Elevadores de obra

Cómo funciona un elevador de obra de cremallera y piñón: componente por componente

Cómo funciona un elevador de obra de cremallera: mástil, cremallera, doble motor, frenos, paracaídas, levas de parada y mandos, con datos del SM-GTP-101.

Un elevador de obra de cremallera y piñón (también llamado elevador de construcción o elevador de personal y materiales) desplaza una cabina por un mástil vertical de acero. Los motores montados en la cabina hacen girar piñones, y los piñones engranan con una cremallera fijada al mástil. No hay cables, ni contrapeso, ni sala de máquinas. Por eso el mástil puede crecer piso a piso junto con el edificio, y la misma máquina puede servir a un edificio de departamentos de 30 m o a una torre de 150 m.

Si todavía está eligiendo entre tipos de elevador (personal y materiales, solo materiales, plataformas de transporte, cabina simple o doble), comience por nuestra guía práctica de tipos de elevadores de obra. Esta guía va un nivel más a fondo: explica cada subsistema de un elevador de cremallera y su función. Usamos como ejemplo los datos publicados de nuestro elevador de personal y materiales SM-GTP-101, de modo que cada cifra que aparece a continuación se puede contrastar con una ficha técnica real.

Cifras clave: SM-GTP-101 (configuración estándar)

Carga nominal 2.000 kg · Velocidad de traslación 40 m/min (0,67 m/s) · Accionamiento doble motor 2 × 7,5 kW · Módulo de mástil 1,5 m · Cabina interior 1,45 × 2,80 × 2,20 m · Alimentación trifásica 380–400 V, 50 Hz

Fuente: ficha técnica del SM-GTP-101 (PDF)

El principio en un párrafo

La cabina va empernada a una unidad de accionamiento (también llamada unidad de trepado o carro). Los motorreductores de la unidad de accionamiento hacen girar los piñones. Los piñones engranan con una cremallera que recorre toda la altura del mástil. Cuando giran los motores, los piñones “caminan” hacia arriba o hacia abajo por la cremallera y arrastran consigo la cabina. Los rodillos guía, que ruedan sobre los montantes del mástil, mantienen la cabina alineada. Los rodillos de presión mantienen los piñones correctamente engranados con la cremallera. Cuando los motores se detienen, unos frenos electromagnéticos aplicados por resorte retienen la cabina. Un freno paracaídas de sobrevelocidad independiente, con su propio piñón sobre la misma cremallera, es la última línea de defensa si alguna vez fallan el accionamiento o los frenos.

Como la cabina trepa por su propia vía, la altura de recorrido está limitada por el mástil y sus anclajes, no por la longitud del cable ni por la capacidad del tambor. Es la ventaja decisiva de la cremallera frente a los elevadores suspendidos por cable en obra.

Los conjuntos principales

Una unidad SM-GTP-101 estándar se compone de diez conjuntos principales. La tabla siguiente es nuestra lista pública de materiales. Solo indica clases de material. Las listas de materiales detalladas y los planos de fabricación quedan en manos de los socios de servicio autorizados.

#ConjuntoCant.FunciónClase de material
01Sección de mástilsegún proyectoMódulo de celosía de 1,5 m con cremallera integrada; uniones empernadasCelosía de tubo de acero; cremallera de acero
02Juego de anclajes a murocada ≤ 6 mUne el mástil al edificio y absorbe las cargas horizontalesPerfiles y ángulos de acero estructural
03Bastidor base1Reparte las cargas sobre la fundación; soporta los amortiguadores de la cabinaPerfil cajón de acero soldado; amortiguadores de goma endurecida
04Unidad de trepado / accionamiento1Soporta los motores, los rodillos guía y de presión y los piñones de accionamientoPerfil cajón soldado; rodillos sobre rodamientos; piñones de acero templado
05Motorreductor2Motorreductor de 7,5 kW con freno electromagnético y desbloqueo manual del frenoReductor industrial + motor eléctrico
06Freno paracaídas de sobrevelocidad1Dispositivo de retención independiente tipo paracaídas, con piñón propio e interruptor de supervisiónCarcasa y piñón de acero aleado
07Cabina1Piso, paredes, puertas, baranda del techo, escotilla de escapePerfil cajón de acero, plancha de piso, paneles de chapa perforada
08Cerco de base1Cerca la base; puerta con enclavamiento y contrapesoPerfil cajón de acero; chapa perforada
09Equipo eléctrico1 juegoTablero de control, mandos de cabina, cable colgante, guías de cable, finales de carrera, final de carrera de emergencia e interruptores de puertaSegún EN 60204-1 / EN 60204-32
10Sensor de sobrecarga1Sensor de perno de carga con alarma y corte de marchaPerno de carga de acero

El mástil y la cremallera

El mástil es la columna vertebral del elevador. En el SM-GTP-101 es una sección de celosía de 1,5 m de tubo de acero, con la cremallera fijada a lo largo de una de sus caras. Cada sección pesa unos 87 kg, lo que hace que cada izaje durante la extensión del mástil sea pequeño y controlable. Las secciones se empernan una a continuación de otra, y los tramos de cremallera quedan alineados en cada unión para que los piñones engranen suavemente al pasar por ella.

