesario hacer uso de la normativa regional y

normativas internacionales con el fin de lograr una selección cuidadosa de

cada uno de los componentes.

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3.4.1 ESTRUCTURA DE LA CABINA Según el Código Nacional para Elevadores de Pasajeros y Carga de la

norma COVENIN 621-4:1995 se establece lo siguiente:

- La cabina deberá estar totalmente cerrada por paredes, pisos y techos de

superficies llenas, tendrá solamente aberturas para el acceso normal de los

usuarios, salidas de emergencia y para ventilación.

- El conjunto constituido por las paredes, piso y el techo deberá tener la

solidez suficiente para resistir los esfuerzos producidos por el funcionamiento

normal del elevador, por la aplicación y destraba del paracaídas o por el

impacto del carro contra sus amortiguadores.

- Las paredes, piso y techo externos deberán estar constituidos por láminas

de acero.

- Las paredes de la cabina tendrán una resistencia mecánica y una rigidez

tales que no sufran deformación permanente al aplicarles en cualquier punto

de 299,22 N (30 Kgf) uniformemente distribuida sobre una superficie de 500

mm2.

Las dimensiones de la cabina se fijarán tomando como referencia las

dimensiones de los contenedores plásticos de residuos existentes en el

mercado (Véase Figura 3.2). De manera que estos puedan ser transportados

por el personal de mantenimiento hasta el área de recolección primaria en

cada piso del edificio sin ninguna dificultad y el operario de turno del elevador

los ingrese al mismo y efectúe el traslado de los desechos desde el área de

recolección primaria hasta el área de recolección final.

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Fig. 3.2 Contenedor Plástico de Residuos.*

Dimensiones del Contenedor de Residuos:

Tabla 3.6: Especificaciones de contenedor de 2 ruedas CR.120.

Volumen 120 Lts.

Peso en Vacío 9.6 Kg.

Peso Máximo Lleno 60 Kg.

Profundidad 0.55 m

Ancho 0.48 m

Alto 1.01 m

Dimensiones del interior de la Cabina:

Tabla 3.7: Dimensiones de la cabina.

Profundidad 1.5 m

Ancho 1.3 m

Alto 2.25 m

Área útil 1.95 m2

Carga nominal del elevador = 500 Kg. Peso promedio de un operario = 85 Kg. Carga a transportar = 4 contenedores de residuos + Operario

*Fuente: www.alquienvas.com/cat/cont2

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Carga a transportar = (4 x 60 Kg. + 85 Kg.) = (240 Kg. + 85 Kg.) = 325 Kg.

Según la norma COVENIN 621-4:1995 se debe disponer en el interior

de la cabina, en un lugar visible, una placa de identificación con las

siguientes indicaciones:

- Carga nominal en Kilogramos.

- Área útil de la cabina

- Número máximo de pasajeros

El interior de la cabina estará provisto de estantes removibles en caso

de que se requiera el transporte de desechos peligrosos en recipientes

especiales.

3.4.2 ESTRUCTURA DEL BASTIDOR Y PLATAFORMA DE LA CABINA

- El bastidor está compuesto fundamentalmente por cuatro parantes unidos a

cuatro travesaños, dos superiores y dos inferiores, los cuales forman el

cuadro rígido.

- El centro de gravedad del carro está aproximadamente en el plano medio

longitudinal del bastidor.

- El bastidor del carro y la plataforma, según la norma COVENIN 621-

4:1995, será construido con perfiles de acero laminado. Las uniones

atornillables también serán de acero y deberán cumplir con lo estipulado en

las normas venezolanas COVENIN 1313 y 1314.

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- La construcción del piso de la plataforma ha de ser acero inoxidable, ya que

es el material más indicado para en este tipo de instalaciones con estricto

control sanitario.

- El bastidor del carro y del contrapeso están suspendidos directamente a los

cables de tracción por intermedio de tensores de 3/8” (9.5 mm.), el cual se

encuentra apernado a una placa de acero.

- Los máximos esfuerzos admisibles para los aceros empleados en el

bastidor, la plataforma y conexiones deberán ser los especificados en la tabla

3.8

Tabla 3.8: Máximos esfuerzos admisibles para los aceros empleados en el bastidor del carro.*

PARTES TIPO DE ESFUERZO

MÁXIMO ESFUERZO

Kg./cm2 ÁREA BÁSICA

Travesaños superiores e

inferiores Flexión 880 Sección transversal

Parantes Flexión 1055 Sección transversal Placas de amarre

del cable Flexión 880 Sección transversal

Tensores Tracción 880 Sección neta Plataforma Flexión 880 Sección transversal

Otros elementos a tensión, excepto

pernos Flexión 600 Sección neta

Pernos Tracción 650 Sección neta 3.4.3 ESTRUCTURA DEL CONTRAPESO Según el Código Nacional para Elevadores de Pasajeros y Carga de la

norma COVENIN 621-4:1995 se establece lo siguiente:

*Fuente: Norma COVENIN 621-4:1995

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- El peso del contrapeso(bastidor + lastre) será igual al peso de la estructura

del carro más un exceso variable, comprendido entre el 40% y 50% de la

carga nominal.

Tenemos:

Peso de la estructura del carro= 800 Kg. Carga nominal= 500 Kg. Por tanto; Peso del Contrapeso= ( 800 Kg. + 500 Kg. x 0.5 ) = 1050 Kg.

- La estructura del bastidor será de acero, calculada y dimensionada para

asegurar el lastre y resistir los esfuerzos ocasionados por la acción del

paracaídas y el choque eventual contra los amortiguadores.

- El lastre del contrapeso estará compuesto por varias piezas de material:

fundición de hierro y se fijarán al bastidor del contrapeso, de forma tal que

bajo las condiciones normales de funcionamiento éstas no puedan

desplazarse ni salirse de su sitio.

3.5 CABLES DE SUSPENSIÓN

Según el Código Nacional para Elevadores de Pasajeros y Carga de la

norma COVENIN 621-4:1995 se establece lo siguiente:

- El factor de seguridad F del conjunto de cables se determinará mediante la

siguiente formula:

PcSNXF ..

= Ec. 3.1

Donde:

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N = Número de Cables de Suspensión

S = Carga de rotura de un cable

Pc = Peso del cable, mas la carga máxima a transportar (en cualquier

posición del carro)

X = Valor dado en la tabla 3.9

Tabla 3.9: Valores de X en función de la relación de tracción.

El factor de seguridad de un cable de acero es la relación entre la

resistencia y la ruptura mínima garantizada del cable y la carga o fuerza de

trabajo a la cual está sujeta.

No es posible detallar el factor de seguridad para todas las

aplicaciones, porque también hay que considerar el ambiente y

circunstancias en el área de trabajo, pero en la tabla 3.10 se presenta una

guía general para la selección del correspondiente factor.

1:1 1,00

1:1 1

2:1 2

3:1 3

n:1 n

Relación de Tracción Valor de X

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Tabla 3.10: Factor de seguridad para diferentes aplicaciones.*

APLICACIÓN FACTOR DE SEGURIDAD Tirantes de cable o torones (trabajo

estático) 3 a 4

Cables principales para puentes colgantes 3 a 3,5

Cables de suspensión (péndulos para puentes colgantes) 3,5 a 4

Cables carril para teleféricos y andariveles 3 a 4

Cables de tracción para teleféricos y andariveles 5 a 6

Cables de arrastre para ski 5 a 5,5

Cada cable de operación de una grúa almeja 4 a 5

Palas mecánicas - excavadoras 5

Cable de arrastre en minas 4 a 5

Cable de izaje en minas (vertical e inclinado) 7 a 8

Grúas tecles y polipastos industriales 6 (mínimo)

Grúas - tipo puente, portal, pluma, derrick, etc. 6 (mínimo)

Ascensores - elevadores - para personal 12 a 15

Ascensores - elevadores - para material y equipo 7 a 10

Grúas con crisoles calientes de fundición 8 (mínimo)

Cables no rotatorios, antigiratorios, etc. 10 (mínimo)

*Fuente: www.vicson.com.ve

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- El número mínimo de cables de suspensión se determinará de acuerdo al

esfuerzo de tracción requerido y el factor de seguridad, pero en ningún caso

se emplearán menos de 3 cables.

- Los cables de suspensión deberán tener un diámetro mínimo de 8 mm. y

deberán ser enterizos, es decir que no se empalmarán trozos sucesivos para

alcanzar la longitud de trabajo.

