ASCENSOR: Es un aparato para trasladar personas de unos pisos a otros, consiste de una cabina o plataforma que desliza a lo largo de unas guas fijas verticales, como elemento de traccin se emplean cables metlicos, el peso de la cabina se equilibra con un contrapeso, que se puede graduar, las guas son dos barras de material resistente con perfil, y sobre ellas se deslizan unos patines montados en la parte baja y alta del ascensor.

PARTES BSICAS DE UN ASCENSOR.

Cabina.La cabina es el elemento bsico del sistema de ascensores. Est formada por dos partes: el bastidor o chasis y la caja o cabina, o por una cabina auto portante. El bastidor se apoya en unas guas verticales.

Contrapeso.La mayora de los ascensores tienen un contrapeso, que tiene una masa igual a la de la cabina, ms la mitad de la carga mxima autorizada, por lo que el motor no tiene que mover toda la masa de la cabina, sino solo una fraccin. Debido a ello, un ascensor vaco, pesa menos que el contrapeso. El contrapeso tambin est conducido por unas guas. Su funcin exactamente es equilibrar la carga para facilitar el trabajo del motor y no forzarlo demasiado al mover una determinada carga.

Grupo tractor en los ascensores electro-dinmicos.Los grupos tractores para ascensores estn formados normalmente por un motor acoplado a un reductor de velocidad, en cuyo eje de salida va montada la polea acanalada que arrastra los cables por adherencia.

Sistema de paracadas.En los extremos inferior o superior del bastidor de la cabina, segn necesidades, se encuentra el sistema de paracadas, ya sea instantneo o progresivo. Este libera unas cuas contra las guas para frenar la cabina en caso de que baje a ms velocidad de la permitida por el limitador, impidiendo as que esta caiga libremente incluso en el caso de que se partieran todos los cables que la sujetan. En los ascensores de la actualidad y segn normativa de cada pas o regin tambin frena en subida.En ocasiones se instala tambin un sistema de frenado en el contrapeso.

Maniobras de control.El control de los sistemas de ascensores funciona mediante sistemas electrnicos, encargados de hacer funcionar la direccin de movimiento de la cabina y de seleccionar los pisos en los que esta deba detenerse.En 1925, la compaa de ascensores Otis Elevator Company, invent el primer sistema de control con "memoria" para grupos de ascensores, lo que permiti su automatizacin y prescindir de los clsicos ascensoristas.Actualmente, los controles de ascensores funcionan con microprocesadores electrnicos que mediante algoritmos de inteligencia artificial determinan la forma de administrar la respuesta a los pedidos de llamadas coordinando los distintos equipos para trabajar en conjunto. Tambin fue inventado porOtis Elevator Company en 1979.Los cuadros de maniobra actuales tienen un sistema de informacin de errores, que en caso de avera muestran en una pantalla el cdigo de error de tal forma que el mecnico del ascensor sabe cul ha sido el motivo de que el ascensor se haya parado.Hay que tener en cuenta que un ascensor cuenta con mltiples dispositivos de seguridad para evitar cualquier riesgo de accidentes y en cuanto cualquier dispositivo falla el ascensor quedar automticamente parado. Cualquier ascensor por antiguo que sea tiene contactos en las puertas exteriores, puertas de cabina, contacto de rotura de cables (actualmente ya no se montan), contacto de disparo de polea del limitador superior, contacto de aflojamiento de cable en polea de limitador inferior, contacto de acuamiento en cabina, etc. En cuanto cualquiera de estos contactos falle el ascensor se parara indicando el contacto o dispositivo que ha fallado.

NORMAS QUE RIGEN EL DISEO DE LOS ASCENSORES:Las normas internacionales ms usadas son: European EN 81. Americana ANSI.Las normas Venezolanas ms usadas son: 621-1:2002. Cdigo Nacional para Ascensores de Pasajeros. Parte 1. 621-3:1997: Cdigo Nacional para Ascensores de Pasajeros. Parte 3: trafico vertical. 621-5:1994: Cdigo Nacional para Ascensores de Pasajeros. Parte 5: Mantenimiento. 622-1989: Norma de Seguridad para la Instalacin y Mantenimiento de Ascensor.AMORTIGUADORESLos ascensores deben estar previstos de amortiguadores, para detener la cabina o el contrapeso en caso necesario. Los amortiguadores se sitan generalmente en el foso al final del recorrido de la cabina o del contrapeso. Pero tambin pueden montarse en la parte inferior del bastidor de la cabina o del contrapeso.

