1. Principios operativos fundamentales
1.1 Ascensores de tracción
Los ascensores de tracción utilizan cables o correas de acero para suspender la cabina y el contrapeso de una polea de tracción impulsada por un motor eléctrico. El principio fundamental es la fricción: los cables se agarran a la superficie ranurada de la polea de tracción y, a medida que la polea gira, los cables se mueven, subiendo o bajando el coche. El contrapeso, normalmente igual al peso del vehículo más un 40-50 % de la capacidad nominal, equilibra el sistema y minimiza el par del motor necesario para su funcionamiento.
Los ascensores de tracción modernos emplean accionamientos de frecuencia variable y voltaje variable (VVVF) para controlar la velocidad y el par del motor. El variador rectifica la energía de la red CA a CC y luego la invierte nuevamente a CA de frecuencia-variable, lo que permite un control preciso de la velocidad desde cero hasta la velocidad nominal con alta eficiencia. Los accionamientos regenerativos pueden devolver energía a la red del edificio durante el descenso o la desaceleración, mejorando aún más la eficiencia.
1.2 Elevadores Hidráulicos
Los ascensores hidráulicos funcionan según el principio de Pascal: una bomba hidráulica accionada eléctricamente fuerza el aceite hacia un cilindro, empujando un pistón que eleva el automóvil. Para el descenso, una válvula de control libera aceite del cilindro al depósito y el automóvil desciende por gravedad. A diferencia de los sistemas de tracción, los ascensores hidráulicos no utilizan cuerdas - el pistón soporta directamente la carga de la cabina.
Hay dos configuraciones principales. Los sistemas en-perforación (acción-directa) colocan el cilindro en una perforación debajo del foso del elevador, con el pistón extendido hacia arriba para sostener la cabina. Los sistemas sin orificios-utilizan pistones telescópicos-montados en los lados que se extienden a lo largo del automóvil, lo que elimina la necesidad de realizar perforaciones profundas. Los diseños sin-agujeros son particularmente ventajosos en áreas con niveles freáticos altos o lecho rocoso cerca de la superficie.
2. Comparación de desempeño
| Parámetro | Ascensor de tracción | Ascensor Hidráulico |
|---|---|---|
| Rango de velocidad | 0.5 – 10+ m/s | 0.15 – 1.0 m/s |
| Altura de viaje | Ilimitado (práctico: 600+ m) | Normalmente Menos o igual a 21 m (6-7 pisos) |
| Capacidad de carga | 320 – 5,000+ kilos | Hasta 20,000+ kg (especialidad de carga) |
| Eficiencia Energética | Alto (regenerativo disponible) | Moderado (sin contrapeso) |
| Suavidad de marcha | Excelente | Bueno (la temperatura del aceite afecta el rendimiento) |
| Sala de maquinas | Requerido (u opción MRL) | Requerido para la unidad de bomba |
| Tiempo de instalación | 2 – 4 semanas | 1 – 2 semanas |
| Costo inicial (típico) | Más alto | Más bajo para edificios bajos- |
| Costo de mantenimiento | Menor-plazo | Superior (mantenimiento del sistema de aceite) |
| Nivel de ruido | Muy bajo (sala de máquinas aislada) | Más alto (ruido de la sala de bombas) |
3. Análisis de eficiencia energética
El consumo de energía es donde las dos tecnologías divergen más significativamente. Los ascensores de tracción con contrapesos son intrínsecamente eficientes porque el motor sólo necesita superar el desequilibrio entre las cargas de la cabina y el contrapeso, además de las fuerzas de fricción y aceleración. Un ascensor de tracción VVVF moderno puede alcanzar un consumo de energía de 0,3-0,6 kWh por cada 1.000 kg-m de trabajo de transporte.
Los ascensores hidráulicos carecen de contrapeso, lo que significa que la unidad de motor-bomba debe suministrar toda la presión hidráulica para elevar la cabina independientemente de la carga. Durante el descenso, la energía se disipa a través de la válvula de control en forma de calor en lugar de recuperarse. El consumo típico de un ascensor hidráulico oscila entre 1,0-2,5 kWh por 1.000 kg-m, aproximadamente entre 3 y 4 veces más que los equivalentes de tracción.
Ventaja del impulso regenerativo:Las modernas unidades de tracción regenerativa pueden recuperar el 20-40 % de la energía utilizada durante el descenso y devolverla a la red eléctrica del edificio. Durante una vida útil de 20 años en un edificio de alto tráfico, esta recuperación puede compensar una parte importante de la prima de costo inicial.
Para los edificios que buscan la certificación LEED o que operan en jurisdicciones con códigos energéticos estrictos, los ascensores de tracción son cada vez más la única opción viable. Sin embargo, para edificios-de poca altura con un uso diario mínimo, la brecha de eficiencia puede ser demasiado pequeña para justificar una inversión inicial más alta.
