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Pautas para el diseño de circulaciones verticales mecánicas
Tipo: Apuntes
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¡No te pierdas las partes importantes!
CIRCULACIÓN MECÁNICA VERTICAL
CONTENIDO
Introducción Definición Clasificación
Definición Servicio mínimo Horas pico
Clasificación Ascensores a tracción Ascensores hidráulicos
Cabina Cables Rieles o guías Deslizadores Contrapeso Sistemas de seguridad Puertas Caja de ascensor Sobre-recorrido Bajo-recorrido Sala de máquinas Etapas de montaje y construcción
Emplazamiento Agrupamiento Tiempos Mandos o Maniobras
Ascensores panorámicos Ascensores de recorrido inclinado Ascensores para edificios de funciones múltiples Ascensores para edificios de funciones específicas Ascensores para vehículos
Muchos de los grandes cambios suscitados en la historia de la arquitectura se han generado por avances tecnológicos en los SISTEMAS DE INSTALACIONES. Es así que se puede hablar de equipos de CIRCULACIÓN MECANICA VERTICAL, tales como ascensores, montacargas y escaleras mecánicas, sin los cuales sería imposible realizar edificios de 20, 30, 100 y hasta más pisos de altura.
El costo actual de este tipo de equipos, que fluctúa entre un 10% y un 15% del costo final del edificio, hace indispensable evaluar todos los aspectos que intervienen en su elección final.
En este apunte se pone de a disposición del alumno un informe general de estos equipos, como así también una serie de recomendaciones, normas y tablas que permiten establecer el equipo de circulación mecánica vertical idóneo en capacidad y calidad de servicio para cada edificio.
Se define como CIRCULACIÓN MECANICA VERTICAL (C.M.V.) al conjunto de elementos que sirven para transportar personas o cosas entre diferentes niveles de un edificio.
Se puede clasificar a la C.M.V. en tres grandes grupos:
Ascensores
Montacargas
Escaleras mecánicas y rampas móviles.
Según su funcionamiento mecánico los ascensores y montacargas pueden clasificarse en dos tipos:
A tracción
Hidráulicos
En los capítulos posteriores se analizarán cada uno de ellos en particular.
Los ascensores tienen como función primordial el traslado de personas de un nivel a otro , es por ello que su diseño en cuanto a superficie, capacidad, velocidad y terminación responde a satisfacer necesidades humanas. Sin embargo los ascensores también permiten el traslado de cosas.
El núcleo de ascensores constituye un punto neurálgico dentro del diseño de un edificio. El mismo debe proporcionar un servicio eficiente en cuanto a capacidad y rapidez acorde al confort que se desee brindar al edificio.
Las condiciones mínimas para este servicio son establecidas por la reglamentación de cada ciudad. Esta reglamentación prohíbe la construcción de edificios de cierto número de pisos si los mismos no prevén el número adecuado de aparatos elevadores. En la provincia de Tucumán y según la ordenanza Nº 3407, es obligatorio instalar ascensores a partir del 4º nivel inclusive.
Las Normas IRAM 3681 establecen las condiciones generales y requisitos especiales que deben cumplir los ascensores y montacargas.
Para edificios nuevos o ampliaciones que superen los 12 metros de altura y hasta los 25 metros deberá instalarse por lo menos un ascensor si su función fuera: viviendas colectivas, oficinas, hoteles, hospitales, sanatorios, restaurantes o comercios. Si supera los 25 metros deberá instalarse por lo menos dos ascensores.
Si son varios los ascensores se los debe instalar agrupados para un mejor servicio, cerca de los medios exigidos de egresos y no debiendo estar el ascensor a más de 65 metros de cualquier punto ubicado en un piso en un piso alto de un edificio, medidos a lo largo de la línea natural de libre trayectoria.
El hecho de considerar al usuario y su función en el diseño de un edificio se ve Reflejado en un fácil acceso al núcleo circulatorio, rapidez de transporte y menor tiempo de espera.
La utilización de los ascensores y la evacuación de un edificio no se da en todos los casos de la misma manera e intensidad. Un equipo de ascensores para un edificio queda definido basándose en las dimensiones y destino del mismo, considerando para ello valores estadísticos que resultan del estudio de tránsito de pasajeros en casos similares. Estos valores representan los periodos de tránsito extremo en un día de actividad normal. En cada caso, de acuerdo a su función, se consideran las horas pico.
Se define como “horas pico” a las horas en que se da un uso intensivo del edificio. Así se tiene:
Oficinas: poseen dos horas picos que se dan a la hora de entrada y salida del personal.
Hospitales y sanatorios: poseen dos horas pico, a la mañana con el ingreso de médicos y a la tarde con las visitas.
Hoteles: no existen horas pico pronunciadas, salvo que posean salas de conferencias, restaurantes, etc. en alguno de los pisos.
