Guía Didáctica Transportación Vertical

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS FACULTAD DE ARQUITECTURA INSTALACIONES 3

GUÍA DIDÁCTICA TRANSPORTACIÓN VERTICAL

DOCUMENTO DE APOYO A LA DOCENCIA Ms. ARQ. JUAN GARCÍA GATICA

GUÍA DE TRANSPORTE VERTICAL por Arq. Juan García Gatica 2019, está licenciado bajo una licencia internacional Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0.

PREFACIO

El presente documento tiene como finalidad introducir al conocimiento de la transportación vertical, la forma de seleccionar el número de cabinas y el uso de las escaleras mecánicas es un documento de apoyo realizado para complementar la información respecto al tema, para los alumnos del curso Instalaciones 3, que se imparte en la Facultad de Arquitectura de la Universidad de San Carlos de Guatemala.

El objetivo de este documento es proporcionar a los alumnos los conceptos más importantes acerca de la transportación vertical que puede emplearse en nuestro medio, las especificaciones técnicas, los tipos de circulación vertical, y como puede utilizarse y sugerirse dentro del proceso de planificación, diseño en el ejercicio profesional privado del profesional de la arquitectura.

Se identifican brevemente algunos conceptos de elevadores, su clasificación, haciendo énfasis, en como seleccionar las capacidades más idóneas para la transportación de grandes cantidades de usuarios en una edificación de varios niveles.

Se incluye un ejercicio acerca de la selección de ascensores y escaleras mecánicas, con su guía de investigación y el tipo de edificio en donde se empleará la circulación vertical, a elaborar, por parte de los estudiantes.

GUIÓN-ESQUEMA TRANSPORTACIÓN VERTICAL

PARTES DE LOS ELEVADORES SELECCIÓN DE CABINAS SELECCIÓN DE ESCALERAS MECÁNICAS

Contenido Metodología.......................................................................................3 Objetivo General:...............................................................................................3 Objetivos específicos:........................................................................................3 Palabras clave:...................................................................................................4

SELECCIÓN DE ASCENSORES.......................................................7 GUIA DE LABORATORIO................................................................................11 Bibliografía:......................................................................................................12

INTRODUCCIÓN El documento que trata acerca de la transportación vertical en general pretende introducirnos en el conocimiento de un tema tan importante para los profesionales de la arquitectura, como lo es, el de Elevadores y escaleras Mecánicas, así como el de establecer las responsabilidades de los profesionales adquiridas a través de la implementación de este tipo de circulaciones.

Se abordarán conceptos de los elevadores en general, escaleras mecánicas, métodos de cálculo para la selección del número ideal de cabinas y de escaleras, para tener un criterio de cómo implementar este tipo de equipamiento en edificaciones de varios niveles o con altos números de usuarios.

Metodología Objetivo General: Introducir en el tema de la transportación vertical, y su uso correcto en edificaciones de varios niveles.

Objetivos específicos: Inducir en el conocimiento de las partes de los ascensores, los métodos de cálculo, y de las escaleras mecánicas.

Palabras clave: Ascensores Métodos de cálculo Transportación vertical

Fa c u l t a d d e A r q u i t e c tu r a

USAC

Instalaciones III Documento de apoyo elaborado por:

ELEVADORES

Ms. Arq. Juan García Gatica

NOMENCLATURA Y DATOS SOBRE ELEVADORES  ELEVADOR: aparato que mediante un mecanismo se eleva o desciende verticalmente moviéndose sobre guías.

