La unidad de potencia hidráulica del ascensor crea y controla un flujo de fluido a presión para elevar y descender la cabina/carro mediante un gato hidráulico. La energía eléctrica suministrada a la bomba hidráulica se convierte en energía hidráulica, lo que permite el funcionamiento del ascensor. La aplicación también varía según el tipo de bomba hidráulica utilizada en la unidad de potencia hidráulica, por lo que conviene saber cuál es la bomba hidráulica más adecuada para cada aplicación.
Si bien existen varias funciones para cada componente utilizado para construir la unidad de potencia del ascensor hidráulico, es esencial comprender algunas funciones clave.
Generación de energía hidráulica
Un motor eléctrico, acoplado a una bomba hidráulica (normalmente una bomba de engranajes, de paletas o de pistón), es el principal componente generador de energía de una unidad hidráulica. Este genera el caudal volumétrico (GPM o L/min) y la presión (PSI o bar) necesarios para extender el cilindro a la velocidad requerida del elevador contra la carga.
Por ejemplo, una 2500 libras (1134 kg) Ascensor de gran capacidad con 5″ (127 mm) El diámetro del ariete generalmente funciona aproximadamente a 350-400 PSI Presión estática. Para lograr una velocidad de diseño de 100 pies/min (0,5 m/s), el sistema normalmente utilizaría un 30 CV (22 kW) motor que impulsa un motor de alto rendimiento bomba de tornillo sumergida para garantizar un funcionamiento silencioso y sin vibraciones.
Componentes clave dentro de una unidad de potencia de ascensor hidráulico
Independientemente de la construcción y funcionalidad del ascensor hidráulico, los siguientes componentes siempre están presentes en él:
| Componente | Rol técnico |
| Motor eléctrico | Acciona la bomba; puede ser montada en seco o sumergible. |
| Bomba hidráulica | Genera flujo y presión (tipo engranaje, paletas o tornillo). |
| Depósito de petróleo (tanque) | Almacena fluido hidráulico, permite el enfriamiento y evita la cavitación. |
| Válvulas de control/direccionales | Regular ascenso, descenso, nivelación y límites de presión. |
| Silenciador | Reduce la pulsación hidráulica y las emisiones acústicas. |
| Bloque colector | Contiene conjuntos de válvulas integrados para un diseño compacto. |
| Manómetros y transductores de presión | Proporcionar retroalimentación de presión en tiempo real al controlador. |
Función de gestión y bombeo de fluidos hidráulicos
La unidad de potencia contiene un depósito de aceite donde se almacena y acondiciona térmicamente el aceite hidráulico. Cuando se ordena al ascensor que suba, la bomba extrae aceite de este depósito y lo suministra al sistema bajo presión. Aquí es donde entra en juego el sistema de control direccional para gestionar el movimiento de la cabina del ascensor. Por lo tanto, algunas consideraciones técnicas para la gestión de fluidos son:
- La capacidad del depósito debe ser capaz de ayudar a que el fluido se enfríe adecuadamente, evitar la cavitación y mantener el sistema estable.
- La filtración minimiza la contaminación que puede dañar las válvulas y las bombas.
- El control térmico (enfriadores de aceite o intercambiadores de calor) mantiene una viscosidad constante para un rendimiento consistente.
La calidad del manejo de fluidos afecta directamente la suavidad de los viajes en ascensor, la vida útil de los componentes y los niveles de ruido.
Control direccional y aislamiento del sistema
Para dirigir el fluido presurizado hacia la parte inferior del gato hacia ARRIBA, permita que el fluido regrese del gato al tanque para BAJAR y bloquee las vías de fluido en la posición de PARADA para detener el vehículo. Esta válvula es de seguridad, generalmente accionada por resorte a la posición "abajo" en caso de pérdida de potencia. Por lo tanto, el componente principal es una válvula direccional accionada por solenoide (normalmente una configuración 4/3 o 3/3). Por ejemplo, al activar el solenoide "ARRIBA", se desplaza el carrete de la válvula, conectando el puerto de la bomba (P) con el puerto del cilindro (A) y enviando aceite al gato.