Enseñanza: tienen varias horas pico que coinciden con los turnos de entrada y salida de clases.
Viviendas: no hay horas pico máximas sino que se considera una media a la mañana y al anochecer.
En estos equipos, la fuerza para hacer ascender o descender la cabina dentro de la caja es proporcionada por un motor, el cual por TRACCIÓN mueve un cable sujeto a la cabina y a un contrapeso.
Este tipo de ascensores puede tener su sala de máquinas en la parte superior o inferior de la caja de ascensores. El sistema con su sala de máquinas en la parte superior es el de mayor uso en la práctica dado que puede servir a edificios de gran altura.
En los ascensores a tracción las partes principales que componen el sistema son: la cabina, los rieles o guías, los deslizadores, los cables, el contrapeso y los sistemas de seguridad.
También deben ser entendidas como partes componentes del sistema los siguientes elementos arquitectónicos: las puertas, la caja de ascensor, el sobre-recorrido, el bajo-recorrido y la sala de máquinas.
Fig. 2: Elementos componentes de ascensor a tracción. (Ref.: 6, Pág. 20)
Fig.3: Planta de ascensor a tracción. (Ref.: 2 – Pág. 25, Fig. 8)
Los ascensores hidráulicos transmiten el movimiento ascendente o descendente a la cabina a través de un pistón que se telescopia, o no, dentro de un tubo en el cual se inyecta o extrae aceite a presión. Debido al mecanismo empleado en estos equipos, su uso está limitado a edificios de poca altura ya que el pistón o ariete presenta la misma altura que la del edificio a servir. Sin embargo la tecnología de las perforaciones ha resuelto el problema de las excavaciones profundas, permitiendo así recorridos que no se alcanzarían por las dificultades y características que presentan determinados tipos de suelo.
Los componentes básicos de un ascensor hidráulico son los siguientes: Un pistón dispuesto verticalmente debajo de la cabina, un cilindro que aloja al pistón ubicado en una excavación de profundidad similar al recorrido del ascensor, una bomba hidráulica impulsada por un motor trifásico, un sistema de válvulas, un tanque (el depósito del fluido) y un control eléctrico. Ver Figura 3.
Fig. 5: Esquema elementos componentes de Ascensor Hidráulico. (Ref.: 6, Pág. 18).
En este sistema también deben ser considerados como partes componentes los siguientes elementos arquitectónicos: las puertas, la caja de ascensor, el sobre-recorrido y el bajo-recorrido como así también la cabina, rieles o guías y deslizadores. No requiere regulador de velocidad ni paracaídas en la suspensión de la cabina ya que no existen riesgos de caídas descontroladas.
En este tipo de aparato elevador el control de velocidades, aceleraciones, desaceleraciones y detenciones suaves se realiza mediante el empleo de válvulas especiales que regulan el caudal de aceite que mueve el pistón impulsor. De esta manera se logran velocidades y cargas elevadas sin afectar la precisión de las paradas ni el confort de los pasajeros.
Este sistema puede presentar un solo ariete o más de acuerdo a la carga a transportar. Mediante la combinación de varias bombas se consiguen diferentes velocidades y capacidades muy elevadas.
La no presencia de una sala de máquinas en el extremo superior de la caja ni de un contrapeso son los factores que llevan a seleccionar este tipo de sistema. En este caso el equipo encargado de su funcionamiento ocupa muy poco espacio en la parte inferior de la caja del ascensor y está compuesto por un tanque de aceite, el cuadro de maniobras, la bomba y el motor. La bomba fuerza al fluido desde el tanque hacia una cañería que conduce al cilindro. Cuando la válvula se encuentra cerrada, el fluido presurizado no tiene ningún lugar donde ir excepto al cilindro. En la medida que el fluido se recolecta en el cilindro, empuja el pistón hacia arriba, elevando la cabina del ascensor. Al abrirse la válvula el fluido retorna al tanque, permitiendo el descenso de la misma.
La estructura del edificio no se carga con la incidencia del ascensor ya que la acción del mismo es transmitida al pistón y descargada del terreno.
En caso de corte de energía y con pasajeros en la cabina, se realiza el rescate con el simple movimiento de una llave a mariposa ubicada en la válvula, que no requiere ningún esfuerzo y que permite el suave desplazamiento de la cabina hasta el nivel inferior.
Fig. 6: Planta y Corte de ascensor hidráulico.
Fig. 7: A) Disposición de cabina recomendada. B) Disposición de cabina no recomendada. (Ref.: 3 – Pág. 29 y 30, Fig. 2.1 y 2.2).
Se usan dos cables como mínimo para seguridad llegando a colocarse hasta 10 cables cuando la instalación lo requiere. Se debe considerar un margen de seguridad igual a cinco.