Si transporta personas se llama ASCENSOR, sí transporta carga se llama MONTACARGAS.  TABLERO DE CONTROL: registra las llamadas y rige la respuesta a ellas del elevador o los elevadores.  ARRANCADOR Y DINAMO: suministra corriente continua al motor. Se usa con control o regulador del campo inductor del dínamo.  REGULADOR DEL CAMPO INDUCTOR DE LA DINAMO: se usa sobre dínamos particulares para cada elevador, en el cual el voltaje aplicado al motor elevador se regula variando la intensidad del campo inductor del dínamo. Admite un amplio intervalo de velocidades, incluso velocidades altas, y permite suaves aceleraciones y retardaciones de la cabina.  VIGAS DE LA MAQUINA: son el soporte estructural de la máquina del elevador.  CARRILES GUÍA: son las zapatas guía en que encajan, sirven para guiar la cabina en dirección vertical e impedir sus movimientos laterales o de torsión.  ZAPATAS GUÍA: unidas al contrapeso y al marco de la cabina en sus partes superior e inferior, ajustan los carriles guía.  RECORRIDO: la distancia vertical entre los descansillos terminales inferior y superior.  CABLES DE COMPENSACIÓN: cables que cuelgan del fondo de la cabina y del contrapeso, para contrarrestar el peso de los cables elevadores. Se emplean cuando el recorrido excede de 100 pies (30.50 m.) las cadenas pueden usarse hasta 400 pies (120.00 m).  FOSO: la parte del hueco o caja del ascensor que continúa por debajo del nivel del descansillo inferior para proporcionar un margen para sobre recorridos y el espacio libre para las piezas que lo requieren debajo del límite inferior del recorrido de la cabina.  AMORTIGUADOR: un dispositivo para absorber la energía de los choques de la cabina y el contrapeso en los límites inferiores de sus recorridos.  MAQUINA SIN ENGRANAJES: aquella cuya energía se transmite directamente a la garrucha impulsora sin engranajes ni mecanismos intermedios.  GARRUCHA SECUNDARIA: la que actúa como guía del contrapeso y proporciona doble arrollamiento para la tracción.  REGULADOR (mecánico): es un limitador de velocidad que para la cabina y (si es necesario) el contrapeso en caso de emergencia, mediante la actuación del dispositivo de seguridad.  DISPOSITIVO DE SEGURIDAD: está en la viga del fondo del marco de la cabina y en el contrapeso, ejerce una fuerza retardadora en caso de excesiva velocidad, caída libre o cables flojos.  INTERRUPTORES DE LÍMITE: un dispositivo automático para parar la cabina dentro del margen para sobre recorridos, independientemente del dispositivo de funcionamiento.  DISPOSITIVO DE FUNCIONAMIENTO: interruptor, botón pulsador, volante, palanca, que permite al operador hacer actuar el control.

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CABLES: cables trenzados de acero unidos a la cabina y el contrapeso, a los cuales soportan.

GARRUCHA TENSORA: da estabilidad a los cables del regulador (mecánico).

HUECO O CAJA DEL ASCENSOR: un espacio o hueco vertical por donde ha de hacer su recorrido un elevador.

CABINA: la unidad que lleva la carga, incluyendo su plataforma, el cuadro y el recinto cerrado.

DISPOSITIVO NIVELADOR DE LA CABINA: cualquier mecanismo o control que mueva la cabina dentro de una zona limitada hacia el descansillo y la pare en el.

ZONA DE DESCANSILLO: 18” por encima y por debajo de un descansillo constituyen la zona de nivelación en el descansillo de una cabina de elevador del tipo automático. La zona para un control manual de la cabina por interruptor con nivelación automática en el descansillo puede ser mayor.

MARCO DE LA CABINA: marco soportador, al cual están corrientemente unidos la plataforma, los pares superiores e inferiores de zapatas guías y los cables elevadores.

PLATAFORMA DE LA CABINA: la estructura en que se apoya el piso de la cabina y que soporta directamente la carga.

VELOCIDAD DE CONTRATO: velocidad que se fija en las especificaciones o condiciones del contrato o en la solicitud de permiso y que puede alcanzarse en el ascenso y en el descenso de la carga de contrato.

CARGA DE CONTRATO: capacidad dada en las especificaciones para la compra del elevador. Depende en E. U. A. del área interior neta de la plataforma, en pies, que permite el reglamento.

MAQUINA CON ENGRANAJE: aquella en que se transmite la fuerza al tambor o a la garrucha motrices por medio de un mecanismo de rueda y tornillo si fin.

Utiliza reóstato, así como regulador del campo inductor del dínamo.

MAQUINA DE TAMBOR ARROLLADOR: aquella en la cual los cables están unidos a un tambor y se arrollan sobre él, no necesita contrapeso.

