Los muchos códigos y pautas que regulan el diseño eléctrico de un ascensor pueden parecer abrumadores, y tratar con el inspector eléctrico, el inspector de ascensores y el jefe de bomberos puede ser aún más intimidante.
Mientras revisan los planos y el sitio de construcción, pueden tener interpretaciones o requisitos contradictorios. Y como diseñador, puede convertirse en el punto de apoyo sobre el que todos estos requisitos y autoridades ejercen su influencia, sin embargo la comprensión de los conceptos básicos del ascensor puede ayudarlo a manejar la presión.
Los dos tipos principales de elevadores o ascensores son hidráulicos y de tracción. Los elevadores hidráulicos comprenden un depósito hidráulico, una bomba, un cilindro y un controlador. La bomba envía fluido hidráulico desde el depósito al cilindro, enterrado profundamente debajo del hueco del ascensor. La presión del fluido en el cilindro sube y baja la cabina del ascensor.
Los interruptores de límite colocados a lo largo de la altura del eje se comunican con el controlador y detienen la cabina en cada relleno. Los cilindros de los elevadores hidráulicos no suelen ser adecuados para edificios de más de cinco pisos. En tales casos, es económicamente justificable especificar un elevador de tipo de tracción.
Los elevadores de tracción suben y bajan la cabina del elevador con cables, un sistema de poleas y contrapesos accionados por un motor en la rueda motriz principal. Los motores para ascensores de tracción eran tradicionalmente de CD o síncronos, pero las nuevas instalaciones utilizan motores de AC y VFD (Variadores de frecuencia) para controlar la velocidad.
La sala de equipos de ascensores que sirve a un ascensor hidráulico casi siempre se encuentra en el piso más bajo adyacente al hueco del ascensor. La sala de equipos de un elevador de tracción generalmente se encuentra en la parte superior del edificio, directamente sobre o junto al eje.
Su proveedor de ascensores se encargará de todo el cableado y los requisitos de código relacionados para la cabina del ascensor y los diversos controles. Sin embargo el instalador eléctrico será responsable de especificar los elementos relacionados con la alarma contra incendios y algunos controles, así como de suministrar iluminación y energía a la sala de equipos y al foso del ascensor.
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Instalación eléctrica que deberá realizar el electricista
Primero, deberá instalar la iluminación en la sala de equipos del ascensor y en el foso del ascensor. Las luminarias deben tener lentes o estar equipadas con protectores para proteger las lámparas.
En salas de máquinas, los medios de desconexión requeridos por 620.51 NEC deben ubicarse a 610 mm (24 pulgadas) del lado abierto de la puerta de acceso a la sala de máquinas. Cuando se requiera más de una desconexión para un grupo de varios ascensores, las desconexiones deben estar adyacentes entre sí con la primera desconexión ubicada a 610 mm (24 pulgadas) del lado abierto de la puerta de acceso a la sala de máquinas. La medición se tomará desde el borde de la desconexión más cercana a la puerta de la sala de máquinas.
El interruptor de las luminarias de la sala de equipos superior debe estar junto a la puerta de entrada. El interruptor de luminarias en el pozo debe montarse a 1 m(42 pulg.) por encima del nivel del piso, junto a la escalera. Necesita al menos un receptáculo o tomacorriente protegido con GFCI de 120 V en cada ubicación, en el foso y el cuarto superior. También requieres luminarias en cada piso o piso intermedios según exigencias del proveedor del ascensor.
El (los) circuito (s) para la iluminación y los receptáculos o tomacorrientes deben estar dedicados únicamente al área del elevador.
La energía para el controlador del elevador debe ingresar primero a un dispositivo de desconexión de seguridad con cerradura, ubicado junto a la puerta de la sala de equipos. Este dispositivo debe ser una desconexión con fusible o un interruptor (Breaker) porque ANSI / ASME A17.1 requiere que instale un dispositivo de protección contra sobrecorriente adicional en la sala de equipos del ascensor.
Se requiere un circuito separado de 120 V, 15 A para la iluminación y los accesorios de la cabina a estos también les debe instalar su propia desconexión local y protección de sobre corriente en la sala de equipos.