En este caso, segn la Norma EN 81-1, deben golpear en el foso sobre un pedestal, uno por cada amortiguador, de 0,50m de altura para que quede espacio de proteccin en que resguardarse, en caso necesario, el personal de conservacin que este eventualmente trabajando en el foso.

La Norma EN 81 prescribe el empleo de amortiguadores sobre el techo de la cabina en los ascensores de arrastre (de tambor de arrollamiento) capaces de entrar en accin cuando los amortiguadores de la parte inferior del contrapeso estn totalmente comprimidos. Los amortiguadores pueden ser de tres tipos:a) Elsticos (de caucho). Se pueden utilizar cuando la velocidad de la cabina no sobrepase los 0.60m/s.b) De resorte. Se pueden utilizar cuando la velocidad de la cabina no sobrepase los 1.75m/s.c) Hidrulicos. Se pueden utilizar en cualquier caso.

Los montacargas pueden utilizar topes elsticos.Los amortiguadores Elsticos estn formados por un cilindro de caucho.Los amortiguadores de resorte son los que ms se utilizan, estn formados por un alambre o barra de acero de seccin circular, arrollada en forma helicoidal. Para facilitar su fijacin el muelle va soldado a una placa base. Estos amortiguadores tambin denominados de acumulacin de energa, pueden ir equipados con amortiguadores de retorno.

Los amortiguadores hidrulicos estn formados por un embolo hueco ajustado a un cilindro que forma el cuerpo del amortiguador. El cilindro contiene un aceite especial, que al bajar el embolo presionado por una carga exterior, va entrando en su interior a travs de unos orificios, de seccin regulable. De la seccin total de los orificios depende la velocidad con que bajara el mbolo. Un muelle que se comprime al bajar el embolo se encarga de reponerlo a su posicin inicial, una vez que cese la fuerza que lo presiona.

CARRERA MNIMA DE LOS AMORTIGUADORES.La carrera de los amortiguadores tanto elsticos, como de resorte o hidrulicos, ha de ser como mnimo igual a la distancia de parada por gravedad a 115% de la velocidad nominal, o sea a:

Desarrollando la formula segn las velocidades ms utilizadas se obtienen los valores para las carreras, que figuran en la tabla 1.Si se emplean amortiguadores hidrulicos, la deceleracin mxima ser 2.5 en el caso de la cabina ocupada por una sola persona.

Tabla 1. Carreras de los amortiguadores elsticos de resorte de resorte e hidrulicos.

Velocidades en m/s0.700.801.001.251.502.003.00

Carreras de los amortiguadores en m0.03430.04580.070.10030.15750.280.63

LOS AMORTIGUADORES EN LA NORMA EN 81-1La Norma EN 81-1 distingue tres clases de amortiguadores: a) Amortiguadores de acumulacin de energa, que no pueden emplearse ms que para ascensores de velocidad nominal no superior a 1m/s. b) Amortiguadores de acumulacin de energa, con amortiguacin del movimiento de retorno, para ascensores de velocidad no superior a 1.6m/s.c) Amortiguadores de disipacin de energa, que pueden ser empleados en ascensores de cualquier velocidad.

Estos amortiguadores deben estar equipados con un dispositivo elctrico de seguridad que impida el funcionamiento del ascensor mientras no retorne a su posicin normal.La carrera posible de los amortiguadores de acumulacin de energa tengan o no amortiguacin del movimiento de retorno, ser por lo menos igual a dos veces la distancia de parada por gravedad con velocidad de 115% de la velocidad nominal, o sea 2 x 0.067 aproximadamente igual a 0.0135, expresando la carrera en metros y la velocidad en m/s.La carrera posible de los amortiguadores a disipacin de energa debe ser al menos igual a la distancia de parada por gravedad a 115% de la velocidad nominal, o sea 0.067 expresando la carrera en metros y la velocidad en m/s.

EMPLAZAMIENTO DE LOS AMORTIGUADORESLos amortiguadores se situaran de manera que cuando la cabina este en su parada inferior, la distancia entre las placas topes del fondo de la cabina y la parte superior de los amortiguadores en su posicin normal (extendidos), sea como mnimo 8cm para los ascensores de adherencia y 16cm para los ascensores de arrollamiento.De la misma manera, cuando la cabina este en su parada superior, la parte inferior de los amortiguadores del contrapeso deben quedar a una distancia de la parte inferior de este, superior a 8cm para los ascensores de adherencia y 16cm para los ascensores de arrollamiento.