Del fabricante de cables venezolano VICSON (tabla 3.11) tenemos las

siguientes especificaciones para un cable especial para elevadores de 8 Χ 19

Negro Alma de Fibra Natural “Marca Norven 1720”

Tabla 3.11: Especificaciones del cable 8 Χ 19 Negro Alma de Fibra Natural.*

Diámetro Nominal Carga Mínima de Ruptura Peso Nominal(Kg./m)

------ 8x19 8x19

6 1.810 1.810 8 2.570 2.860 9 3.500 3.780

9.5 3.750 4.000 10 4.000 4.480 11 4.860 5.420

12.7 6.600 7.100 13 6.800 7.570

14.5 8.400 9.760 15.5 10.050 10.910 15.9 10.050 11.400 16 10.030 11.500 19 14.500 16.200 22 ------ 21.700

Son utilizados en ascensores, sus ocho cordones, su alma de fibra natural

y las propiedades del acero tracción, le proporcionan mayor flexibilidad, siendo por

consiguiente un cable de gran resistencia a la fatiga.

*Fuente: www.vicson.com.ve

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De la Tabla 3.11, se selecciona un diámetro nominal del cable de D =

9.5 mm, Carga mínima de ruptura S = 3750, Peso nominal = 4.000 y 3 cables

y evaluamos en la ecuación 3.1. Teniendo que:

32.224500

375031=

+××

=F

Según el Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la

Construcción y Edificación de la República Mexicana dependiendo del valor

de la velocidad de los cables debe existir un factor de seguridad mínimo

reflejado en la Tabla 3.12.

Tabla 3.12: Factor de Seguridad Mínimo.*

Por lo tanto el valor del factor de seguridad resultante es igual a 22.32 y esta por arriba del rango permitido por las normas y certificaciones

regionales el cual establece que para velocidades del cable de 1 m/s el

factor de seguridad mínimo es equivalente a 8.60 para pasajeros y 7.65 para

carga. por tanto se ha de seleccionar 3 cables de 8 x 19 de alma de fibra

*Fuente:www.onncce.org.mx

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natural con un diámetro de 9.5 mm. para la suspensión del carro y

contrapeso.

3.6 DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD

3.6.1 AMORTIGUADORES DE ACUMULACIÓN DE ENERGÍA

Según el Código Nacional para Elevadores de Pasajeros y Carga de la

Norma COVENIN 621-4:1995 se establece lo siguiente:

- Se permite el uso de amortiguadores de resorte, cuando la velocidad

nominal del carro sea igual o menor de 1.25 m/s

- La carrera de compresión de los amortiguadores de resorte deberá ser igual

o mayor que la especificada en la Tabla 3.13.

Tabla 3.13: Carrera de Compresión de Resorte.*

Velocidad del Carro (m/s)

Carrera de Compresión de Resorte (mm)

V ≤ 0.50 38.1 0.50 < V ≤ 0.75 63.5 0.75 < V ≤ 1.00 101.6 1.00 < V ≤ 1.25 105.0

- Los amortiguadores a emplearse tanto para el carro como para el

contrapeso se ubicarán en el piso del foso.

El principal componente de un amortiguador de acumulación de

energía es un resorte helicoidal de espiras de sección circular o cuadrada.

Un amortiguador de este tipo se representa en la Fig. 3.3.

*Fuente: Norma COVENIN 621-4:1995

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Fig. 3.3 Resortes Helicoidales de espiras de sección circular o cuadrada.

3.6.2 CÁLCULO DE UN AMORTIGUADOR DE ACUMULACIÓN DE ENERGÍA Dado que la tensión de torsión en el resorte helicoidal aumenta

conforme disminuye la distancia del punto de evaluación de la tensión al eje

del resorte es necesario inicialmente evaluar este factor mediante el

denominado coeficiente de Wahl. Este coeficiente esta dado por la siguiente

fórmula:

dD

dDdD

ss

s615.0

1

25.0+

−=Ψ Ec. 3.2

donde:

Ds = Diámetro externo del resorte

d = diámetro del alambre

El proceso de cálculo consta de las siguientes etapas:

a) Se estima la relación Ds/d y se obtiene el coeficiente de Wahl según la

expresión anterior. Normalmente se toma una relación de Ds/d entre 6 y 15.

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b) Se determina la tensión admisible a torsión del material. Se suele obtener

de tablas de materiales, en caso de estimación se toma la resistencia a

tracción del material multiplicada por un factor de 0.28.

TT στ 28.0= c) De la ecuación siguiente:

Tsmáx

dDF τ

π≤

⋅Ψ⋅⋅⋅

38

Ec. 3.3

Donde Fmáx es la fuerza en (Newton) con el resorte totalmente comprimido,

se despeja el valor del diámetro de la espira, d:

dDFd s

T

máx ⋅⋅

Ψ⋅⋅≥

τπ8

Ec. 3.4

De acuerdo con las especificaciones europeas, la máxima fuerza a realizar

por el amortiguador es:

nbumáx gQQF ⋅+⋅= )(4 Ec. 3.5

donde:

Qu = Carga Útil

Qb = Peso de la cabina

gn = Aceleración de la gravedad

d) Conocido el diámetro de la espira d y estimada la relación Ds/d se puede

calcular el diámetro nominal del resorte.

e) Determinación del número de espiras activas del resorte helicoidal

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La compresión del resorte puede expresarse mediante la ecuación:

xKF ⋅= Ec. 3.6 donde K es la rigidez del resorte helicoidal, pudiéndose expresar x como:

2sDx ⋅= θ Ec. 3.7

tomando θ, el ángulo de torsión la siguiente expresión:

p

t

JGlM

⋅⋅

=θ Ec. 3.8

donde Mt es el par de torsión (Nm), l es la longitud del resorte sometida a

torsión, G es el módulo de cortadura del material y Jp es el momento de

inercia polar de la sección de la espira (en torno al eje perpendicular a la

sección en el centro de ésta).

Como ya es conocido:

2s

tDFM ⋅

= Ec. 3.9

nDl s ⋅⋅= π Ec. 3.10 donde n es el número de espiras activas del resorte,

32

4dJ p⋅

Ec. 3.11

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Sustituyendo (Ec.3.8), (Ec. 3.9), (Ec. 3.10) y (Ec. 3.11) en la (Ec. 3.7) se

tiene:

4

38dG

nDFx s

⋅⋅⋅⋅

= Ec. 3.12

Combinando las ecuaciones 3.6 y 3.12 resulta:

4

8dG

nDFKF S

⋅⋅⋅⋅

= Ec. 3.13

y por lo tanto, n, el número de espiras activas toma la siguiente expresión:

KDdGnS ⋅⋅⋅

= 3

4

8 Ec. 3.14

f) Determinación de la rigidez del resorte

La rigidez del resorte se necesita conocer para determinar n.

La carrera del amortiguador es el mayor de los siguientes dos valores:

fmáx = máx {65 mm. ó 0.135v2} donde:

fmáx = la carrera del amortiguador v = velocidad nominal del carro igual a 1 m/s Luego la rigidez del resorte vendrá dada por la relación:

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CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

82

máxmáx fFK /= Ec. 3.15

Como punto de partida para el cálculo del tipo de amortiguador

paragolpe a seleccionar se estima una relación DS/d = 6.

A continuación determinamos la máxima tensión permisible a torsión

Tτ . Normalmente el valor de esta tensión es función de la resistencia a

tracción del alambre ST:

TT στ 28.0= (Mpa)

En la tabla 3.14 se indican las principales propiedades de los materiales

metálicos para los resortes y en vista de la aplicación que se requiere de los

mismos, como es soportar cargas de impacto, se ha de seleccionar un

alambre de aleación ASTM A231 usado para cargas de impacto, el cual

presenta una resistencia mínima a la tracción de 1310 Mpa. Entonces:

Tabla 3.14: Principales propiedades de los materiales metálicos para los resortes.*

σT = 1310 Mpa

*Fuente: Cátedra: www.frbb.utn.edu.ar. Profesor: Dr. Ing. Marcelo Piovan

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83

por lo tanto;

.8.366131028.0 MpaT =×=τ

Calculamos Fmáx que es la fuerza en (N) para cada resorte totalmente

comprimido:

NgQbQuF nmáx 260002/10)800500(42/)(4 =⋅+⋅=⋅+⋅=

Se ha estimado una relación Ds/d = 6, acudiendo a la ecuación 3.2,

obtenemos el coeficiente de Wahl cuyo valor aproximado es 1.25,

sustituyendo en la ecuación 3.4 podemos obtener el diámetro de la espira :

mmdDFd S

T

máx 3779.3668.366

25.12600088≅=×

×××

=⋅⋅

⋅⋅≥

πτπψ

Tomamos como diámetro de la espira 37 mm., y por lo tanto calculamos el

valor del diámetro del resorte pues conocemos la relación Ds/d.

mmdDdD

SS 22237666 =×=×=⇒=

Conocidas las dimensiones del resorte se procede a determinar el número de

espiras activas del resorte helicoidal. El número de espiras activas se obtiene

con la siguiente expresión:

KDdGnS ⋅⋅⋅

= 3

4

8

donde:

G = módulo de cortadura del material (Pa)

Page 28: Criterios de Elevador de Carga

CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

84

n = número de espiras activas del resorte

Para poder determinar n, es necesario conocer el valor de la rigidez del

resorte K, sabiendo que la rigidez del resorte viene dada por la relación:

máx

máx

fFK =

La carrera del amortiguador según la norma Europea EN 81-1, es el valor de

los siguientes dos valores:

fmáx = máx {65 mm. o 0.135v2} (con fmáx en metros y v en m/s) En este caso 0.135 x v2 = 0.135 x (1)2 = 0.135 m » 135 mm., por ello se toma

como carrera máxima del amortiguador 135 mm.