El mástil no puede quedar autoportante hasta su altura total. Los anclajes a muro lo unen al edificio a intervalos de no más de 6 m. Los anclajes absorben las cargas horizontales: el viento sobre la cabina y el mástil, las cargas dinámicas de arranque y frenado, y la carga excéntrica en la cabina. La fundación absorbe las cargas verticales. La disposición de los anclajes y los puntos de fijación al edificio forman parte del plano de disposición de cada proyecto.

Para las cantidades, la regla es sencilla: secciones de mástil = altura ÷ 1,5 m, más una sección superior. Por lo tanto, una instalación de 60 m necesita unas 41 secciones y 10 juegos de anclajes. Desarrollamos este cálculo en detalle en Cómo calcular las secciones de mástil y los anclajes a muro de un elevador de obra.

El accionamiento: ¿por qué doble motor?

El SM-GTP-101 utiliza dos motorreductores de 7,5 kW (15 kW instalados), cada uno con su propio piñón sobre la cremallera. Repartir el accionamiento en dos piñones tiene tres ventajas prácticas:

  1. Menor carga por diente en cada piñón. La fuerza de tracción se reparte, así que cada engrane piñón-cremallera soporta aproximadamente la mitad de la carga. Eso reduce el desgaste de los piñones y de la cremallera, que son las piezas de desgaste más caras de la máquina.
  2. Frenado redundante. Cada motor tiene su propio freno electromagnético aplicado por resorte. La retención de la cabina no depende de un solo freno.
  3. Marcha más suave. Dos engranes en contacto compensan la carga a medida que los dientes entran y salen de engrane.

A la velocidad nominal de 40 m/min (0,67 m/s), un trayecto de 60 m en un sentido toma unos 90 segundos de recorrido puro. Un trayecto de 100 m toma unos 150 segundos. A eso se suman la aceleración, la desaceleración y el tiempo de puertas. Si su programa de obra necesita más capacidad de transporte de la que puede ofrecer una cabina, lea ¿Más elevadores de obra realmente aceleran un proyecto en altura?

Arranque/parada suave (opcional). Con un variador de frecuencia, los motores aceleran y desaceleran en rampa en lugar de arrancar en directo. Eso reduce la corriente de punta que se toma de la red de la obra, disminuye los impactos sobre la cremallera, los anclajes y los reductores, y hace más precisa la parada en los pisos. Vea Requisitos de alimentación eléctrica de un elevador de obra.

Los frenos y el freno paracaídas que los respalda

La cabina se retiene o se detiene de dos maneras independientes:

  • Frenos de servicio. Frenos aplicados por resorte y liberados eléctricamente en cada motor. Actúan siempre que se corta la energía, de modo que un corte de luz detiene y retiene la cabina. Un desbloqueo manual del freno permite que una persona capacitada baje la cabina de forma controlada durante un corte de energía.
  • Freno paracaídas de sobrevelocidad. Dispositivo de retención activado por sobrevelocidad, con su propio piñón sobre la cremallera. Si la cabina llegara a bajar más rápido que su límite de disparo (por ejemplo, tras una falla del reductor), el dispositivo se bloquea y detiene la cabina de forma controlada sobre el mástil. En el mismo instante, un interruptor de supervisión corta la alimentación del accionamiento.

El freno paracaídas es un componente de seguridad de precisión. Tiene ensayo de tipo y debe volver a ensayarse a los intervalos que fijan las instrucciones del fabricante y la normativa local. Por eso va sellado y solo deben intervenirlo técnicos autorizados. Revisamos los nueve sistemas de seguridad estándar en Dispositivos de seguridad del elevador de obra, explicados.

Paradas en piso: levas de desaceleración y de parada

¿Cómo sabe la cabina dónde está cada piso? En el SM-GTP-101 hay levas (rampas) montadas en el mástil en cada piso, y un interruptor de la cabina las lee:

LevaRespuesta del interruptorAjuste
Leva largaLa cabina desacelera—
Leva cortaLa cabina se detieneDeslice la leva a lo largo del mástil para afinar el nivel de parada

Este enfoque en dos etapas logra una parada suave y a nivel sin sensores de posición complejos, y cada piso puede ajustarse en obra a medida que el edificio se asienta o se definen los niveles de piso. La opción de parada automática en pisos permite al operador seleccionar un destino en lugar de conducir manualmente.

Por encima y por debajo del rango de trabajo, los finales de carrera detienen la cabina en los pisos superior e inferior. Un final de carrera de emergencia independiente los respalda y corta la energía si el final de carrera normal llegara a fallar.