RECORRIDOS LIBRES DE SEGURIDAD En los ascensores de adherencia, se deben cumplir las siguientes condiciones:a) Cuando la cabina o el contrapeso se encuentren sobre sus topes o amortiguadores totalmente comprimidos, el recorrido aun posible en sentido ascendente del contrapeso o de la cabina ha de ser por lo menos R=0.035m (expresando la velocidad en m/s) y como mnimo 0.20m.0.035 representa la mitad de la altura necesaria para que se detenga por la accin de la gravedad, la cabina subiendo a una velocidad igual a 115% de su velocidad nominal, es decir:

b) Cuando el contrapeso se encuentre sobre sus amortiguadores totalmente comprimidos, la distancia mnima entre el techo de la cabina y su parte ms saliente ms baja del recinto ser superior d=1+0.035m (expresando la velocidad en m/s).

Tabla 2. Recorridos posibles de seguridad y distancias de techo de la cabina a la parte ms baja de recinto, para los ascensores de traccin por adherencia.

Velocidades en m/s0.700.801.001.251.502.00

Recorridos en m0.01710.02240.0350.05460.07870.140

Distancia en m1.01711.02241.0351.05461.07871.140

Aplicando las formulas anteriores a las velocidades ms corrientes se obtienen los valores que figuran en la tabla 2.En los aparatos elevadores de tambor de arrollamiento se deben cumplir las siguientes condiciones: Cuando la cabina se encuentre en sus paradas extremas. Superior o inferior, el recorrido aun posible de la cabina hacia arriba en el primer caso, y del contrapeso en el segundo, deber ser por lo menos R=0.16+0.65 metros, expresando la velocidad en m/s. Cuando el contrapeso se encuentre en contacto con los topes, la distancia entre el techo de la cabina, y la parte ms baja del techo del recinto deber ser como mnimo d=1+0.65.

Aplicando a las formulas anteriores las velocidades ms corrientes, se obtienen los valores que figuran en la tabla 3.Tabla 3. Recorridos posibles de seguridad y distancias de techo de la cabina a la parte ms baja de recinto, para los ascensores a traccin por tambor de arrollamiento.

Velocidades en m/s0.700.801.001.251.502.00

Recorridos en m0.47850.57690.81001.17561.62252.7600

Distancia en m1.31851.41601.65002.01562.46253.6000

AMORTIGUADORES DE ACUMULACIN DE ENERGAEl principal componente de un amortiguador de acumulacin de energa es un resorte helicoidal de espiras de seccin circular cuadrada. Un amortiguador de este tipo representa en la figura 1.Resulta de inters la utilizacin de dos o tres resortes en paralelo, ya que la altura del amortiguador para este caso es menor que la necesaria para un nico resorte.

FIGURA 1. Amortiguador de acumulacin de energa.

FIGURA 2. Amortiguador de acumulacin de energa compuesto por dos resortes helicoidales en el fondo del compuesto.

En la figura 2 se presenta un amortiguador de acumulacin de energa compuesto por dos resorte helicoidales con espiras de seccin cuadrada, cada uno de ellos esta soldado a una placa base de acero y montado en una base de fijacin. En los extremos de esta base de fijacin se muestran n los anclajes d las guas del ascensor.

CALCULO DE UN AMORTIGUADOR DE ACUMULACIN DE ENERGADado que la tensin de torsin en el resorte helicoidal aumenta conforme disminuye la distancia del punto de elevacin de la tensin al eje del resorte es necesario inicialmente evaluar este factor mediante el denominado coeficiente de Wahl. Este coeficiente est dado por la siguiente formula:

El proceso del clculo consta de las siguientes etapas:a) Se estima la relacin Ds/d y se obtiene el coeficiente de Wahl segn la expresin anterior. Normalmente se toma una relacin de Ds/d entre 6 y 15.b) Se determina la tensin admisible a torsin del material. Se puede obtener de tablas de materiales, en caso de estimacin se toma la resistencia a la traccin del material multiplicada por un factor de 0.28.

c) De la ecuacin siguiente:

Donde es la fuerza en (N) con el resorte totalmente comprimido, se despeja el valor del dimetro de la espira, d:

