Ascensores Hidrahulicos
Funcionamiento de un ascensor hidráulico
Teniendo en cuenta cuales son los componentes básicos de un equipo hidráulico, y como actúa un simple sistema hidráulico, solo nos queda aplicar estos conocimientos a un ascensor hidráulico para comprender su funcionamiento.
¿Qué entendemos por ascensor hidráulico?
“Ascensor en el que la energía necesaria para la elevación de la carga se transmite por una bomba con motor de accionamiento eléctrico que transmite un fluido hidráulico a un cilindro que actúa directa o indirectamente sobre la cabina”
Funcionamiento en subida y bajada
Para subir
El grupo motor-bomba bombea el fluido de la central a través del grupo de válvulas (y la conducción) hacia el pistón. Cuando una de las válvulas se abre, el fluido presurizado escoge el camino que ofrece menos resistencia y regresa al depósito de la central. Pero cuando la válvula se cierra, el fluido no tiene más remedio que ir hacia el cilindro. Al acumularse el fluido en el cilindro, la presión empuja el pistón hacia arriba elevando la cabina del ascensor.
Cuando la cabina se acerca al piso correcto, el sistema de control envía una señal al motor eléctrico para parar la bomba gradualmente. Con la bomba parada, no hay más aceite que fluya, y el que ya estaba en el cilindro no puede escapar (no puede volver al depósito de la central a través de la bomba, y la válvula sigue cerrada). El vástago se apoya sobre el fluido y la cabina se queda allí donde está.
Para bajar
Para bajar la cabina, el sistema de control del ascensor envía una señal a la válvula. Cuando la válvula se abre, el fluido que estaba en el cilindro fluye hacia el depósito de la central.
Gracias a la fuerza de gravedad, el peso de la cabina (y la carga, en caso de que la haya) empuja el cilindro hacia abajo y conduce el fluido al depósito, haciendo descender el ascensor gradualmente. De este modo el ascensor solo consume energía en el ascenso, ya que desciende por gravedad. Para detener la cabina en un piso inferior, el sistema de control cierra la válvula de nuevo.
Ventajas de instalar un ascensor hidráulico
Seguridad
- Alto grado de seguridad para el usuario (doble sistema de seguridad).
- Evacuación de pasajeros garantizada en caso de fallo en suministro eléctrico. El sistema tiene una bobina 12v conectada a una batería de reserva como elemento de serie, que permite finalizar el trayecto hasta la parada más próxima y abrir las puertas.
- Alto grado de seguridad para el operario debido a su forma de montaje. Construcción del primer al último piso.
- Pistón como elemento de masa.
- Más seguros en caso de movimientos sísmicos por la ausencia del contrapeso en el hidráulico.
Económicos
- Alto grado de fiabilidad por el poco mantenimiento que necesita la instalación debido al menor desgaste de sus componentes.
- Precios de instalación y mantenimiento más económicos. Menor utilización de componentes.
- Montaje más fácil.
- El sistema hidráulico no sobrecarga la estructura del edificio, permite que el hueco de ascensor no necesite de paredes de hormigón, es decir no necesita encofrado.
Espacio
- Optimización del espacio de la vivienda, sin necesidad de utilizar un cuarto de máquinas, lo cual permite más posibilidades para instalar un ascensor con limitación de espacio debido a:
- Armario o MC = la maquinaria va dentro de un armario que puede ubicarse en cualquier lugar del edificio.
- MRL = Aprovecha el hueco del foso del ascensor para ubicar dentro la maquinaria hidráulica.
Eficiencia energética
- Suavidad de funcionamiento en arranque y parada.
- Consumo energético sólo en subida. En bajada utiliza la gravedad sin necesidad de consumir.
- El fluido no se consume. Sólo se utiliza.
El sistema hidráulico: la idea básica
La idea básica de cualquier sistema hidráulico es muy simple: la presión que se aplica en un punto determinado se transmite con la misma intensidad a cada punto del mismo mediante un fluido incompresible (por ejemplo aceite o agua). En el siguiente diagrama se muestra el sistema hidráulico más simple: consta de dos pistones y un tubo de aceite que los conecta.