MAQUINA DE TRACCIÓN: aquella en que el movimiento de la cabina se consigue por medio del rozamiento entre la garrucha de tracción y los cables elevadores.

CONTROL REOSTATICO: un sistema de control o regulación de corriente continua por variación de la resistencia y la reactancia del circuito inductor del motor elevador. Los motores de corriente alternan arrancan derivados de la línea.

ASCENSOR HIDRAULICO: aquel en que el movimiento de la cabina se consigue por la presión de un líquido por debajo (puede usarse agua; los levantadores de émbolo buzo de corto recorrido empleando generalmente aceite; dicho émbolo tiene que extenderse por debajo del nivel de sótano una distancia mínima igual al recorrido) se usan cuando el recorrido es corto, la velocidad requerida es baja y donde no se desea espacio libre sobre la máquina.

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SELECCIÓN DE ASCENSORES Los siguientes datos son para ayudar a la selección de ascensores, o elevadores para pasajeros, en edificios para oficinas e industriales, hoteles, grandes almacenes o tiendas de departamentos, edificios de departamentos y hospitales. Los resultados de los cálculos proporcionaran información general sobre el número económico, las características y los agrupamientos (locales, expresos) de las instalaciones de ascensores. Tiene que considerarse el costo de varias instalaciones, y antes de tomar una decisión deberá de consultarse un ingeniero especialista en ascensores.

La selección de los ascensores dependerá de la información real relacionada con el edificio particular y de otras determinaciones, como sigue: A. Información real: a. Número de pisos b. Alturas de piso a piso c. Recorrido d. Situación e. Características del vecindario (el movimiento del tránsito) B. Determinaciones a. Tiempo medio de cada viaje redondo b. Intervalo c. Capacidad de transporte de pasajeros del sistema El tiempo de un viaje redondo, o sea, de subida y bajada, depende de varios tiempos comprendidos en el funcionamiento de un ascensor, tales como el tiempo en marcha, el número de paradas, el tiempo necesario para cargar y descargar los pasajeros, y así sucesivamente. Los cálculos sobre los tiempos que intervienen en el de un viaje redondo se explican posteriormente: El intervalo es el tiempo medio que un pasajero tiene que esperar al ascensor, el intervalo conveniente depende del tipo y situación del edificio.

En grandes ciudades, el intervalo máximo es de 30 segundos, para pequeños edificios 40 segundos, intervalos mayores de 40 segundos solo se admiten en hospitales, edificios de apartamentos o edificios en que uno o dos ascensores proporcionarán capacidad de transporte de pasajeros más que adecuada.

La capacidad de transporte de pasajeros de un ascensor se expresa en el

porcentaje de la población o vecindario del edificio que puede transportar en un sentido durante un periodo de tiempo; de ordinario 5 minutos. Excepción: la capacidad de transporte de pasajeros de los ascensores de un gran almacén o tienda de departamentos se expresa generalmente por el número de personas que pueden transportar en una hora.

Ejemplo de selección preliminar: Datos: tipo de edificio: oficinas No. de pisos: 20 (por encima de la planta baja) Altura de piso a piso: 3.66 m (12´) Población total: 2,000 personas (ver tabla de velocidades y recorridos) Intervalo mínimo: 30 segundos 1. se encuentra el recorrido total (número de pisos encima de la planta baja, multiplicado por la altura de piso a piso) 20.00 * 3.66 = 73.20 metros 2. se determina la capacidad de transporte de pasajeros necesaria. Es igual al número máximo de personas que es probable que llegue o salga en un período de 5 minutos. Cuando se desconoce esta cifra se hacen las siguientes suposiciones: TABLA DE CAPACIDAD DE TRANSPORTE Tipo de tránsito Porcentaje de población Ligero 12 % Mediano 13% intenso 14% para los 30 primeros pisos; 12 % en cualquier sección del edificio. (los requisitos para un edificio de una sola ocupación varían) Supóngase un tránsito medio, utilizar el 13% de la población: 2000 * 13% = 260 personas Es el total de personas a transportar en 5 minutos.