Debe instalar un conductor de puesta a tierra aislado por separado con los conductores de alimentación desde la fuente eléctrica hasta el controlador del ascensor. La canalización por sí sola no puede actuar como medio de conexión a tierra.
Las luces de la cabina del ascensor requieren energía de respaldo de emergencia. Si el edificio tiene energía de emergencia disponible, úsela para alimentar las luces de la cabina. De lo contrario, especifique que el proveedor del elevador proporcione una unidad de respaldo de batería (UPS) para encender las luces en caso de un apagón.
Deberá tender cables telefónicos hasta el panel de control de la sala de equipos, pero el proveedor del ascensor se encargará de llevar los cables a la cabina del ascensor. Las pautas de accesibilidad para edificios e instalaciones de la Ley de Estadounidenses con Discapacidades (ADAAG) ahora requieren que la cabina tenga un teléfono especial accesible para personas con discapacidades. En caso de avería, ese teléfono debe llamar automáticamente a una ubicación con personal las 24 horas del día que podrían ser los vigilantes del edificio.
Diseño eléctrico para los conductores y protecciones eléctricas de los ascensores
Diseño y calculo de alimentador y ramales principales de los ascensores
Es importante aclarar que el diseño y calculo de los alimentadores y protecciones electricas de los ascensores dependen en gran medida del fabricante, por ello vamos a realizar un ejemplo de calculo con los ascensores del fabricante Mitsubishi:
Tabla de potencias y corrientes de los ascensores Mitsubishi
FLU: corriente durante el funcionamiento ascendente con carga completa a una tensión de alimentación de 200V.
FLAcc: corriente mientras se acelera a plena carga a una tensión de alimentación de 200V..
Nota:
Si el voltaje de la fuente de alimentación (E) es un valor distinto de 400 V, la corriente FLU y la corriente FLAcc se obtienen mediante la siguiente fórmula. (La Corriente FLU o FLAcc (A) de acuerdo al E (V)) = (Corriente a 200V) × (200 / E (V)).
Ejemplo calculo de FLA y FLU de un ascensor de 7.6kW a 480V
Si un ascensor de 7.6kW va a funcionar a 480V, se debe ajustar las corrientes con las siguientes formulas: FLU = 38x (200V/480V) =38 x 0.41 = 15 Amp. FLU y para calcular la FLA se utiliza la misma formula pero con la corriente de FLA = 65 x 0.41 = 26 Amp. FLA.
Calculo del alimentador, ramales y protección
El alimentador debe poder soportar un flujo continuo de la corriente a una temperatura ambiente de 40 ° C.
- 1,25 × FLU(A) …… FLU <= 50 (A)
(FLU (A): corriente durante el funcionamiento ascendente con carga completa a una tensión de alimentación de 400V.)
Cuando se suministra energía a varios ascensores en un grupo a través de un alimentador común, la capacidad del transformador de suministro de energía, el tamaño del alimentador y la clasificación de corriente del disyuntor o breaker (No fusible, se debe tener claro que esta es una exigencia propia de Mitsubishi, sin embargo no es una exigencia de la NEC/NFPA70/NTC2050) para un ascensor se multiplican cada uno por el factor de diversidad correspondiente en la siguiente tabla:
Tabla de diversidad de ascensores Mitsubishi (Diferente a la tabla de diversidad de la NEC/NFPA70/NTC2050)
Ejemplo de calculo de alimentador y protección de un ascensor de 7.6kW a 200V
Para un ascensor de 7.6kW a 200V, se requiere un alimentador de 1.25 x 38Amp (FLU)=47.5Amp, que según la tabla 310.15(B)(16), para 60°C seria un cable No. 6 AWG -Cu.
Para la protección o breaker se utiliza la tabla 1 , el valor que recomienda el proveedor Mitsubishi es de 40A (Protección termomagnética, no recomienda fusibles).
La corriente del cable de conexión a tierra viene determinado por la corriente nominal del interruptor termomagnético sin fusible del lado de la fuente de alimentación. Este calculo se puede realizar mediante este articulo de calculo de puesta a tierra para alimentadores.