El cable esta constituido por un alma de cáñamo impregnado en una grasa especial alrededor del cual se arrollan los demás cables de acero en forma de hélice. Esta constitución permite al cable amoldarse a la polea de tracción sin deteriorarse en un plazo breve.
La carga de rotura de estos cables oscila entre 2.700 y 16.000 Kg para un diámetro de 9 a 18 mm respectivamente (diámetros normales). Para saber el número de cables a usar, debe conocerse la carga a soportar, el diámetro de la polea más pequeña y el diámetro de cable a utilizar. La relación entre ambos diámetros no debe ser inferior a 40.
Los cables se sujetan al bastidor de la cabina y al contrapeso mediante amarres metálicos regulares.
Cuando las maquinarias están instaladas en la parte superior del edificio, se disminuye el recorrido del cable, motivo por el cual es más económico que cuando las mismas están en la parte inferior, en cuyo caso cantidad de cable utilizada es mayor, por lo que la instalación se encarece.
Cabe aclarar que en el caso de la instalación en la parte inferior se crean ventajas tales como mayor facilidad en el acceso para las reparaciones y mantenimiento, se transmite menor vibración el edificio, etc.
Está prohibido el uso de cadenas en reemplazo de los cables de tracción o accionamiento.
Fig. 8: Cables.
Son elementos que aseguran, según una dirección, el desplazamiento del coche y el de su contrapeso en los respectivos recorridos. Están ancladas a la pared de la caja del ascensor.
Pueden ser redondas o en “T”. Las guías deben estar realizadas sin imperfecciones, no permitiéndose una tolerancia mayor de 3 a 4 mm. El contrapeso también es guiado por ellas, pero en general son de menor tamaño.
Deben fabricarse en acero laminado, no permitiéndose el uso de guías realizadas en fundición de hierro o las de chapa doblada.
Piezas que aseguran la unión del bastidor y la cabina a las guías, a la vez que facilitan su desplazamiento. En la parte superior de los deslizadores llevan un depósito de aceite que asegura la lubricación disminuyendo la fricción y reduciendo el ruido.
Pueden ser reemplazadas por un conjunto de tres poleas recubiertas en caucho que ruedan sobre los laterales de las guías. Este método ofrece las ventajas de reducir el desgaste por rozamiento a la vez que los ruidos son prácticamente nulos.
Fig. 9: Deslizadores.
Compensa el peso muerto del bastidor, la plataforma y la cabina, más un exceso variable comprendido entre el 40 y el 50% de la carga máxima que el coche pueda transportar. Tiene como objetivo reducir al mínimo el consumo de energía en la operación del equipo. Corre a lo largo de una guía en la parte posterior o lateral de la caja de ascensor, en sentido inverso al de la cabina correspondiente.
El contrapeso puede adoptar diferentes posibilidades de ubicación según:
A.- Contrapeso a tierra firme en primera parada.
B.- Contrapeso a tierra firme en sótano.
C.- Contrapeso en primera parada (P.B.) con relleno de su proyección en sótano.
D. - Contrapeso en primera parada (P.B.) con paracaídas.
Paracaídas: Son mecanismos situados generalmente en la parte inferior de la cabina. Su finalidad es el frenado o parada del aparato en caso de falla de alguno de sus elementos. Consiste en un sistema mecánico (palanca) que en caso de averías (eventuales cortes de cables o velocidades superiores a la normal) oprime un fuelle que acciona una cuña que pierde su perpendicularidad normal, apretando las guías hasta su frenado total. El tipo de paracaídas a emplear depende de la velocidad del ascensor: Para velocidades bajas frenado instantáneo, para velocidades altas (superior a 1 m/seg.) frenado progresivo. Otros elementos de seguridad son: el Cortocircuito diferencial, Interruptor de seguridad o del cable flojo y el Interruptor de final de recorrido.
Amortiguadores: Aparatos que hacen de topes móviles y suaves del fin del trayecto del ascensor mediante un sistema de frenado que puede ser por fluidos (hidráulicos) o por gravitación (resorte).
Se engloban dentro de este rubro a todos aquellos elementos que tienen una relación directa con el espacio arquitectónico y que por lo tanto juegan en una etapa de diseño. Ellos son: las puertas, la caja de ascensor, el sobre-recorrido, el bajo-recorrido y la sala de máquinas.
Las puertas de acceso, también llamadas de servicio, son las que dan paso a la cabina. Estas puertas van instaladas en las paredes del recinto y puede haber una o más puertas por planta de ascensor. Según así sea se llamarán de simple o doble servicio.
Las cabinas deben llevar siempre puertas. Para permitir su uso sin puertas, la velocidad del ascensor no debe superar el valor de 0,5 m/seg y el espacio entre cabina y caja no mayor a 2 cm, debiendo tener un acabado perfecto y ser totalmente lisa.