De acuerdo con las especificaciones europeas, la mxima fuerza a realizar por el amortiguador es:

d) Conocido el dimetro de la espira d y estimada la relacin Ds/d se puede calcular el dimetro nominal del resorte.e) Determinacin del nmero de espiras activas del resorte helicoidal. La compresin del resorte puede expresarse mediante la ecuacin:

Donde k es la rigidez del resorte helicoidal, pudindose expresar x como:

Tomando , el ngulo de torsin la siguiente expresin:

Donde es el par de torsin (N.m), es la longitud del resorte sometida a torsin, G es el mdulo de cortadura del material y J es el momento de inercia polar dela seccin de la espira (en torno al eje perpendicular a la seccin en el centro de esta).Como ya es conocido:

Donde n es el nmero de espiras activas del resorte,

Sustituyendo I,J,K y L en la ecuacin H se tiene:Combinando las ecuaciones G y M F resulta:

Y por lo tanto, n, el nmero de espiras activas toma la siguiente expresin:

f) Determinacin 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 valores

Y la mxima fuerza a realizar por el amortiguador es:

Luego la rigidez del resorte vendr dada por la relacin:

Figura 3 Amortiguador de disipacin de energa 1. Cilindro interior2. Pistn 3. Vstago 4. Resorte de compresin 5. Depsito de aceite 6. Bloque de contacto con la cabina o contrapeso 7. Resorte auxiliar

AMORTIGUADORES DE DISIPACIN DE ENERGAA diferencia de los amortiguadores de acumulacin de energa, este tipo de amortiguadores pueden disearse para inducir una fuerza constante durante la maniobra de frenada de la carga.Aunque la construccin de un amortiguador de disipacin de energa es diferente a la del de acumulacin, el principio general en el que se basa es el mismo: el amortiguador debe ser capaz de convertir la energa cintica de la cabina o contrapeso en el instante del impacto en calo y en energa potencial debido a una disminucin de la altura del amortiguador.

En la figura 3 se presenta un amortiguador de disipacin de energa.Cuando se produce el contacto entre el cuerpo mvil y el amortiguador, el pistn comienza a descender obligando a desplazar el aceite desde el cilindro interior hasta el exterior a travs de un nmero de orificios. Estos van disminuyendo en nmero y en tamao conforme el pistn va avanzando retardando el movimiento y consiguiendo que la cabina o contrapeso se detengan de una forma progresiva y suave.

CLCULO DE UN AMORTIGUADOR DE DISIPACIN DE ENERGALa ecuacin de continuidad que representa la igualdad de volmenes de aceite desplazado por el pistn y el forzado a travs de los agujeros de escape en el cilindro est dada por la expresin:

Donde es la velocidad del pistn en (m/s), es el rea del pistn en (), w es la velocidad de descarga en (m/s), es el rea total de os agujeros de escape por debajo del pistn en (N/) y es el coeficiente de descarga.La velocidad de descarga est dada por:

Donde p es la presin especifica del aceite (N/) y es la densidad del aceite (kg/).La siguiente formula corresponde a la presin especfica:

Y por lo tanto la fuerza de retardo:

Sustituyendo en la ecuacin (U) v= (2y correspondiente a la cada libre, se tiene:

Suponiendo que F permanece constante durante la accin de frenada del amortiguador, se tiene:

Esta ecuacin formula una relacin parablica entre ambas variables. Como esta ecuacin tiene validez general, se puede escribir:

Donde h es la cada total del amortiguador (m) es el rea total de todos los agujeros de escape.Como se ha visto anteriormente, la fuerza inicial de retardo depende solamente de la velocidad inicial o de impacto y no depende de la velocidad de bajada de la cabina. Su valor puede calcularse muy fcilmente para a=.

Si la carga til varia, la fuerza de retardo F variara tambin. En la figura 4, se tiene como la lnea original constante F(1) para la carga total M=. F se convertir en M (2) o en M(3), ya que el trabajo realizado por el amortiguador ser igual a la suma de la energa cintica de la cabina o contrapeso en el momento del impacto ms la energa potencial correspondiente a la bajada final del amortiguador.