La corriente nominal del interruptor termomagnético del lado de la fuente de alimentación debe ser de un nivel superior al del lado de la caja receptora en la sala de máquinas del ascensor y garantizar selectividad.
Como pueden ver en el anterior ejemplo cada marca de ascensores tienen sus propias características de potencia y amperaje recomendado, por ello antes de calcular los alimentadores y protecciones de los ascensores deberá tener el catalogo de los mismos y seguir las recomendaciones del fabricante.
Por experiencia recomiendo siempre garantizar los estándares del fabricante debido a que de esto depende la garantía de un equipo costoso como los ascensores.
En realidad no existe un calculo general para todos los ascensores debido a que depende mucho del tipo de servicio, tipo de ascensor, velocidad, carga, control etc.
Diagrama unifilar de referencia de alimentación eléctrica para ascensores
El siguiente diagrama unifilar o multifilar es de referencia y muestra la alimentación y circuitos ramales necesarios en los diferentes cuartos de un ascensor, comúnmente estos son los alimentadores y ramales que se deben calcular:
- Alimentador, comúnmente es trifásico y se debe calcular de acuerdo a recomendaciones de fabricante.
- Ramales, estos deben ser una alimentación independiente del alimentador, debido a que los arranque del ascensor no lo deben afectar, este alimenta los tomacorrientes GFCI y las salidas de iluminación, tanto del cuarto superior como del inferior, tener presente que se recomienda una luminaria cada 1 pisos intermedi0.
Coordinación de protecciones y selectividad
Cuando un alimentador alimenta a más de un ascensor, necesita una coordinación selectiva; los OCPD (Protección contra sobrecorriente ) deben diseñarse con coordinación selectiva para que una falla en uno de los ascensores sea solucionada solo por el OCPD (Protección contra sobrecorriente ) que lo atiende. La protección de sobrecorriente debe permanecer cerrada para que los ascensores restantes tengan energía y sigan funcionando.
Una de las razones por las que la coordinación de protecciones selectiva es tan importante es que los bomberos suelen utilizar el ascensor para acercarse al fuego durante las operaciones de extinción de incendios y los ascensores son un medio de salida en caso de emergencia.
Cuando se alimenta más de una máquina impulsora (Elevador o ascensor) desde un solo alimentador, se requiere una coordinación selectiva entre el dispositivo de protección contra sobrecorriente (También llamado OCPD en ingles) y cualquier otro dispositivo de protección contra sobrecorriente del lado de suministro.
Esto requiere que todos los dispositivos de protección contra sobrecorriente desde la desconexión del ascensor hasta la red principal se coordinen de forma selectiva entre sí.
Por ejemplo, en las Figuras 1 y 2, si ocurriera una falla en B1, B2, B3 o B4 (o F4) causaría que los dispositivos de protección contra sobrecorriente F2 o M1 se abrieran en la Figura 1 y F1, F2, F3 o M1 en la Figura 2.
Si se abre M1, todo el sistema se apaga; son todos los ascensores del edificio que perderían energía. Si ocurriera una falla en F2 que hiciera que M1 se abriera, todos los ascensores del edificio se desconectarían. Estas condiciones descritas son una falta de coordinación selectiva y no cumplen con 620.62 de la NEC.
Tenga en cuenta que, en un intento de evitar el requisito de selectividad del articulo 620.62 de la NEC, algunos diseñadores creen incorrectamente que el esquema de la Figura 2 no requiere coordinación selectiva. Sin embargo para el diseño de la Figura 2, 620.62 requiere que F1, F2, F3 y F4 se coordinen selectivamente con M1.
En conclusión se deben coordinar cada una de la protecciones selectivamente tanto en la distribución de la figura 1 como la figura 2.
Los controles electrónicos modernos de ascensores pueden ser sensibles a los cambios de temperatura. Por lo tanto, las salas de equipos de ascensores deben mantener una temperatura entre 50 ° F y 90 ° F. Normalmente, esto requerirá que ventile la habitación con una compuerta cortafuego e incluya señales de detección de humo en la lógica de control.