Por lo tanto;

mN

fF

Kmáx

máx 6.192592135.0

26000===

Con lo que el número de espiras activas será (tomamos como módulo de

cortadura del material 80 x 109 Pa):

989.86.192592222.08

037.010.808 3

49

3

4

≅=×××

=⋅⋅

⋅=

KDdGnS

Por lo tanto cada resorte será un resorte helicoidal con las siguientes

dimensiones:

DS = 222 mm.

d = 37 mm.

Page 29: Criterios de Elevador de Carga

CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

85

n = 9 espiras

Normalmente se toman relaciones de Ds/d entre 6 y 15, y como vemos este

amortiguador encaja perfectamente, ya que D/d = 222/37 = 6. Calculamos el

coeficiente de Wahl:

2525.1

37222615.0

137

222

25.037

222615.0

1

25.0=+

−=+

−=

dD

dDdD

SS

S

ψ

que como se observa es muy aproximado al que se había estimado de 1,25.

3.6.3 PARACAIDAS DEL CARRO Y LIMITADOR DE VELOCIDAD

Según el Código Nacional para Elevadores de Pasajeros y Carga de la

Norma COVENIN 621-4:1995 se establece lo siguiente:

- El carro de todo elevador, suspendido por cables de acero, deberá poseer

un sistema de paracaídas.

- El sistema de paracaídas del carro se deberá instalar en una armazón

única, deberá ser accionado mecánicamente y se aplicará solamente sobre

el par de guías entre las cuales se mueve el carro.

- El sistema de paracaídas debe ser capaz de detener y sostener el peso

total de la estructura del carro, más su capacidad nominal.

- El sistema de paracaídas se diseñará y construirá para que al ser aplicado

no disminuya su fuerza de frenado hasta que el carro se haya detenido

completamente.

Page 30: Criterios de Elevador de Carga

CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

86

- El sistema de paracaídas para el carro, será accionado por un cable

limitador de velocidad.

El paracaídas seleccionado para el elevador será de tipo progresivo

(Véase Figura 3.4) en el cual los mecanismos del paracaídas aplicarán una

presión gradual sobre las guías durante el intervalo de frenado. Este tipo de

paracaídas se empleará sin limitación, y ya teniendo una velocidad nominal

de trabajo del equipo se debe garantizar que el carro se logre detener y

sostener dentro de las distancias de frenado determinadas según las

ecuaciones siguientes:

I) 122.063.19

2

+=VLmín Ec. 3.16

II) 256.087.6

2

+=VLmáx Ec. 3.17

Donde:

L = Distancias de frenado (m) V = Velocidad de accionamiento del limitador (m/seg)

Según el Código Nacional para Elevadores de Pasajeros y Carga de la

Norma COVENIN 621-4:1995 se establece lo siguiente:

- El limitador de velocidad causará la aplicación del paracaídas a una

velocidad no menor del 115% de la velocidad nominal; la velocidad máxima

para la aplicación del paracaídas será del 140% de la velocidad nominal.

Page 31: Criterios de Elevador de Carga

CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

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87

Según el manual integral para diseño y construcción, es recomendable

que el paracaídas se accione cuando el carro exceda su velocidad nominal

programada en un 115%.

Por tanto; Velocidad nominal del carro = 1 m/s Velocidad mínima de disparo del limitador de velocidad = 1 x 1.15 = 1.15 m/s

De manera que este valor de velocidad de disparo no excede la

velocidad máxima de actuación del paracaídas progresivo seleccionado, el

cual presenta las siguientes especificaciones:

Fabricante: Dynatech

Modelo: PR-2000-UD

Actuación: Ascendente y Descendente

Tipo de guía: Calibrada y aceitada

Anchura mínima de frenado: 25 mm

Espesores de guías admisibles: 7 a 16mm

(P+Q)mínimo: 573 Kg

Velocidad nominal máxima: 1.5 m/s

Velocidad de actuación máxima: 2.0 m/s

Page 32: Criterios de Elevador de Carga

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88

Fig. 3.4 Paracaídas Progresivo marca Dynatech.*

Cálculo de distancias de frenado: Velocidad máxima de disparo del limitador de velocidad = 1.15 m/s

Evaluando en ecuación 3.16, se tiene:

mLmín 18.0122.063.19

15.1 2

=+=

Evaluando en ecuación 3.17, se tiene:

mLmáx 45.0256.087.6

15.1 2

=+=

- El limitador de velocidad (Véase Figura 3.5), se ubicará en un lugar donde

haya espacio suficiente para el libre movimiento de todas sus partes y donde

no pueda ser golpeado por el carro o contrapeso, si alguno de estos

sobrepasa su recorrido normal.

*Fuente: www.dynatech-elevation.com

Page 33: Criterios de Elevador de Carga

CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

89

Fig. 3.5 Limitador de Velocidad marca Dynatech.*

(1) Polea de reenvío (2) Polea Principal (3) Sistema centrifugo

(4) Sistema de bloqueo (5) Placa de fijación a la cabina - El limitador es de tipo centrífugo, y puede actuar tanto en movimiento

descendente como en movimiento ascendente

- Como se apuntó anteriormente el objeto de diseño se fija en la cabina o al

chasis del ascensor, pudiendo ir situado tanto encima como debajo de ambos

(Véase Figura 3.6). El cable, amarrado al techo y al suelo del foso, pasa a

través del limitador, recorriendo las gargantas de sus poleas. De esta

manera, cuando la cabina alcance la velocidad de disparo, el movimiento

relativo cable-limitador hará que éste se bloquee. Este bloqueo del limitador

hará actuar al paracaídas, deteniendo el movimiento de la cabina. El esquema de funcionamiento es el siguiente:

*Fuente: www.dynatech-elevation.com

Page 34: Criterios de Elevador de Carga

CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

90

Fig. 3.6 Ubicación del limitador de velocidad.*

El proceso de enclavamiento es tal que, cuando la velocidad de la

cabina excede un nivel predeterminado (velocidad de disparo del limitador),

el sistema centrífugo, solidario a la polea, enclava sobre el sistema de

bloqueo del limitador, que está conectado a su vez a la timonería mediante

una pieza auxiliar. En este momento, la polea principal se bloquea y la fuerza

de rozamiento existente entre el cable y la polea es transmitida al paracaídas

a través de la pieza auxiliar y de la timonería. El paracaídas, al acuñar, hará

que la cabina se detenga.

Es importante resaltar que la conexión entre el limitador y el

paracaídas no se realiza a través del cable limitador, sino a través de un

sistema mecánico auxiliar.

A continuación se ofrece una vista mas detallada de una de las

posibles situaciones del limitador en el elevador, así como las partes

*Fuente: www.dynatech-elevation.com

Page 35: Criterios de Elevador de Carga

CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

91

mencionadas anteriormente. Se observa el limitador debajo de la cabina

(Véase Figura 3.7).

Fig. 3.7 Ubicación del limitador en la cabina.*

(1) Polea de reenvío (2) Cable (3) Limitador (4) Sistema Centrífugo

(5) Pieza de bloqueo

(6) Sistema auxiliar

(7) Timoneria

(8) Paracaídas

Especificaciones Técnicas del Limitador de velocidad Aparato: Limitador de velocidad Modelo: STAR Plus Fabricante: Dynatech

*Fuente: www.dynatech-elevation.com

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CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

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92

Velocidad nominal máxima: 2.3 m/s Velocidad de actuación máxima: 2.66 m/s - Cable

Diámetro: 6 mm.

Composición: 6 x 19 + 1

- Diámetro de poleas: 200 mm. 3.7 GUÍAS Y GUIADORES

Según el Código Nacional para Elevadores de Pasajeros y Carga de la

Norma COVENIN 621-4:1995 se establece lo siguiente:

- Todo elevador deberá estar provisto de guías para el carro y el contrapeso,

para el deslizamiento vertical.