Figura 4. Relacin entre fuerza de retardo y recorrido del pistnSi la carga total se indica como:

Donde es el coeficiente, entonces la fuerza de retardo tomo la siguiente expresin:

Y la aceleracin de retardo:

Sustituyendo en (A.1) F= de la ecuacin (Y), se obtiene la aceleracin inicial de retardo:

Consecuentemente la lnea horizontal M=, se convertir en M si la aceleracion inicial de retardo es menor que la de la gravedad () o en si la aceleracin inicial de retardo es mayor que la gravedad (.Las ecuaciones iniciales (A.1) y (U) para una fuerza de retardo F pueden escribirse en la forma:

Y

De forma similar, se puede desarrollar una frmula para la fuerza :

En base a las ecuaciones anteriores (X) y (Y) se pueden obtener la relacin de fuerzas :

Y reagrupando esta ltima ecuacin:

Por diferenciacin y sustitucin por v (dv/dy) de la ecuacin (E.1) se tiene la siguiente ecuacin diferencial:

Definiendo las siguientes constantes por simplificacin:

Se obtiene la siguiente expresin simplificada:

Integrando esta ecuacin y tomando como limites h-y y se obtiene:

Despejando F:

La fuerza inicial F, depende solo de la velocidad inicial V, mientras que la final del impacto, la fuerza de retardo F, depende esencialmente de la carga sobre el amortiguador M. de la ecuacin (D.1) y (M.1) se obtiene una relacin similar entre la aceleracin de retardo a y la posicin del pistn:

Ejemplo 1: Un ascensor de 320 Kg, de carga de pasaje y 280Kg de peso de la cabina tiene una velocidad de cabina de 1,5m/s. calcular los dos amortiguadores de resorte necesarios utilizando la norma EN 81-1. La resistencia a traccin del acero empleado es de 1GPa.DATOS:

Asumimos una relacin de dimetros D/d= 6, como un punto de partida con el cual obtenemos un coeficiente de Wahl de valor 1,25., determinamos la mxima tensin permisible a torsin; valor que normalmente viene en funcin de la resistencia a traccin del alambre.Entonces, 0,28(1000MPa)= 280MPa.Ahora, calculamos la fuerza mxima para cada resorte totalmente comprimido, cuya frmula ya est establecida segn la norma EN 81-1,

Como tenemos un valor de 1,25 del coeficiente de Wahl, sustituimos en la formula siguiente para obtener el dimetro de la espira: Aproximando tenemos; 29mmD/d= 6mm= 174mm,Ahora calculamos el nmero de espiras activas del resorte helicoidal, ya que conocemos las dimensiones del resorte, mediante la siguiente expresin:

Donde G= mdulo de cortadura del material (MPa), n= nmero de espiras activas del resorte. K=rigidez del resorte, que viene dada por la relacin segn la Norma EN 81-1,

D=174mm, d= 29mm. n=34.D/d= 174/29= 6, entonces calculamos el coeficiente de Wahl: Un valor muy cercano al que habamos asumido de 1,25.

2do Ejemplo:Un ascensor de 1200kg de carga de pasaje y 1460Kg de peso de la cabina, que tiene una velocidad de 1,8m/s. calcular el amortiguador de disipacin de energa necesario utilizando la norma EN 81-1, asumir que existen dos amortiguadores en el foso.

Como la carrera posible de los amortiguadores a disipacin de energa debe ser al menos igual a la distancia de parada por gravedad a 115% de la velocidad nominal, o sea, 0,067 expresando la carrera en metros y la velocidad en m/s. por lo tanto la carrera que debe tener el amortiguador ser=

0,217= 217mm.

la carga total ser=M= (N.La fuerza inicial de retardo depende solamente de la velocidad inicial o de impacto (velocidad incial), y se calcula=

Los valores constantes se calculan asi=

Siendo la fuerza de retardo, teniendo y=0, y el amortiguador totalmente comprimido:

Diseamos un cilindro de 200mm de dimetro y unos orificios de 10mm de dimetro. El coeficiente de descarga de los orificios es de 90% y la densidad del aceite es de 900Kg/. Para obtener el nmero de orificios que son necesarios. Tenemos que aplicar la siguiente formula:

Siendo=

La aceleracin de retardo en funcin de la posicin del pistn es:

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA.MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA.UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL.NCLEO SUCRE EXTENSIN CARPANO.CARPANO, BERMDEZ, SUCRE.

PROFESOR: BACHILLERES:ZEUXIS ROJAS.GUEVARA M, DAVID J.MARCANO T, JOS G.INGENIERA MECNICA. 7MO SEMESTRE. A

CARPANO, MAYO DE 2015.