3. úsese la tabla de velocidades y recorridos para seleccionar la velocidad del ascensor. Esta tabla para un edifico de oficinas indica que la velocidad mínima para un recorrido de 73.20 m. es de 210 m/minuto, esta velocidad se encuentra disponible con una capacidad desde 1,140 a 1,820 Kg. seleccionaremos 1,360 Kg. para tanteo.

4. utilizando la capacidad seleccionada y el número de pisos (encima de la planta baja) se halla con los gráficos de tiempo de viaje redondo el tiempo en segundos para este viaje. El gráfico “C”, para una capacidad de 1,360 Kg., indica que dicho tiempo, para un ascensor con velocidad de 210 m/minuto y para 20 pisos, es de 148 segundos.

5. se halla el número de pasajeros por viaje, en punta o máximo

normal, con la tabla de capacidad de los ascensores de abajo. Para una capacidad de 1,360 Kg. la punta normal es de 16 pasajeros por viaje.

TABLA DE CAPACIDAD DE LOS ASCENSORES Capacidad de carga libras Kilogramos 1,200 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000

545 908 1,140 1,360 1,590 1,820

Capacidad de pasajeros 7 14 16 19 22 26

Pasajeros por viaje Punta o máximo, normal 6 10 13 16 18 21

6. se determina el número de pasajeros que una cabina puede

transportar en 5 minutos por medio de la siguiente formula: 60*5*No. pasajeros por viaje/Tiempo viaje redondo segundos 60*5*16 / 148 segundos = 32.5 PERSONAS 7. se encuentra el número de cabinas necesario en el grupo de ascensores dividiendo la capacidad de transporte de pasajeros necesaria entre el número de estos que una cabina puede transportar en 5 minutos: Capacidad de transporte / número de pasajeros = cabinas 260 / 32.5 = 8 CABINAS 8. comprobar el resultado determinando el intervalo. Este deberá ser igual o mayor que el mínimo dado en la tabla de intervalos mínimos de abajo, y no habrá de exceder del intervalo máximo dado.

TABLA DE CAPACIDADES MAXIMAS EN GRUPOS DE ASCENSORES

Capacidad de la cabina libras kilogramos 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 5,000

908 1,140 1,360 1,590 1,820 2,270

Promedio de pasajeros por viaje 10 13 16 18 21 26

Intervalo mínimo por segundo 12 15 18 20 28 28

Porcentaje de la población transportada en 5 minutos 12.5%

13%

13.5%

14%

14.5%

15%

2,000 2,080 2,130 2,160 2,220 2,260

1,920 2,000 2,050 2,080 2,140 2,180

1,850 1,935 1,965 2,000 2,065 2,090

1,785 1,855 1,900 1,930 2,000 2,020

1,725 1,800 1,830 1,865 1,940 1,950

1,670 1,735 1,775 1,800 1,885 1,895

Intervalo = tiempo viaje redondo / No. de cabinas del grupo Intervalo = 148 segundos / 8 = 18.5 SEGUNDOS El intervalo mínimo para un ascensor de 1,360 Kg. de capacidad es de 18 segundos, el intervalo máximo dado fue de 30 segundos, por consiguiente, 8 ascensores de 1,360 Kg. de capacidad y 210 metros/minuto de velocidad son una solución aceptable.

9. puede hacerse otro tanteo seleccionando una capacidad mayor para determinar si pueden emplearse menos cabinas. Utilizando una capacidad de 1,820 Kg. y 210 m/minuto. Puede determinarse si el empleo de ascensores locales y expresos (para ciertos pisos o directos para cada uno) conducirá a una solución mejor, calculando separadamente el número de ascensores para los pisos de los locales y de los expresos. En todos los casos, el costo de los diversos tipos de instalaciones influirá en la decisión final.

10. cuando se desconoce la población del edificio, tiene que emplearse un procedimiento diferente. En edificios de oficinas, de hoteles e industriales de la tabla de velocidades y recorridos para seleccionar la velocidad del ascensor, se halla la apropiada área por persona en M2, por ejemplo, utilícese la de 8.40 M2 por persona.