4. Requisitos de instalación y espacio
4.1 Requisitos de pozo y foso
Los ascensores de tracción requieren una estructura elevada sustancial para soportar la sala de máquinas (o la máquina de tracción aérea en los diseños MRL). La dimensión aérea mínima (distancia desde el piso superior del rellano hasta el techo del hueco) varía desde 3,8 metros para ascensores de sala de máquinas estándar-hasta 3,2 metros para configuraciones MRL. La profundidad del pozo suele ser de 1,2 a 1,8 metros, dependiendo de la velocidad y los topes.
Los ascensores hidráulicos tienen requisitos superiores más flexibles - a menudo tan pequeños como 3,0 metros - porque la sala de máquinas está adyacente al hueco en lugar de encima de él. Sin embargo, los sistemas hidráulicos en-el pozo requieren perforar un pozo profundo debajo del pozo, que puede encontrar obstáculos como lecho de roca, agua subterránea o servicios públicos subterráneos. El costo de perforación puede agregar entre $5,000 y $20,000 al proyecto, dependiendo de las condiciones del terreno.
4.2 Consideraciones sobre la sala de máquinas
Las salas de máquinas de tracción deben ubicarse directamente encima del eje o desplazarse dentro de una distancia máxima especificada (normalmente 15-20 metros horizontalmente según EN 81-20). La sala debe soportar las cargas estáticas y dinámicas de la máquina de tracción, que pueden superar los 5.000 kg para instalaciones de alta capacidad. El aislamiento de vibraciones entre la sala de máquinas y la estructura del edificio es fundamental para evitar la transmisión de ruido.
Las salas de máquinas hidráulicas (salas de bombas) pueden ubicarse hasta a 15 metros del eje y solo requieren soporte a nivel del piso-. Sin embargo, deben acomodar la unidad de energía hidráulica, el depósito de aceite y el gabinete de control, con unas dimensiones mínimas de aproximadamente 2,5 m × 2,0 m × 2,2 m de altura. La gestión del ruido y la temperatura del petróleo requiere ventilación, y las medidas de contención de petróleo (bandejas para derrames) son obligatorias en muchas jurisdicciones.
5. Costo total de propiedad
El costo total de propiedad (TCO) durante una vida útil de 25-años generalmente favorece a los elevadores de tracción para aplicaciones de media-y gran altura-, mientras que los sistemas hidráulicos pueden ofrecer un TCO más bajo en escenarios específicos de poca altura.
| Componente de costo (25 años, construcción de 6 paradas) | Tracción | Hidráulico |
|---|---|---|
| Equipo inicial e instalación | $75,000 – $120,000 | $45,000 – $75,000 |
| Energía (acumulada) | $18,000 – $28,000 | $55,000 – $85,000 |
| Contratos de mantenimiento y servicio | $45,000 – $65,000 | $55,000 – $80,000 |
| Revisiones importantes (1-2 por ciclo de vida) | $12,000 – $20,000 | $15,000 – $25,000 |
| TCO a 25 años (rango típico) | $150,000 – $233,000 | $170,000 – $265,000 |
Notas: Los costos son indicativos para un ascensor de pasajeros de 630 kg y 6-paradas en un edificio comercial de tráfico medio. Los costos reales varían significativamente según la región, los patrones de tráfico y los términos del contrato de servicio.
6. Directrices de solicitud
En función de las características técnicas, se aplican las siguientes pautas de selección:
Elija tracción para: Buildings with more than 5-6 floors; high-speed requirements (>1.0 m/s); heavy traffic (>300 viajes/día); proyectos energéticos-sensibles; aplicaciones que requieren unidades regenerativas; torres residenciales o comerciales de gran-altura.
Elija Hidráulico para:Edificios-de poca altura (2-4 pisos); aplicaciones de carga pesada (especialmente cargas asimétricas); modernizaciones donde el espacio libre del eje está severamente limitado; instalaciones temporales o modulares; proyectos con presupuesto limitado y poco tráfico.
7. Tecnología emergente:-espacio para máquinas-menos tracción (MRL)
Los ascensores de tracción sin-sala de máquinas-(MRL) representan una convergencia de tecnologías que ofrecen la eficiencia y la velocidad de los sistemas de tracción sin la penalización de espacio de una sala de máquinas tradicional. La máquina de tracción se monta dentro del hueco, ya sea sobre los carriles guía de la cabina o en el espacio superior. Los ascensores MRL representan ahora más del 60% de las nuevas instalaciones de tracción en Europa y están ganando cuota de mercado a nivel mundial.
Los diseños MRL requieren una gestión térmica cuidadosa del motor compacto y del variador, y el acceso de mantenimiento a la máquina es más complejo que en los diseños tradicionales. Sin embargo, para los promotores inmobiliarios, la eliminación de la sala de máquinas puede recuperar 10-15 m² de superficie útil por ascensor, un inmueble valioso en los desarrollos urbanos.