- De acuerdo con la materia prima utilizada y con el proceso para obtener el

producto final, las guías rígidas se clasifican en cepilladas y estiradas en frío.

En la tabla 3.15 se indican los limites de uso para cada tipo de guía.

Tabla 3.15: Límite de uso para cada tipo de guía rígida.*

TIPO DE GUÍA USO PARACAÍDAS VELOCIDAD (m/s) Cepillada Cabina-Contrapeso Cualquier tipo No hay limitación

A 1,00

B No se permite Cabina

C Máximo 2,00

Sin paracaídas No hay limitación

A Máximo 1,00

Estirada en frío

Contrapeso

B No se permite

*Fuente: Norma COVENIN 621-4:1995

Page 37: Criterios de Elevador de Carga

CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

93

Tipo de guía seleccionada: Estirada en frío - El acero de las guías deberá ser capaz de soportar una tensión de rotura no

menor de 3700 Kg/cm2 , admitiéndose un alargamiento no mayor de 20% en

probeta normal de ensayo de 50 mm.

3.7.1 CONDICIONES QUE DEBEN CUMPLIR LAS GUÍAS

- Las guías deberán ser macizas de acero laminado estructural. - Las guías del carro deberán ser de perfiles de sección T y de superficie lisa

(Véase Figura 3.8).

- La sección de las guías deberá ser suficiente para soportar, con un

coeficiente de seguridad igual o mayor que 10, el esfuerzo de frenado de la

cabina al ser detenida por el paracaídas.

- Deberán, además, resistir sin deformarse mas de 3 mm., los empujes

horizontales que les produzcan las excentricidades de la carga de la cabina.

- La fijación de las guías por medio de bridas al edificio se hará de manera

que permita la compensación automática o por medio de sencillos ajustes,

del acortamiento de la obra producida por los asientos, y contracción del

hormigón.

- La tolerancia máxima en el paralelismo de las guías será de 5 mm.,

cualquiera que sea el recorrido del elevador.

Page 38: Criterios de Elevador de Carga

CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

94

Fig. 3.8 Guías del carro y contrapeso. Perfil de sección T. Vista

tridimensional.*

3.7.2 CÁLCULO DE LAS GUÍAS

Las guías de los elevadores deben tener la suficiente resistencia

mecánica para soportar sin romperse ni sufrir deformaciones permanentes,

dos clases de esfuerzos:

a) El empuje horizontal, debido a posibles excentricidades de la carga.

b) El esfuerzo de frenado, que puede transmitir a las guías la cabina al

ser detenida por el paracaídas, brusca o progresivamente, según sea

éste de tipo instantáneo o progresivo.

a) Empuje horizontal en guías apoyadas

Seleccionaremos un perfil I-90/16 cuyas características están dadas

en las tablas 3.16 y 3.17

*Fuente: Norma COVENIN 621-4:1995

Page 39: Criterios de Elevador de Carga

CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

95

A.1) Flexión

Características del Elevador:

Carga Útil: Qu = 500Kg.

Peso de la Cabina: Qb = 800 Kg.

Altura Máxima: H = 30 m.

Anchura de la Cabina: a = 1300 mm.

Distancia entre Guiadores: d = 2200 mm.

Se supone la mitad de la carga máxima de la cabina )2

(Qu , a una

distancia de la proyección vertical del punto de suspensión del bastidor sobre

el suelo de la cabina de ¼ de la anchura de éste )4

(a .

El momento de vuelco producido por la citada carga, debe ser

contrarrestado por la reacción (Rh) de las guías sobre un guiador,

multiplicado por la distancia al otro guiador (d).

Es decir;

dRhaQu⋅=⋅

42

Despejando Rh, se tiene:

daQuRh

⋅⋅

=8

Evaluando nos queda:

Page 40: Criterios de Elevador de Carga

CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

96

NKgfdaQuRh 31.36993.36

220081300500

8==

⋅⋅

=⋅⋅

=

De manera que la flecha f producida por el empuje horizontal Rh,

sobre las guías, en el tramo lk limitado por los apoyos de éstas, siendo It el

momento transversal del perfil en T y E el módulo de elasticidad del acero de

las guías será:

mmItE

IkRhf 287.010.10210.21048

200031.36948 43

33

=××

×=

⋅⋅⋅

=

Por lo tanto; f = 0.287 < 3mm.

Con lo cual se puede afirmar que las guías cumplirán a flexión.

Tabla 3.16: Cotas de las guías de cabina (I-70/9 e I-90/16).*

TIPO a

mm b

mm c

mm d

mm f

mm g

mm h

mm SECCIÓN

Cm2

PESO Kg/m

I-70/9 70 65 9 6 8 6 34 9.37 7.30

I-90/16 90 75 16 8 10 8 42 16.90 13.25

E = 210.103 N/mm2 Modulo del acero estructural, material empleado para las guías

Tabla 3.17: Características mecánicas de las guías de cabina (I-70/9 e I-

90/16).* MOMENTOS DE

INERCIA Cm4

MODULOS DE RESISTENCIA

DE LA SECCIÓN

Cm3

RADIO DE GIRO Cm TIPO SECCIÓN

Cm2

PESO Kg/m

e Cm

Ix Iy Wx Wy ix iy

I-70/9 9.37 7.30 1.95 41.1 19.1 9.20 5.41 2.08 1.42

I-90/16 16.90 13.25 2.65 102 57.7 21.2 12.8 2.45 1.83

E = 210.103 N/mm2 Modulo del acero estructural, material empleado para las guías

*Fuente: Los transportes en la ingeniería industrial

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CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

97

A.2) Esfuerzo de frenado y Compresión

Para cumplir con los esfuerzos de compresión las guías entre sus

apoyos deberán cumplir con este coeficiente de seguridad Cs:

RvvRCs′

= >10

En el cual Rv es el esfuerzo de frenado calculado a partir de la

siguiente ecuación:

)(75.1 QbeQulkmgRv ++⋅= Ec. 3.18

En donde: mg: El peso de la guía por metro lineal lk: El tramo de guía comprendido entre 2 apoyos Qu: Carga nominal (Kg.)

Qbe: Es el peso de la cabina vacía y del ramal del cable de maniobra y

elementos de compensación, si los lleva, suspendidos de la cabina (en Kg.)

De la tabla 3.17 tomamos los siguientes valores para el perfil de

sección T I-90/16. Tenemos:

mg = 13.25 Kg./m lk = 2 m. Qu = 500 Kg. Qbe = 530 Kg. Evaluando en la ecuación 3.18, se tiene:

Page 42: Criterios de Elevador de Carga

CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

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98

KNKgfQbeQuIkmgRv 29.181829)530500(75.1225.13)(75.1 ==+×+×=+⋅+⋅=

El esfuerzo de frenado puede ser soportado por las guías a

compresión o tracción.

Si se consideran trabajando a compresión, se calcula su resistencia

como barras comprimidas en tramos de longitud lk entre dos apoyos

consecutivos, y libremente articulados en sus dos extremos. En este caso se

aplica la fórmula correspondiente de Euler:

2

2

'Ik

IEvR mín⋅⋅=π

Ec. 3.19

Siendo: E: El módulo de elasticidad 210.103 Mpa del acero estructural

Imín = Momento de inercia mínimo del perfil de la guía;

Esta fórmula es valida para una esbeltez:

iIk

=λ < 250 Ec. 3.20

Donde:

Ik = longitud entre apoyos

i = radio de giro mínimo (Valor tomado de la tabla 3.17)

Si la esbeltez es mayor, se considera la barra inaceptable para el trabajo a

compresión.

Verificando la relación de Esbeltez, tenemos:

Page 43: Criterios de Elevador de Carga

CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

99

3.1093.18

2000===

ilkλ < 250

Al cumplirse la relación de esbeltez pasamos a evaluar la Ecuación de

Euler(Ecuación 3.19) para barras comprimidas en tramos de longitud lk entre

dos apoyos consecutivos, y libremente articulados en sus dos extremos.

KNIkIEvR mín 9.298

200010.7.5710.210' 2

432

2

2

=××

=⋅⋅

=ππ

Ahora; teniendo el valor del esfuerzo de frenado y evaluada la ecuación de

Euler, calculamos el coeficiente de seguridad para cumplir con los esfuerzos

de compresión de las guías:

34.1629.18

9.298==

′=RvvRCs >10

Con lo cual las guías cumplirán con los esfuerzos de compresión.

3.7.3 GUÍAS DE CONTRAPESO

Las guías de los contrapesos, se construyen también en perfiles T,

similares a los utilizados para las guías de las cabinas.