Movimiento preciso de ascensores hidráulicos mediante conjuntos de válvulas de control
Además de simplemente generar presión, las unidades de potencia hidráulica utilizan válvulas de control que regulan el flujo y garantizan un funcionamiento suave (necesario para el funcionamiento del ascensor). Estas incluyen:
- Válvula ascendente, que controla la velocidad del aceite que ingresa al cilindro para gestionar la aceleración.
- Una válvula de descenso que modula el flujo de retorno de aceite para lograr un descenso controlado utilizando la gravedad.
- Las válvulas niveladoras permiten realizar microajustes para garantizar una precisión de nivelación de ±3–5 mm.
- Una válvula de alivio del sistema protege el sistema contra la sobrepresión.
- La válvula de contrapeso (retención) es una válvula de retención operada por piloto ubicada en el gato o cerca de él, y retiene la presión en el sistema.
- Y por último, válvulas de seguridad que protegen contra la sobrepresión y el movimiento incontrolado.
Todos estos conjuntos de válvulas proporcionan control de circuito cerrado, lo que ayuda a lograr un control suave y preciso para iniciar, detener y nivelar secuencias según lo programado.
Control de presión y retención de carga
La válvula de alivio se ajusta típicamente a 140% de la presión máxima de operación (p. ej., 700 PSI) para proteger el sistema de sobrecargas estructurales. Para un descenso seguro, el sistema se basa en una válvula de control de descenso de precisión. A diferencia de los sistemas hidráulicos comunes, un elevador desciende por gravedad, controlada por la válvula solenoide de descenso. Para garantizar la seguridad, la válvula permanece hermética cuando está estacionaria, evitando cualquier deriva. Durante el descenso, la válvula asegura una velocidad suave y constante independientemente de la carga, mientras que válvula de ruptura Montado directamente en el gato proporciona la máxima protección contra caídas incontroladas en caso de falla de la manguera.
Descenso controlado mediante gravedad y modulación de válvulas
La principal diferencia entre los ascensores de tracción y los ascensores hidráulicos es que utilizan una bomba para descender. En cambio, cuando el controlador ordena un movimiento descendente:
- La bomba se apaga inmediatamente.
- La válvula de bajada se abre, permitiendo que el aceite regrese al tanque.
- La válvula de control de flujo (a menudo integral a la válvula direccional o al colector) controla el flujo de aceite.
- La gravedad baja el coche, mientras que la válvula de control regula la velocidad.
Para dosificar (restringir) el flujo de aceite que sale del gato hidráulico durante el descenso, controlando así la velocidad de descenso independientemente de la carga del vagón. Esto garantiza un descenso constante y regulado, independientemente del peso del pasajero. Por ejemplo, una válvula de aguja u orificio proporcional ajusta el flujo desde el puerto del gato (A) hasta el puerto del tanque (T) durante el ciclo de descenso, manteniendo la velocidad a 30 m/min, tanto si el vagón está vacío como si está a plena carga.
Este diseño energéticamente eficiente reduce el consumo eléctrico porque no se requiere energía para el descenso, aparte de la electrónica de control.
Acondicionamiento y estabilización del sistema
Los elevadores hidráulicos son ineficientes, ya que la mayor parte de la energía de entrada se convierte en calor. Esto crea la necesidad de implementar un intercambiador de calor. Este mantiene la viscosidad del aceite y previene daños al sistema. Además, requiere que el tanque tenga un tamaño adecuado para proporcionar un tiempo de residencia adecuado del fluido para su enfriamiento y desaireación. Por ejemplo, un sistema de 50 GPM puede tener un tanque de 200 galones y un intercambiador de calor de 15 kW refrigerado por ventilador para mantener la temperatura del aceite por debajo de 140 °F (60 °C).