11. el área en que se basan los cálculos es la neta utilizable. Está es aproximadamente el 75% de la total de los pisos sin incluir partes tales como son la de los tabiques, locales para el equipo mecánico, entre otros. Supóngase que el área total de pisos fuera 22,300 M2, entonces, el área neta utilizable sería: Área útil = 0.75 * 22,300 M2 = 16,725 M2 12. con 8.40 M2 por persona y un área neta utilizable de 16,725 M2, la densidad de población puede estimarse: Población = 16,725 M2 / 8.40 M2 = 1,991 = 2,000 personas 13. consultando la tabla de capacidades máximas en grupos de ascensores, y suponiendo que tenga que transportar el 14% de la población en 5 minutos, se busca la columna encabezada por 14%, la cifra 2,000, enfrente de esta y a la izquierda se hallará el tamaño del camino y cabina, o sea capacidad de carga necesaria, que en este caso es de 1,820 Kg. 14. con esta información se vuelve al punto 4 para completar la selección preliminar.

VELOCIDADES RECOMENDADAS TIPO DE EDIFICIO METROS/MINUTO DE OFICINAS U HOTEL (HASTA 12 PISOS) 30 a 110 DE OFICINAS U HOTEL (HASTA 12 PISOS) 110 a 150 TIENDA U HOSPITAL (HASTA 4 PISOS) 30 a 110 TIENDA U HOSPITAL (MAS DE 4 PISOS) 110 a 150 DE DEPARTAMENTOS 30 a 110 RESIDENCIA 11 a 30 La capacidad de pasajeros se halla generalmente dividiendo la capacidad nominal (o de carga) del ascensor entre 150, si aquella esta en kilogramos.

El promedio de pasajeros por viaje se supone que es el 80% de la capacidad de pasajeros del ascensor.

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USAC Instalaciones III Ms. Arq. Juan García Gatica GUIA DE LABORATORIO 10 pts.

Tema: TRANSPORTACION VERTICAL Objetivo: Estimar el número de cabinas y de escaleras mecánicas a utilizar en un edificio para comercio y oficinas, ejemplificar por medio de la graficación la ubicación de ambos elementos y sus instalaciones especiales, redacción de especificaciones técnicas para este tipo de instalación, para su correcta aplicación en una construcción real.

Resultados esperados: Lograr la integración de grupos de trabajo del curso para hacer una práctica real que cumpla con el objetivo planteado.

Evaluación: las actividades serán evaluadas con su reporte.

Primera parte CONCEPTUALIZACION: Nociones básicas necesarias para desarrollar los ejercicios, investigando los siguientes conceptos:  ASCENSORES PANORAMICOS  ESCALERAS MECANICAS Y SUS PARTES  CUARTO DE MAQUINAS PARA ASCENSORES Y SUS PARTES  TIPO DE CORRIENTE Y VOLTAJE CON QUE SE UTILIZA LA TRANSPORTACIÓN Segunda parte: Con el área establecida determinar la población en tránsito y luego, determinar el número de CABINAS a implementar para un edificio de comercio y oficinas, con una altura en los 2 niveles comerciales de 7.62 m y en los niveles restantes 6.09 m, con la población establecida

determinar el número de ESCALERAS MECANICAS a implementar para la población de dicho edificio. Área del edificio 16,000.00 M2

Reporte: Elaborar una síntesis de la parte investigativa adjuntando los resultados de los cálculos realizados en formato 20” * 30”, diseñar la planta del primero y segundo nivel y elaborar los planos de ubicación (arquitectura) dentro del edificio de las cabinas y las escaleras y su equipamiento, 2 secciones que pasen por las cabinas y las escaleras, en formato 20” * 30” a escala conveniente, el reporte debe tener el contenido siguiente: carátula de identificación, introducción, objetivos, cuerpo del reporte, memoria de cálculo, conclusiones, bibliografía, anexos. En carpeta color verde sección “B”, color amarillo sección “C” del tamaño del formato 20” * 30”, flexible.

Bibliografía: GAY, C., y De van Fawcett, C., (1980), INSTALACIONES EN LOS EDIFICIOS, Editorial Gustavo Gilli. Barcelona KATJE, Colaboradores, (1995), INSTALACIONES TÉCNICAS EN EDIFICIOS, Editorial Gustavo Gilli, Barcelona