3.7.4 GUIADORES DE LA CABINA Y CONTRAPESO 3.7.4.1 REQUISITOS GENERALES El carro y el contrapeso deberán tener no menos de dos pares de

guiadores, siendo éstos los únicos elementos de vinculación permitidos entre

el carro y sus guías y entre el contrapeso y sus guías.

Page 44: Criterios de Elevador de Carga

CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

100

- Los guiadores serán de los siguientes tipos:

a) Del tipo deslizante con soporte fijo u oscilante y patín con revestimiento

intercambiable de una o más acciones, de metal, madera, plástico u otro

material adecuado.

b) Del tipo de ruedas o rodillos, con llantas de goma, u otro material sintético.

- Los guiadores se ubicarán en la parte superior e inferior y a cada lado del

bastidor del carro, o del contrapeso según sea el caso.

- Cada guiador deberá estar compuesto como mínimo por un soporte o

pedestal y un patín de deslizamiento o rodillo. Este conjunto deberá fijarse al

bastidor del carro o del contrapeso mediante pernos.

De manera que para la cabina se ha seleccionado un guiador del

fabricante Servas N° 5 para guía T 70 con soporte para aceitera y para el

contrapeso un guiador del mismo fabricante Servas N° 1-B para guía T 70

con soporte para aceitera (Véase figuras 3.9 y 3.10 respectivamente).

Fig. 3.9 Guiador Servas N° 5 para cabina.*

*Fuente: www.ascensores-servas.com

Page 45: Criterios de Elevador de Carga

CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

101

Fig. 3.10 Guiador Servas N° 1-B para contrapeso.*

3.8 SALA DE MÁQUINAS

Los grupos tractores, sus cuadros de maniobra y las poleas de reenvío

de los elevadores deben instalarse en locales especialmente adecuados para

ellos, que no deben ser accesibles más que para el personal técnico

encargado de su conservación y reparación.

3.8.1 MOTOR ELÉCTRICO

La construcción y características de los grupos tractores y sobre todo

de los motores con que van equipados, varía según sea la velocidad nominal

del elevador y el servicio que deben prestar. Se puede establecer el siguiente

esquema:

• Motores de corriente alterna.

» Motores de una velocidad.

» Motores de dos velocidades.

» Motores con convertidor de frecuencia.

• Motores de corriente continua con convertidor alterna-continua.

Se ha seleccionado una máquina tractora con motor eléctrico de

corriente alterna y dos velocidades ya que tiene el sistema más sencillo y es

*Fuente: www.ascensores-servas.com

Page 46: Criterios de Elevador de Carga

CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

102

el actualmente más empleado para obtener una velocidad de nivelación

pequeña para conseguir un frenado con el mínimo error.

Este sistema se aplica a los elevadores de velocidades de régimen de

hasta 1 m/s. Se suele implementar en elevadores de bajas cargas y

montacargas de cargas elevadas.

Para esto se equipan los grupos tractores con motores trifásicos de

polos conmutables, que funcionen a una velocidad rápida y a otra lenta

según la conexión de los polos, obtenida automáticamente con un dispositivo

que se introduce en el circuito de la maniobra. Por lo demás, los motores son

de ejecución similar a los de una velocidad, y se construyen para una

velocidad elevada de 1500 r.p.m. y velocidades bajas de 250 r.p.m. (24

polos), 333 r.p.m. (18 polos) y 375 r.p.m. (16 polos).

En la tabla 3.18 se representan las características de motores

comerciales de corriente alterna de dos velocidades. Esta tabla se empleará

para seleccionar el motor de este tipo.

Tabla 3.18: Características de motores de corriente alterna de dos

velocidades.*

Potencia Kw

Potencia CV

n (1/min)

IMN Gran

velocidad 220 V

IMN Gran

velocidad 380 V

IMN Baja

velocidad 220 V

IMN Baja

velocidad380 V

3.3 4.48 1500/375 17 10 17 10

4.4 5.98 1500/375 21 12 20 11.5

5.4 7.33 1500/375 24 14 23 13.5

6.7 9.10 1500/375 33 17.5 27 15.5

6.3 8.56 1500/333 28 16 29 17

8 10.87 1500/333 33 19 35 20

10 1.58 1500/333 40 23 40 23

*Fuente: Los transportes en la ingeniería industrial

Page 47: Criterios de Elevador de Carga

CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

103

3.8.2 POTENCIA NECESARIA DE LOS MOTORES

La potencia necesaria para el funcionamiento de los elevadores

depende de los siguientes factores:

Carga no equilibrada por el contrapeso.

Velocidad de régimen.

Resistencias pasivas que se oponen a su movimiento, como el

rozamiento sobre las guías de la cabina y contrapeso, resistencia

opuesta por la rigidez de los cables, rozamiento en los ejes de las

poleas, resistencias en el movimiento del grupo tractor, entre otros.

3.8.3 CÁLCULO DE LA POTENCIA DEL MOTOR ELÉCTRICO

La potencia teórica del motor está dada por la siguiente expresión:

η⋅⋅

=75

VQP Ec. 3.21

Siendo;

v: Velocidad nominal en m/s. Q: La carga no equilibrada.

η: El rendimiento global que varia de 0.45 a 0.6. P: Potencia en C.V.

En primer lugar determinamos la carga no equilibrada;

Q = QT – Qc

QT = Qb + QU

Qc = QU/2 + Qb

QT = Peso total de la cabina mas la carga (en Kg.)

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Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

104

Qb = Peso de la cabina(en Kg.)

Qc = Peso del contrapeso (en Kg.)

QU = Carga nominal (en Kg.)

El peso de los contrapesos será:

Qc = 500/2 + 800 = 1050 Kg.

La carga total de la cabina:

QT = 800 + 500 = 1300 Kg.

Por lo tanto la carga no equilibrada será:

Q = QT – Qc = 1300 – 1050 = 250 Kg. Para el cálculo de la potencia se utilizará la formula:

η⋅⋅

=75

VQP

Evaluando la potencia nominal en la ecuación 3.21 tenemos lo siguiente:

HpKWCVVQP 608.455.56.0751250

75≈==

××

=⋅⋅

HpPmotor 6=

Con este valor de potencia nos vamos a la tabla 3.18 y encontramos

un motor de dos velocidades con velocidad en alta de 1500 r.p.m y velocidad

en baja de 375 r.p.m.

El motor a seleccionar es de corriente alterna y de dos velocidades

con frecuencia y voltaje variable, el cual se encuentra en el mercado con

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CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

105

potencias desde 5.5 hasta 30 HP/1500 RPM. Carcazas con y sin patas para

abridar. Seleccionamos un motor de 7 HP idóneo para accionar el

mecanismo motoreductor.

3.8.4 REDUCTOR. CÁLCULO DE LA EFICIENCIA DEL MECANISMO DE TORNILLO SINFÍN, PÉRDIDA DE POTENCIA Y EL CALOR DISIPADO. En primer lugar calcularemos el conjunto de fuerzas que tenemos

aplicados en el sistema, para ello calcularemos el valor de los esfuerzos a

cada lado de la polea tractora, es decir debido al peso de la cabina cargada y

el debido al contrapeso.

Los pesos de la carga útil y la cabina son:

Qu = 500 Kg. Qb = 800 Kg. Despreciamos el peso de los cables de maniobra.

Por lo tanto los valores de las tracciones del cable a ambos lados de la

polea valdrán:

T1 = QT = 13000 N.

T2 = Qc = 10500 N.

Esquema de las tensiones:

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CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

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106

La eficiencia de los rodamientos es del 90%, por tanto:

Eficiencia de los rodamientos: hL = 0.9

Asumiendo un tornillo sinfín con 2 dientes que gira a 1500 r.p.m.

(r.p.m. del motor) y una rueda con 42 dientes.

El diámetro del eje sinfín es de 40 mm. Por tanto:

Zp = 2

Zr = 42

dp = 0.04 m.

np = 1500 r.p.m.

DT = 320 mm. (Diámetro de la polea de tracción) En primer calculamos el momento torsor en la polea de tracción:

NmDTThMrM TLT 400320.02

10500130002

212 =⋅−

=⋅−

=⋅=

T1 = Q T = QB + QU

T2 = QC (Peso del contrapeso)

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107

Una vez conocido este momento torsor en la polea MT, nos permite

calcular el momento torsor en la rueda de engrane Mr:

NmhM

MrL

T 83.49390.0

40022 ===

Y una vez conocido este se puede obtener directamente el momento

torsor que deberá soportar el tornillo sinfín Mp:

Para ello es necesario calcular primero el índice de transmisión iG y

tener en cuenta además que el rendimiento del mecanismo de engrane con

tornillo sinfín habrá de calcularse.

