Diseño de rodaderas para el control activo de vibraciones en ascensores de alta velocidad

La empresa MACPUARSA, una de los más importantes fabricantes de ascensores de Europa, ha desarrollado junto con ITA, un sistema semiactivo que aprovecha lo mejor de control activo y pasivo de vibraciones.

Periodo de desarrollo: 2014 – 2015

Las vibraciones afectan a la percepción del usuario y a la integridad mecánica

Las vibraciones son un problema importante en la industria de los ascensores, que afectan, no sólo a la percepción del usuario con respecto a la seguridad del sistema y al confort, sino también, y más importante, al rendimiento del sistema y su fiabilidad, ya que afecta a la integridad mecánica de los diferentes elementos en el ascensor y puede dar lugar a modos de fallo causados por la fatiga.

Estos efectos se potencian en la nueva generación de ascensores de media y alta velocidad (> 2,5 m/s), teniendo una especial atención en los últimos años con el desarrollo de proyectos importantes y singulares, con valores de velocidad muy superiores a 8 m/s.

Diferentes métodos se han desarrollado para atenuar las vibraciones, distinguiendo dos enfoques diferentes, control pasivo y activo de vibraciones. El control pasivo de vibraciones se basa en el uso de elementos pasivos, en el sentido de que no pueden aportar energía al sistema, para amortiguar las oscilaciones. Estos elementos son típicamente resortes, amortiguadores o incluso masas adicionales colocadas en determinados puntos. Los sistemas de control activo de vibraciones utilizan actuadores que introducen energía en el sistema. El rendimiento de los sistemas control activo de vibraciones es normalmente mucho mayor que los pasivos, siendo capaces de eliminar los comportamientos resonantes sin afectar el comportamiento a frecuencias más altas y sin reducir demasiado la rigidez del sistema. Pero los sistemas de control activo de vibraciones son caros, requiriendo actuadores de alta densidad de potencia, y un diseño equivocado puede provocar inestabilidad del sistema. Por estas razones, los sistemas de control activo de vibraciones actualmente se restringen a las implementaciones singulares o ascensores especiales.

Un sistema de control de vibración semiactivo

ITA propuso a la empresa MACPUARSA  un sistema de control de vibración semiactivo basado en un diseño de rodaderas que pudiera aprovechar lo mejor de ambas aproximaciones (control activo de vibraciones y control pasivo de vibraciones).

El sistema propuesto hace uso de amortiguadores magnetoreológicos en lugar de elementos pasivos, debido a su capacidad de adaptarse a las condiciones del trayecto en tiempo real, y por lo tanto, mejorar el rendimiento de los sistemas pasivos. Este sistema no es capaz de introducir energía en el sistema y, en consecuencia, aparte de la reducción de precio con respecto a la solución activa, no puede hacer que el sistema se vuelva inestable.

Para el desarrollo del sistema y el diseño de rodaderas se ha utilizado un sistema comercial, modificado convenientemente para incorporar los amortiguadores magnetoreológicos, y se ha desarrollado un sistema avanzado para el control de los mismos.

Para el desarrollo del control activo de vibraciones se han evaluado diferentes estrategias obteniendo funcionamientos similares, siendo finalmente seleccionado e implementado el algoritmo de control de retroalimentación en aceleración.

Los resultados de este trabajo en control de vibración semiactivo se han publicado en revistas especializadas del sector, en el congreso internacional ICO y en el LiftSymposium de Northampton (Ver vídeo).

Enlaces de interés:

MACPUARSA: http://www.macpuarsa.es