Si aplicamos una fuerza descendente a un pistón (el de la izquierda en este caso), esta fuerza se transmite al segundo pistón a través del aceite del tubo con la misma intensidad. Como el aceite es incompresible, la fuerza descendente que aplicamos a un pistón es muy eficiente, de modo que casi toda la fuerza producida se transmite al segundo pistón a través del aceite del tubo.
Lo bueno de los sistemas hidráulicos es que es muy fácil multiplicar (o dividir) la fuerza aplicada en el sistema. En un sistema hidráulico, todo lo que hacemos es cambiar el tamaño de un pistón y el cilindro en relación con los demás.
El pistón de la derecha tiene una área de superficie nueve veces mayor que el pistón de la izquierda. Si aplicamos fuerza descendente al pistón de la izquierda, éste se desplazará 9 cm por cada 1 cm que se mueva el pistón de la derecha, y la fuerza se multiplicará por 9 en el pistón de la derecha.
Para determinar el factor de multiplicación, hay que saber el tamaño del pistón. Supongamos que el pistón de la izquierda es de 2 cm de diámetro (radio de 1 cm), mientras que el de la derecha es de 6 cm de diámetro (3 cm de radio). El área de los dos pistones es de Pi * r2. Por lo tanto el área del pistón de la izquierda es de 3.14, mientras que el área del de la derecha es de 28.26. Como conclusión obtenemos que el pistón de la derecha es 9 veces más grande que el pistón de la izquierda. Lo que significa que cualquier fuerza aplicada al pistón de la izquierda será nueve veces mayor en el de la derecha. De modo que si aplicamos una fuerza descendente de 100kg al pistón de la izquierda, una fuerza ascendente de 900 kg aparecerá en el pistón de la derecha. El único inconveniente es que tendremos que bajar el pistón de la izquierda 9 cm para elevar 1cm el pistón de la derecha.
Los frenos del coche son un buen ejemplo de un pistón básico movido por un sistema hidráulico. Cuando pisamos el pedal de freno, estamos empujando el pistón hacia el cilindro principal del freno (que es el encargado de proporcionar presión a los dos circuitos del coche). La presión que se ejerce sobre este pistón, que actúa sobre el líquido, es transmitido a otros cuatro pistones (uno en cada rueda) que accionan los frenos para detener al coche presionando las pastillas de freno contra el rotor de freno.
En la mayoría de sistemas hidráulicos, cilindros hidráulicos y pistones se conectan a través de válvulas a una bomba que proporciona aceite a una presión muy alta.
Motores eléctricos sumergibles para ascensores hidráulicos
El motor eléctrico define el rendimiento del sistema permitiendo transmitir una alta potencia con alta precisión de actuación. La ubicación más común del motor es sumergido en el fluido del depósito de la central hidráulica. El motor se conecta directamente a la bomba, normalmente una bomba de husillo debido al rendimiento y el bajo nivel sonoro de su funcionamiento.
La eficiencia y la talla de motor influyen directamente en el rendimiento del ascensor hidráulico. Por eso, escoger el motor correcto y la talla correspondiente es decisivo para un buen funcionamiento del ascensor, especialmente a largo plazo reduciendo costes de mantenimiento. La energía es proporcional a la velocidad de la cabina, pero en instalaciones hidráulicas hay que tener en cuenta que no consumen energía en el descenso.
Asimismo, los ascensores hidráulicos también son los más adecuados cuando se trata de calcular la velocidad media por viaje sin costes adicionales, simplemente se actúa sobre la velocidad de descenso (aumentándola) y la velocidad de ascenso (disminuyéndola) manteniendo el confort de la instalación en todo momento. Con esta técnica, se mantiene una velocidad media del ascensor (de ascenso/descenso) comparable con cualquier otro tipo de ascensor, Con este sistema se puede instalar un motor de talla reducida y reduciendo el consumo 20% y 30%, consiguiendo una mayor eficiencia energética de la instalación.
Como ya hemos comentado, la correcta elección de motor según a tipología de instalación hidráulica, puede permite un uso más eficiente de la energía.