Si sus especificaciones requieren una ventilación en la parte superior del cuarto técnico del ascensor para ventilarlo, debe proporcionar un interruptor de llave con una luz piloto para controlar esa ventilación. Debe ubicar este interruptor de llave en el vestíbulo principal o en el centro de comando de incendios del edificio.
Las nuevas pautas de la ADAAG ahora requieren que haya energía de emergencia disponible para los ascensores que tienen cuatro o más pisos de recorrido por encima o por debajo del piso accesible [4.1.3 (9) (1)].
Si proporciona energía de emergencia a sus ascensores, debe instalar cables de comunicación entre el interruptor de transferencia automática (ATS) y el panel de control del ascensor. Esto cumple dos funciones.
Primero, el ATS indica a los ascensores que está a punto de cambiar a energía de emergencia, preferiblemente 30 segundos o más antes del cambio, lo que permite que el controlador del ascensor lleve cada cabina de ascensor al piso más cercano y se detenga, protegiendo así los motores y el sistema eléctrico. Con múltiples bancos de ascensores, el controlador generalmente permitirá que solo funcione un ascensor a la vez, reduciendo la cantidad de energía de emergencia requerida.
Los rascacielos plantean preocupaciones adicionales. El Código Uniforme de Construcción requiere comunicaciones bidireccionales entre el centro de comando y los ascensores, cada cubículo de ascensores, las salas de energía de emergencia y entradas a escaleras cerradas (Sección 403.5.3). Las tomas de teléfono de bombero y el cableado telefónico suelen ser suficientes para cada una de estas ubicaciones. Los bomberos pueden usar teléfonos portátiles en combinación con las tomas y el cableado.
Aplicación de la Norma NEC/NFPA70/NTC2050 en la parte eléctrica de los ascensores
Cuando los voltajes excedan los 600V, se requiere un letrero que diga “PELIGRO – ALTO VOLTAJE”. Los equipos de calefacción y aire acondicionado ubicados en el cubículo no deben exceder los 600 V.
Todas las partes activas de los aparatos eléctricos deben estar encerradas para proteger a los trabajadores y al público contra el contacto accidental.
Se requieren espacios de trabajo para equipos eléctricos como tableros que puedan ser examinados, ajustados, reparados o mantenidos en todas las ocupaciones según la sección del NEC, 110.26 (A). Este requisito se aplica a todos los controladores, medios de desconexión y otros equipos eléctricos que puedan necesitar servicio, inspección o mantenimiento. La principal preocupación es garantizar que los trabajadores puedan escapar en un evento de falla de arco.
Las distancias libres mínimas de la profundidad para equipos y tableros eléctricos que operan a 600 V o menos, nominales, dependen del voltaje a tierra y la distancia en frente a superficies aisladas o conectadas a tierra o partes vivas expuestas según la Tabla 110.26 (A)(1):
| Voltaje nominal a tierra | Distancia mínima libre | ||
| Condición 1 | Condición 2 | Condición 3 | |
| 0-150 | 900mm (3ft) | 900mm (3ft) | 900mm (3ft) |
| 151-600 | 900mm (3ft) | 1m (3ft 6 in) | 1.2m (4ft) |
| 601-1000 | 900mm (3ft) | 1.2m (4ft) | 1.5m (5ft) |
Tabla 110.26 (A)(1). Distancias que se deben dejar enfrente de tableros eléctricos de voltaje menor a 1000V
Nota: Las condiciones para realizar las medidas son las siguientes:
Condición 1 – Partes vivas expuestas en un lado del espacio de trabajo y ninguna parte viva o conectada a tierra en el otro lado del espacio de trabajo, o partes vivas expuestas en ambos lados del espacio de trabajo que estén efectivamente protegidas por materiales aislantes.
Condición 2 – Partes activas expuestas en un lado del espacio de trabajo y partes conectadas a tierra en el otro lado del espacio de trabajo. Las paredes de concreto, ladrillo o mamposteria se considerarán puestas a tierra.
Condición 3 – Partes vivas expuestas a ambos lados del espacio de trabajo.