Este tipo de ascensores facilita la circulación ágil, sin tiempos de espera.
Las puertas de acceso llevan un dispositivo de seguridad que no permite el funcionamiento del aparato cuando la puerta está abierta. Igualmente no se pueden abrir las puertas mientras el ascensor hace su recorrido. Si la apertura y cierre es automático, al llegar el ascensor a su destino, las puertas se abren lentamente y permanecen así el tiempo necesario para el ascenso y descenso de los pasajeros.
Las dimensiones, manipulación, sistemas y demás características de las puertas están en proporción con el aparato elevador.
El ancho mínimo de la puerta ha de ser de 0,90 m.
Los tiempos de cierre y apertura de puertas es vital, considerando que ésta operación se realiza centenares de veces al día.
Para el cierre de puertas, reglamentos de seguridad fijan un valor por debajo de 1 Kg/m. Es posible conseguir una velocidad mayor de apertura en las hojas mediante dispositivos automáticos que comienzan a abrir antes que el ascensor esté totalmente parado (en el periodo de nivelación).
Según el tipo de cierre, las puertas pueden ser: plegadiza, corrediza, y batientes. El uso de las puertas telescópicas metálicas con rejas romboidales, están prohibidas en nuestro municipio, mediante la Ordenanza 2956, desde noviembre del año 2000.
La puerta más eficiente es la que abre y cierra en un tiempo mínimo y permite entrar y salir a dos personas simultáneamente (una puerta de 1,06 m cumple con dicho requisito).
El tamaño de las puertas está condicionado por la función del edificio; por ejemplo para hospitales las puertas deben ser de 1,20 m a fin de paso fácil de una camilla; en un montacargas debe permitir el acceso de cajones voluminosos.
También de acuerdo a la función del edificio deberá seleccionarse el tipo de puertas a utilizar sobre la base de considerar los aspectos económicos, de seguridad, de funcionalidad y por supuesto de diseño espacial.
Las puertas para ascensores de más de 1m/seg deben ser obligatoriamente opacas.
Requisitos a cumplir:
A.- Las puertas de rellano de accionamiento manual deberán tener una mirilla de área igual a 20 dm² y lado mínimo de 0,15 m, cuyo centro deberá estar a una distancia del solado comprendida entre 1,50 m y 1,60 m.
B.- La altura mínima será de 1,85 m y su ancho libre dependerá de la capacidad de la cabina.
C.- La puerta de rellano correspondiente a subsuelo deberá ser ciega e incombustible.
D.- La distancia entre las puertas de la cabina y de rellano deberá ser inferior a 0,15 m.
Fig. 11: Tipos de puertas de ascensores. (Ref.: 2 – Pág. 34, 35 y 36, Fig. 11, 12, 13).
Se pueden distinguir cuatro tipos de marcos diferentes:
A.- Marco simple: Constituido por un perfil U de chapa doblada. Se los utiliza únicamente para puertas plegadizas y su gran desventaja es que al no cubrir totalmente las mochetas, el golpe producido con el cierre de las puertas provoca deterioro en los revoques.
B.- Marco cajón: Se ejecutan en chapa doblada que abraza las mochetas. Es usado para cualquier tipo de puerta.
C.- Marco medio cajón : Es una solución intermedia de los casos anteriores. En este caso se resuelve el problema de deterioro del revoque en los rellanos pero no en la caja del ascensor. Es utiliza para cualquier tipo de puerta.
D.- Marcos unificados: Son aquellos que se usan cuando existen baterías de ascensores, cubriendo totalmente los espacios entre puertas y en ellos se prevén las aberturas para colocación de botones de llamadas, indicadores luminosos, etc.
La caja debe estar aislada contra ruidos y vibraciones. Sus cimientos deben ir aislados del resto de los cimientos del edificio. Debe ser una estructura autoportante e independiente desde el cimiento hasta la parte superior, salvo cuando la caja de ascensor actúe como una gran columna portante y de arriostramiento capaz de absorber esfuerzos horizontales transmitidos y los esfuerzos verticales que en su interior se producen.
La caja no debe tener al tanque de reserva de agua como elemento adicional. Si no fuera posible, deberá quedar como separación mínima 0,70 m entre el fondo del tanque y la losa que sirve de techo a la sala de máquinas (en la parte superior del edificio).
Fig. 13: Corte de caja de ascensor y sala de máquinas. (Ref.: 2 – Pág. 25, Fig. 7).
Dependiendo de la superficie requerida por la cabina, de la cantidad de puertas de la misma, y del tipo de ascensor, se pueden obtener las dimensiones de la caja de ascensor.
Fig. 14: Dimensiones de la caja de ascensor. (Ref.: 2 – Pág. 39 y 40, Fig. 18 y 19).