Sabemos que el paso axial px del tornillo y el paso circular pt de la

corona es el mismo si el ángulo entre ejes es de 90°.

Es decir:

pt = px = p Sabemos que:

π⋅= mp

Zmd p ⋅= despejando m é igualando se tiene:

πpZpd p

⋅= , Despejando p, se tiene:

mmZpd

p p 0628.02

04.0=

×=

⋅=

ππ

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CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

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108

Ahora podemos calcular el diámetro de la corona:

mpZrdr 839.00628.042=

⋅=

⋅=

ππ

Sabemos que la velocidad lineal de la corona y la velocidad lineal del

tornillo es la misma para un engranaje helicoidal de ejes perpendiculares y la

obtenemos de:

smnd

Vp pp 14.360150004.0

60=

××=

⋅⋅=

ππ

El índice de reducción será:

211

422

====ZrZp

nnip

rG

Por lo tanto:

...42.7121

1500 mprin

nG

pr ===

Cálculo de la eficiencia del mecanismo del tornillo sinfín nG.

Ya que tenemos que:

)( φλλ+

=tgtgnG

λ = ángulo de avance

Tendremos que hacer los cálculos previos necesarios para poder

calcular el rendimiento.

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Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

109

Calculamos el avance del tornillo con la ecuación siguiente:

mmZppL 6.12528.62 =×=⋅=

Seguidamente podemos hallar el ángulo de avance:

ο451

406.125

=⇒≈⋅

=⋅

= λππ

λpd

Ltg

Ahora calculamos el coeficiente de rozamiento m. En la gráfica que lo

relaciona con la velocidad de deslizamiento Vs para un ángulo de presión de

20° y para una corona con aleación de bronce al fósforo y tornillo de acero

pulido y endurecido superficialmente. Para ello calculamos la velocidad de

deslizamiento del mecanismo sinfín:

smCosCos

VpVs /44.445

14.3=== ολ

Ahora para un valor aproximado de m = 0.025 el cual se ha leído en la

siguiente grafica (página 357 del libro los transportes en la ingeniería

industrial):

Calculamos el coeficiente de fricción con la expresión:

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CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

110

ο

ο 52.1)0266.0(0266.020

025.0==⇒=== Arctg

CosCosmtg

n

φα

φ

αn = ángulo de presión

Y por lo tanto la eficiencia de la transmisión es de:

95.005.11

)52.145(45

)(==

+=

+= οο

ο

tgtg

tgtgnG φλλ %95=Gn

Si la transmisión funcionara en sentido inverso tendríamos una eficiencia del:

95.0195.0

45)52.145()(' ==

−=

−= ο

οο

tgtg

tgtgn G λ

φλ %95' =Gn

Cálculo de la pérdida de potencia y el calor disipado.

Podemos obtener el momento en el sinfín:

Nmni

MrMpGG

75.2495.021

83.493=

×=

⋅=

Conociendo Mp, es posible determinar la potencia del motor necesaria

para accionar el mecanismo sabiendo que nm = np = r.p.m. del motor:

22 9550 L

mL h

nPhMnMp ⋅⋅=⋅=

HpKWhnMp

PL

m 43.68.49.09550

150075.249550 22 ==

××

=⋅

⋅=

La carga a transmitir es realmente la componente tangencial, porque

las componentes radiales y axiales, no son efectivas ya que no transmiten

potencia.

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CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

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111

Podemos ahora calcular el calor disipado y compararlo con las

pérdidas de potencia.

KWnMp

PPp p 89.39550

150075.2495501 =

×=

⋅==

KWnMrPP rr 69.3

955042.7183.493

95502 =×

=⋅

==

La pérdida de potencia puede calcularse a partir de la siguiente

ecuación para una reducción directa:

KWPPPv 2.069.389.321 =−=−= Para saber si nuestro reductor es capaz de disipar la energía que se

produce en él se procede a calcular la superficie exterior para lo cual se

necesita calcular primero la distancia entre centros:

mmmdd

C rp 5.4394395.02

839.004.02

==+

=+

=

Calculamos entonces la superficie exterior como:

285.1585.15 97.65.43910.910.9 mCS =×=⋅≈ −−

En la ecuación anterior habría que aclarar lo siguiente:

Sabiendo que la máxima temperatura admisible del aceite en la

transmisión es de 50 °C y que la temperatura ambiente promedio es de 25

°C, calculamos el incremento de temperatura con la siguiente formula:

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112

Knp

aL ο19.205.115001.001.003.1

25505.11.001.003.1

=−⋅+

−=−

⋅+−

=∆θθθ

Suponemos que la transmisión trabaja a un ritmo normal y con un

ventilador montado en el eje del tornillo sinfín, con lo que la expresión a

utilizar para calcular el coeficiente de transferencia de calor es:

×+⋅×≈ −

75.03

604.011066.6 pnk

11275.0

3 0361.060

15004.011066.6 −−− ⋅⋅⋅=

×+⋅×= SCmKJk ο

Por lo tanto el calor disipado por el reductor en una transferencia

estacionaria será:

KWSKJkSK 08.508.50361.097.619.20 ==××=⋅⋅∆= θ

Como podemos ver se verifica la relación del cálculo térmico de un

reductor:

5.08 Kw. > 0.2 Kw.

Por lo tanto nuestro reductor es capaz de disipar la energía que se

produce en él, en caso contrario sería necesario lubricar de alguna manera el

tornillo sinfín con algún aceite mineral mediante un baño, ó habría que

modificar el diseño y realizar un sistema de transmisión que posea una

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CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

113

superficie mayor, es decir aumentando la distancia entre centros, lo que

supondría aumentar los diámetros de piñón y corona.

3.9 POLEAS DE TRACCIÓN Y DE DESVÍO

A diferencia de los aparatos de elevación y transporte o grúas, donde

las poleas giran locas, en un elevador eléctrico, la polea superior es siempre

tractora, y por este motivo se debe diseñar de forma cuidadosa, para que

además de soportar los esfuerzos que le transmite el cable, sea capaz de

transmitir la tracción a éste por adherencia.

Las poleas que arrastran los cables por adherencia tienen tres

características (Figura 3.11) que las definen: su diámetro, el perfil de sus

gargantas o canales, y el material de que están construidas.

Fig. 3.11 Características de las poleas.

Según el Código Nacional para Elevadores de Pasajeros y Carga de la

norma COVENIN 621-4:1995 se establece lo siguiente:

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114

- El diámetro mínimo para las poleas de tracción deberá ser de 40 veces el

diámetro de los cables de suspensión.

- El diámetro mínimo para las poleas de desvío deberá ser de 30 veces el

diámetro de los cables de suspensión.

- Las poleas que se instalen en la parte superior del carro, deberán dotarse

de protecciones apropiadas para evitar los contactos accidentales. También

deberán instalarse dispositivos que eviten la salida de los cables de

suspensión en caso de que alguno de éstos se soltara.

- No se deberá recubrir las ranuras de la polea de tracción con medios

aislantes de vibraciones o ruidos que disminuyan la tracción.

- El material empleado para la construcción de las poleas motrices de los

elevadores es fundición de hierro gris, de resistencia suficiente para soportar

la presión específica del cable sobre la garganta, sin que se produzca un

desgaste anormal.

3.9.1 CÁLCULO DE LA PRESIÓN ESPECÍFICA

La presión específica de los cables sobre las gargantas de las poleas

de arrastre no debe superar ciertos límites, para evitar su desgaste

prematuro, y el de los cables.

Según la norma Europea EN 81, la presión específica se calcula por

las fórmulas:

Para poleas motrices de gargantas semicirculares con o sin entalla:

ββ SenDdnTp

T +⋅

⋅⋅=

8 Ec. 3.22

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115

p = Es la presión específica del cable sobre la garganta en Mpa

T = La tensión estática del cable en N (que es igual al peso de la cabina más

el peso de la carga nominal, más el peso del cable con la cabina en el piso

más bajo) (T= Qb + Qu + QL)

d= el diámetro de los cables en mm. ( d= 9.5 mm.)

DT = el diámetro de la polea de tracción en mm. ( DT= 380 mm.)

n = el numero de cables (n=3)

β = él ángulo de la entalla semicircular en radianes (β=165°)

Esta presión específica de los cables sobre las gargantas de las

poleas no deben superar el valor obtenido por la fórmula siguiente de la

presión específica máxima, estando la cabina cargada con su carga nominal:

máxpVVp =

+⋅+

<1

45.12 Ec. 3.23

Donde V es la velocidad de los cables en m/s, para que la presión máxima

sea en Mpa. Además dicha velocidad corresponderá a la velocidad nominal

de la cabina en el caso en el que i, factor del cable, sea igual a 1.