Este espacio de trabajo despejado debe tener 75cm (30 pulgadas) de ancho o el ancho del equipo, el que sea mayor. No es necesario que esté exactamente centrado en el equipo, y los espacios de trabajo de los equipos adyacentes pueden superponerse. En todos los casos, el espacio de trabajo debe permitir al menos una apertura de 90° de las puertas de los tableros o paneles con bisagras.
En cuanto a la altura, el espacio de trabajo en frente de los tableros debe extenderse desde el nivel de piso o plataforma hasta 2m (6-1 / 2 pies) o la altura del equipo, lo que sea mayor.
Los requisitos adicionales se refieren a las rutas de escape. Se requiere una segunda puerta si el equipo tiene una capacidad de más de 1200 amperios y más de 1.8 m (6 pies de ancho).
Las puertas deben abrirse en el sentido de salida y estar equipadas con barras antipánico, placas de presión u otros dispositivos que normalmente se cierran con pestillo pero se abren con una simple presión.
El pensamiento detrás de este requisito es que el trabajador lesionado podría sufrir quemaduras graves en las manos y no poder operar el pomo de una puerta convencional. En una sala de máquinas de ascensores, donde el espacio puede ser limitado en primer lugar, el mandato del espacio de trabajo debe tenerse en cuenta muy temprano en el proceso de diseño para que no sea necesaria una cantidad impensable de rediseño por parte del arquitecto. Además, es necesario considerar la seguridad futura de los trabajadores por un período indefinido.
La Parte II del Artículo 620 se refiere a los conductores utilizados en los ascensores y se tratan varios requisitos importantes.
El cableado del enclavamiento de la puerta del hueco del elevador debe ser retardante a la llama y tener un aislamiento adecuado para una temperatura no inferior a 200 ° C (392 ° F), mucho más alta que la requerida para la mayoría de las aplicaciones de canalizaciones o cables. Por tanto, se reconoce la importancia de la funcionalidad de bloqueo de puertas.
La NEC/NFPA70/NTC2050 en el articulo 620 tiene una tabla de diversidad para el alimentador de varios ascensores, sin embargo como pueden ver esta tabla es diferente a la del ejemplo anterior sugerido por la empresa Mitsubishi, por ello se recomienda realizar estos cálculos de la mano del proveedor.
La Sección 620.85, GFCI, establece que los receptáculos monofásicos de 125 V, 15 y 20 amperios instalados en fosos, huecos, espacios de maquinaria, cuartos de máquinas, escaleras mecánicas y pasillos móviles, y en la parte superior de las cabinas de ascensores deben ser GFCI.
La Parte X de la NEC, Sistemas de energía de emergencia y de reserva, es simple y directa. Establece que un ascensor puede funcionar con un sistema de energía de emergencia o de reserva. Para los ascensores que regeneran energía de vuelta a una fuente y que no pueden absorber la energía regenerativa en condiciones de carga de ascensor, se debe proporcionar un medio para absorber esta energía. Otras cargas, como servicio/mantenimiento e iluminación, puede funcionar como medio de absorción de energía, siempre que estas cargas se conecten automáticamente al sistema de energía de emergencia o de reserva que opera los ascensores y sean lo suficientemente grandes para absorber la energía regenerativa.
Los medios de desconexión deben desconectar el ascensor de los sistemas de energía de emergencia, de reserva y normal.
El cumplimiento de los requisitos garantizará una instalación eléctrica libre de peligros. Otros códigos y estándares interactúan con el NEC, y es necesario ver cómo funcionan todos juntos para crear diseños / instalaciones de ascensores seguros y compatibles.
Los diversos elementos que se deben considerar y verificar al diseñar instalaciones de ascensores tienen muchos peligros potenciales. Pero al comprender cómo encajan estos elementos y para qué sirven, puede tener un proyecto exitoso. Siempre verifique todas las condiciones y requisitos con el estado y la autoridad competente donde se lleva a cabo la instalación.
excelente……sigamos trabajando y mejorando nuestras condiciones culturales y socioeconomicas .estare siempre comprometido e involucrado en el trabajo de equipo. gracias y felicidades a todos.
Norberto, Buenos días
Gracias por el comentario.
Saludos