Cabina, puertas y cerramiento

La cabina es la parte que ven los usuarios, y allí se concentra la mayor parte de la seguridad de acceso:

  • Dimensiones interiores 1,45 × 2,80 × 2,20 m con un vano de puerta de 1,40 × 2,10 m, pensado para pallets, planchas de yeso-cartón, ventanas y carros.
  • Enclavamientos de puertas: la cabina no puede moverse mientras cualquier puerta de la cabina o del cerramiento de base esté abierta.
  • Techo: plataforma de trabajo con baranda, usada para el montaje del mástil y la inspección, con escotilla de escape. Un enclavamiento de la escotilla del techo corta la alimentación de los motores mientras la escotilla está abierta.
  • Cerramiento de base (≈ 3,4 × 2,7 m): impide el acceso de personas bajo la cabina, con puertas con enclavamiento y resortes amortiguadores en la base del mástil.

Las puertas de piso de cada nivel dependen del proyecto y normalmente se cotizan aparte. Su número y tipo también influyen en el costo; vea Costo de un elevador de obra: 10 factores de precio.

Mandos y sistema eléctrico

El operador conduce la cabina con un joystick en la cabina, habilitado por un interruptor de llave, con paradas de emergencia en la cabina y en el techo. La energía llega a la cabina en movimiento a través de un cable colgante sujeto en guías de cable a lo largo del mástil. El equipo eléctrico está diseñado según EN 60204-1 (equipo eléctrico general de máquinas) y EN 60204-32 (requisitos específicos para máquinas de elevación). Las funciones de mando relativas a la seguridad siguen la EN ISO 13849-1.

La obra suministra trifásica + N + PE a 380–400 V, 50 Hz a través de un interruptor automático de capacidad adecuada.

Límites de operación

CondiciónLímite (SM-GTP-101)
Viento, en serviciomáx. 72 km/h (20 m/s)
Viento, durante montaje/desmontajemáx. 45 km/h (12,5 m/s)
Temperatura ambiente−15 … +55 °C

Lo que importa es el viento que realmente recibe la cabina, y la velocidad del viento aumenta con la altura. Nuestro artículo sobre límites de velocidad del viento para elevadores de obra explica cómo gestionarlo en una obra alta.

Elevadores de cremallera vs. elevadores de cable en obra

Elevador de obra de cremalleraElevador / ascensor suspendido por cable
AlturaCrece con el mástil, piso a pisoLimitada por la longitud del cable, el tambor y el pozo
Sala de máquinasNo tiene; el accionamiento va en la cabinaNormalmente necesaria
InstalaciónPor fuera del edificio, con anclajes, antes de terminar la estructuraRequiere un pozo terminado
Principales piezas de desgastePiñones, cremallera, rodillos, forros de frenoCables, poleas, tambor
Uso típicoTransporte temporal durante la construcción; acceso industrial permanenteEdificios permanentes, piques de minas

Para el transporte permanente de mercancías en fábricas y bodegas, vea ¿Qué es un montacargas?

Preguntas frecuentes

¿Qué es un elevador de obra de cremallera?

Es un elevador temporal de personal y materiales. La cabina sube y baja por un mástil vertical de acero, impulsada por piñones motorizados que engranan con una cremallera fijada al mástil. El mástil se ancla al edificio y se extiende a medida que sube la estructura.

¿A qué velocidad se desplaza un elevador de obra?

Los elevadores de cremallera estándar suelen funcionar entre unos 30 y 60 m/min, y las versiones de alta velocidad van más rápido. El SM-GTP-101 se desplaza a 40 m/min (0,67 m/s) de serie, con un paquete de alta velocidad disponible como opción.

¿Qué pasa si se corta la energía?

Los frenos de los motores, aplicados por resorte, actúan automáticamente y retienen la cabina. Luego, un operador capacitado puede bajar la cabina de forma controlada mediante el desbloqueo manual del freno.

¿Qué impide que la cabina caiga si falla el accionamiento?

Un freno paracaídas de sobrevelocidad independiente, con su propio piñón sobre la cremallera. Si la cabina baja con sobrevelocidad, el dispositivo se bloquea sobre la cremallera y detiene la cabina progresivamente, y su interruptor corta la alimentación del accionamiento.

¿Cada cuánto hay que anclar el mástil al edificio?

Depende del modelo y la configuración. En el SM-GTP-101 la separación máxima entre anclajes a muro es de 6 m. Las posiciones exactas de los anclajes salen del plano de disposición del proyecto.

¿Qué norma regula los elevadores de obra en Europa?

La EN 12159 regula los elevadores de obra para personas y materiales con cabinas guiadas verticalmente, en el marco de la Directiva de Máquinas 2006/42/CE. Vea nuestra guía de la EN 12159.

¿Planifica un elevador para su proyecto?

Envíenos la altura del edificio, la carga requerida y el número de pisos. Le responderemos con la configuración adecuada, las cargas de fundación y un plano de disposición. Los planos técnicos detallados se comparten bajo acuerdo de confidencialidad (NDA).

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Fuentes