Peso de los cables:

Altura máxima H = 30m

L longitud de cada ramal de cable L = H + 5m.

QL = n x mL x L = 3 x 4 x 35 = 4200 N

mL: Valor leído en tabla 3.11

Page 60: Criterios de Elevador de Carga

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116

Tensión estática del cable: T = Qb + Qu + QL = 800 + 500 + 4200 = 5500 N

Teniendo estos valores procedemos a evaluar la ecuación 3.22:

MpaSen

p 29.1165879.2

83805.93

5500=

+⋅

××= ο

luego realizamos el cálculo de la presión especifica máxima permitida en la

ecuación 3.23:

MpaVcVcp 25.8

245.12

11145.12

145.12

=+

=+

⋅+=

++

=

Resulta que 1.29 < 8.25 luego para el ángulo de arrollamiento asumido la

presión especifica es inferior a la máxima permitida.

3.9.2 ADHERENCIA DE LOS CABLES SOBRE LA POLEA DE ARRASTRE En los elevadores de arrastre, la adherencia de los cables sobre las

garganta de la polea debe ser suficiente para que al moverse ésta arrastre

los cables, tanto en subida como en bajada, de la cabina con la carga

máxima.

Para que se realice este arrastre sin deslizamiento, debe verificarse

según la norma EN 81-1, lo siguiente:

α⋅≤⋅⋅ feCCTT

212

1 Ec. 3.24

en la que:

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117

T1/T2 = es la relación entre la carga o fuerza estática mayor (T1) y menor (T2),

que solicitan los 2 ramales de cables suspendidos de la polea de tracción

C1 = un coeficiente que es función de la desaceleración a de frenado de la

cabina, y de la aceleración normal de la gravedad gn y que es igual a:

C1 = (gn + a)/ (gn - a) (gn y a, en m/s2)

Se puede admitir para C1 los valores mínimos siguientes:

1.10 para velocidades nominales hasta 0.63 m/s 1.15 para velocidades nominales comprendidas entre 0.63 m/s y 1.0 m/s 1.20 para velocidades nominales comprendidas entre 1.0 m/s y 1.6 m/s 1.25 para velocidades nominales comprendidas entre: 1.6 m/s y 2.5 m/s

Para velocidades superiores a 2.5 m/s debe ser calculado en cada caso

particular, pero no debe ser inferior a 1.25.

C2 = un coeficiente que tiene en cuenta la variación del perfil de la polea de

tracción debido al desgaste, y que puede evaluarse en:

C2 = 1 para poleas de gargantas semicirculares o entalladas

C2 = 1.2 para gargantas trapezoidales o en V

e = es la base de los logaritmos neperianos f = es el coeficiente de rozamiento de los cables en las gargantas de las

poleas de tracción

α = es el arco de arrollamiento de los cables sobre la polea de tracción, en

radianes

Las dos posiciones más desfavorables para que pueda haber peligro de

deslizamiento son:

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118

a) Cabina cargada llegando a planta baja.

b) Cabina descargada llegando a la planta más alta.

Si sabemos que: Qb = es el peso de la cabina y bastidor, Qu la carga nominal, Qc el

peso del contrapeso, QL el peso de los cables en la longitud del recorrido, Qe

el peso de la cadena o cables de comunicación, si los lleva; entonces las

tensiones a que estarán sometidos los dos ramales de los cables que

mueven la polea de arrastre de un elevador de tracción por adherencia, con

la máquina en la parte superior del recinto serán las siguientes:

a) Cabina cargada llegando a la planta baja ramal más cargado T1 = Qb + Qu + QL ramal menos cargado T2 = Qc

luego c

Lub

QQQQ

TT ++

=2

1 sustituyendo en Ec. 3.21 2

1

TT por su valor,

queda:

α⋅≤⋅⋅++ f

c

Lub eCCQ

QQQ21 Ec. 3.22

b) Cabina descargada llegando a la planta alta

ramal más cargado T1 = Qc + QL ramal menos cargado T2 = Qb

luego sustituyendo en ecuación 3.21 2

1

TT

por su valor, queda:

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CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

119

α⋅≤⋅⋅

+ f

b

Lc eCCQQQ

21 Ec. 3.23

Evaluando en Ec. 3.24 para los siguientes valores:

Peso de la cabina Qb = 800 Kg.

Carga nominal Qu = 500 Kg.

Altura máxima H = 30 m.

Velocidad V = 1 m/s.

Diámetro del cable d = 9.5 mm.

Número de cables n = 3

Peso de los cables por metro mL = 4.000 Kg/m.

Diámetro de polea DT = 380 mm.

Angulo de enrollamiento α = 165°

Se tiene:

Peso de los cables QL = n x mL x L = 3 x 4 x 35 = 420 Kg.

Para el caso (a) Cabina cargada llegando a la planta baja

638.11050

)420800500()(2

1 =++

=++

=c

Lbu

QQQQ

TT

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CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

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120

Para el caso (b) Cabina descargada llegando a la planta alta, este

caso no es tan desfavorable como el anterior, pero verificamos

3125.1800

1050

2

1 ===b

C

QQ

TT

por lo tanto tomaremos como resultado mas desfavorable el calculado en el

caso (a) y evaluamos en la Ec. 3.24

8837.1115.1638.1212

1 =××=×× CCTT

Resolviendo:

α⋅≤ fe8837.1 Siendo α = 165° = 2.879 Radianes

22.0879.2)8837.1(8837.1 879.2

=⇒⋅== ⋅

ffLne f

Ahora tenemos el valor mínimo que el coeficiente de rozamiento f de la

polea debería tomar para tener una tracción suficiente.

3.10 CONTROL DE MANDO

3.10.1 PARTES ELÉCTRICAS

En el circuito eléctrico de un elevador se distinguen tres grandes

áreas:

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CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

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121

• Circuito de tracción • Cuadro de maniobra • Alumbrado 3.10.1.1 CIRCUITO DE TRACCIÓN Los principales elementos que lo componen son los siguientes:

1. Contactores Los contactores son interruptores que se maniobran a distancia,

poniendo en tensión su bobina de mando. Los contactores se utilizan en la

maniobra de los elevadores para cerrar el circuito del motor del grupo tractor,

después de entrar el inversor que determina el sentido de giro del motor,

para subida o descenso de la cabina.

2. Inversores

Los inversores se denominan así porque sirven para invertir el sentido

de giro de los motores. Son similares a los contactores. Como los motores

que utilizan los elevadores son en general trifásicos, y para variar su sentido

de giro es suficiente alternar dos fases, los inversores de los elevadores son

bipolares.

3. Guardamotores

Los guardamotores o contactores protectores, son aparatos que

además de servir como los contactores, para maniobrar los motores a

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CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

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122

distancia, los protegen contra las sobrecargas que se producen en sus

devanados.

4. Interruptor general

Conecta o desconecta todo el circuito eléctrico.

3.10.1.2 CIRCUITO DE MANIOBRA

Los principales elementos que lo componen son los siguientes:

1. Pulsadores

Los pulsadores de las botoneras de los elevadores son generalmente

electromecánicos, compuestos de un botón o plaquita de un material

aislante, que presiona, al pulsarlo, dos contactos eléctricos y un muelle

recuperador. Estos pulsadores con el botón o la plaquita de plástico

traslúcida, llevan en muchas instalaciones la señalización luminosa

incorporada para indicar que ha quedado registrada la llamada, para señal de

ocupado, o bien para indicar el piso por el que pasa la cabina, haciendo

entonces el conjunto de la botonera, también, de indicador de piso. Se

emplean también pulsadores denominados de contacto como los

capacitativos, en los que el simple contacto del dedo modifica la capacidad

de un condensador que forma parte de un circuito eléctrico-electrónico que

actúa cerrando el circuito de la maniobra. Se emplean últimamente los LED o

diodo emisor de luz para sustituir las lámparas (Véase figura 3.12).

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CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

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123

Fig. 3.12 Botonera de cabina.

2. Interruptores y conmutadores

Los dispositivos de seguridad van equipados con interruptores que

intercalados en el circuito de alimentación de la maniobra, lo cortan en

cuanto se produce algún fallo o falsa maniobra en el funcionamiento de algún

órgano esencial del elevador.

3. Relés

Los relés son aparatos que se utilizan para abrir o cerrar circuitos a

distancia. Para determinadas aplicaciones, conviene que el relé permanezca

excitado unos segundos después de haber cesado la corriente de maniobra,

con objeto por ejemplo, de dar tiempo al pasajero que entra a la cabina para

llamar, antes de que lo haga un pasajero por un pulsador de piso. Para esto

se utilizan los llamados relés temporizados.

4. Transformadores

Las tensiones de alimentación de los elevadores son de 220 ó 380

voltios, entre fases, demasiado elevadas y peligrosas para su utilización en

los circuitos de maniobra, por lo que se reduce por medio de

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CAPÍTULO 3 Criterios para el Diseño del Aparato Elevador de Carga

Diseño y Animación de un Elevador para los Desechos generados en el Hospital Central de San Cristóbal

124

transformadores. Con esto, no sólo se disminuye el riesgo de accidente

grave para los usuarios en caso de un contacto directo, sino que puede

reducirse también el aislamiento de los cables, resultando así más

manejables.

5. Diodos

Al conjunto formado por dos semiconductores tipo P y otro N se

denomina diodo. Los diodos se utilizan en los circuitos de maniobra de los

elevadores para permitir el paso de la corriente en un sentido y bloquearla en

sentido contrario. Se utilizan también para rectificar la corriente alterna.

6. Transistores

Los transistores se utilizan en los circuitos de maniobra de los

elevadores para funcionar como “todo o nada”; es decir, para producir

simplemente el paso o el bloqueo de la corriente eléctrica, haciendo las

funciones de interruptor, contacto o relé.

7. Tiristores

Los tiristores, también denominados tiratrones PNPN de silicio, son

diodos de semiconductores PNPN con un electrodo de mando, denominado

puerta, que está situado en la capa semiconductora tipo P más cercana al

ánodo y tiene como misión controlar el valor de la tensión de cebado. Es

decir realiza una función similar a la de la rejilla de los tiratrones. La

aplicación de los tiristores es el control de frenado del grupo tractor del

elevador.

De lo descrito anteriormente puede entonces clasificarse cada aparato

según la función que desempeñan en la maniobra de los elevadores en dos

clases:

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Pulsadores

a) Aparatos que transmiten órdenes

Interruptores y conmutadores

Pulsadores: montados en las botoneras de la cabina, pisos, y sobre el techo

de la cabina (de la maniobra para inspección).

Interruptores y conmutadores: instalados en las guías o en la cabina y

accionados por pantallas magnéticas o resbalones de las guías, para ordenar

cambios en las maniobras en curso, como cambios de velocidad y paradas.

b) Aparatos que ejecutan las ordenes

Estos aparatos están montados en el denominado cuadro de

maniobra, situado en el cuarto de máquinas (Véase figura 3.13). El cuadro de

maniobra está formado por un bastidor o aún mejor por un armario metálico,

fijado sobre una pared, o apoyado sobre el suelo. En el que están instalados

los siguientes aparatos:

El transformador reductor de tensión.

El rectificador de la corriente alterna en continua.

El guardamotor.

El contactor de corte de la alimentación del motor.

Los inversores de subida y bajada.

Los contactores de la maniobra de las puertas automáticas si las lleva.

Los relés de piso, los direccionales, entre otros.

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Los relés temporizados que dan las prioridades y esperas reglamentarias.

Los diodos direccionales

Fig. 3.13 Cuadro de maniobra en sala de máquinas.

3.10.1.3 SISTEMAS DE CONTROL Una vez que se ha determinado el número, el tamaño, la velocidad y la

localización de los elevadores en la estructura del edificio, debe implantarse

el sistema de control adecuado para que la instalación funcione de forma

correcta.

Control de movimiento es la designación que recibe el equipamiento

que determina las características del funcionamiento individual de un

determinado elevador, que velocidad debe adoptar para viajar de un piso a

otro, el medio y la velocidad de abertura y cierre de puertas, determinación

de tiempos para la entrada y salidas de usuarios, la exactitud en el

posicionamiento al mismo nivel que el piso, la señalización visual del piso en

que se encuentra, entre otros.

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Debido al uso y funcionamiento que tendrá el elevador de carga en el

Hospital Central de San Cristóbal, el cual consiste en un operario parando en

cada uno de los pisos ya sea de subida o bajada con el fin de ingresar los

contenedores plásticos al elevador se ha seleccionado el tipo de maniobra

selectiva-colectiva en ascenso y descenso que operará de la siguiente

manera:

Cuando sube: Cuando accede el operario a la cabina, pulsa los

botones de los pisos deseados. Al subir el último y cerradas las puertas, el

ascensor arranca automáticamente y va parando sucesivamente en cada

nivel registrado por el operario de la cabina y además en los pisos

registrados por el personal de recolección de desechos que desde los

rellanos hayan pulsado llamadas para subir. No atenderá las llamadas para

bajar que se hayan efectuado en los pisos, pero quedarán registradas en la

memoria. Sin embargo, si se diera el caso de una llamada de piso para bajar,

que se efectúe desde un nivel superior al último que haya sido llamado para

subir, si la atenderá.

Cuando baja: En bajada irá atendiendo las llamadas de todos los

usuarios que desde los rellanos hayan pulsado el botón de bajada. A medida

que el operario ingresa los contenedores plásticos a la cabina, oprimen el

pulsador del piso que desean, ellos quedan registrados. Siempre en

descenso la cabina se irá deteniendo en todos los pisos registrados, tanto

desde la cabina como desde los pisos, hasta alcanzar la planta baja o el nivel

mas bajo registrado. Para aclarar la conveniencia de ésta maniobra

brevemente descrita, vale indicar que tiene un excelente rendimiento. Para

transportar la misma cantidad de pasajeros en una cabina de idénticas

características, debe recorrer menor distancia y efectuar menos detenciones

y arranques. Ello provoca ahorro de energía, menor desgaste de la

instalación en su conjunto, prolongando su vida útil y menor tiempo de

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espera del personal de recolección de desechos. Es altamente recomendable

en edificios en que por su uso se producen viajes entre pisos intermedios.

3.10.2 DISPOSITIVOS DE OPERACIÓN SOBRE EL TECHO DE LA

CABINA

Según el Código Nacional para Elevadores de Pasajeros y Carga de la

Norma COVENIN 621-4:1995 se establece lo siguiente:

- Se deberá proveer un dispositivo de operación en la parte superior del

bastidor del carro para hacer funcionar el elevador durante el ajuste, la

inspección, el mantenimiento y las reparaciones.

- Deberá poseer un interruptor de comando inaccesible a cualquier

accionamiento accidental, con las funciones siguientes:

• Cambio de maniobra de normal a revisión.

• Ser accionado por 2 pulsantes independientes de presión constante.

• Botón pulsador con retención conectado en serie con los circuitos de

seguridad, a fin de interrumpir la marcha del elevador en caso de

emergencia.

• Serán diseñados de forma tal que al ser accionados para mover el

carro, tanto los botones en la cabina como en los pisos, serán

inoperantes.

- La velocidad del carro no excederá de 1 m/s, se podrán alcanzar

velocidades de hasta 1.2 m/s siempre y cuando se coloque un pulsador

adicional.

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Fig. 3.14 Dispositivo de operación en la parte superior del bastidor de la cabina.

3.10.3 ILUMINACIÓN DE LA CABINA

Según el Código Nacional para Elevadores de Pasajeros y Carga de la

Norma COVENIN 621-4:1995 se establece lo siguiente:

- La iluminación de la cabina deberá ser artificial, con una fuente luminosa de

no menor de 20 wattios, la cual estará encendida permanentemente.

- Las cubiertas de los artefactos de iluminación deberá ser de vidrio de

seguridad, metálico o bien de plástico, siempre que se prevea la ventilación

adecuada.

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Fig. 3.15 Iluminación de la cabina. 3.10.4 VENTILACIÓN DE LA CABINA

Según el Código Nacional para Elevadores de Pasajeros y Carga de la

Norma COVENIN 621-4:1995 se establece lo siguiente:

- La cabina deberá estar provista de medios de ventilación naturales o

artificiales

- Cuando la ventilación sea artificial, está se deberá lograr mediante un

sistema de aire forzado de tres (3) renovaciones por hora mínimo.

Fig. 3.16 Sistema de ventilación forzada. 3.10.5 CONTROL DE PUERTAS DE POZO Y CABINA

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La puerta del pozo es de accionamiento manual (Giratoria horizontal

según el código nacional para montacargas) y provista de un seguro de llave

para uso del operario de turno.

Fig. 3.17 Puerta del pozo. Batiente horizontal.

La cabina estará equipada con una puerta de deslizamiento horizontal,

accionada por el mismo operador una vez que se encuentre nivelada la

cabina en el respectivo piso de parada.

Para la puerta de cabina se ha seleccionado una puerta plegadiza con

una mirilla reglamentaria y con seguro controlado con una llave por el

operario debidamente calificado.

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Fig. 3.18 Puerta de la cabina. Plegadiza horizontal.