Control de arranque y apagado del ascensor
La unidad de potencia hidráulica impide que la cabina del ascensor se mueva durante un pico de arranque y gestiona las condiciones térmicas. Utiliza un interruptor de reinicio, un interruptor de temperatura y un relé de retardo para desviar el circuito. Al arrancar, un solenoide desvía brevemente el caudal de la bomba directamente al tanque hasta alcanzar la presión máxima, lo que evita que la cabina salte. Además, por debajo de un punto de ajuste (p. ej., 32 °C), el control puede apagar el ventilador del intercambiador de calor. Por encima de un punto alto, puede apagar el ascensor hasta que se enfríe.
Clasificación de las unidades de potencia hidráulica por tipo de bomba
Unidades de potencia de bomba de paletas
Las unidades de potencia con bombas de paletas son rentables y ampliamente utilizadas. Sin embargo, presentan un mayor ruido de funcionamiento y pulsaciones de presión, lo que puede provocar vibraciones y resonancia entre el vehículo y el cilindro hidráulico. Por lo tanto, son menos adecuadas para instalaciones que requieren un alto nivel de confort y un bajo nivel de ruido. Nivel de ruido ≈ 55 dB(A) (medido a 1 metro).
Bomba de engranajes helicoidales de dientes de arco
La bomba de engranajes helicoidales de dientes de arco es un diseño optimizado de bombas de engranajes que se ha introducido en los últimos años. Combina un perfil de diente en forma de arco con una estructura de engranaje helicoidal para optimizar la trayectoria de engrane, reducir la pulsación del fluido y es ideal para clientes con requisitos de rendimiento específicos. Nivel de ruido ≈ 50 dB(A) (medido a 1 metro).
Unidades de potencia de bomba de tres tornillos
Las unidades de potencia con bomba de tres tornillos están diseñadas para aplicaciones residenciales de alta gama. Sus principales ventajas incluyen:
- Salida de presión suave y continua, casi sin pulsaciones.
- Vibración significativamente reducida
- Mayor vida útil gracias a la mínima fricción interna
Estas características se traducen en un mejor confort de marcha, nivel de ruido ≈ 40 dB(A) (medido a 1 metro) y menores requisitos de mantenimiento y mayor confiabilidad general del sistema, lo que convierte a las bombas de tres tornillos en la solución preferida para los ascensores hidráulicos domésticos modernos.
Clasificación por modo de control de válvulas
Unidad de potencia de válvula de dos velocidades
La unidad de potencia de válvulas de dos velocidades controla el descenso alternando entre válvulas rápidas y lentas. Esta configuración permite un control básico de aceleración y desaceleración, y mejora significativamente la comodidad de viaje en comparación con los ascensores hidráulicos tradicionales. Es adecuada para la mayoría de las aplicaciones de ascensores residenciales estándar.
Unidad de potencia de tres válvulas (JL-36-4)
El sistema de tres válvulas se basa en el diseño de dos velocidades añadiendo una válvula de protección de presión. Esta mejora evita el descenso accidental causado por fugas hidráulicas y garantiza una larga duración de la carga a nivel del suelo. El nivel de ruido y las dimensiones externas se mantienen similares a los de la unidad de dos velocidades, a la vez que se mejora la seguridad y la retención de presión.
Unidad de potencia de válvula proporcional
Las unidades de potencia con válvulas proporcionales representan la solución de control más avanzada. Mediante la coordinación mediante PLC con un amplificador de válvulas proporcionales, permiten un ajuste preciso y en tiempo real del caudal hidráulico durante el descenso. Esto garantiza:
- Regulación de velocidad sin interrupciones
- Confort de conducción superior
- Menor dependencia de la experiencia del instalador gracias a una depuración simplificada
Estas unidades son especialmente adecuadas para ascensores hidráulicos de alta gama donde el rendimiento y la comodidad son fundamentales.
Clasificación por rendimiento de ruido
Unidades de potencia de bajo ruido
Las unidades de bajo ruido, que suelen utilizar bombas de paletas, funcionan a aproximadamente 55-60 dB. Ofrecen un control de ruido aceptable para entornos residenciales estándar cuando se combinan con convertidores de frecuencia de alta calidad.
Unidades de potencia ultra silenciosas
Las unidades de potencia ultrasilenciosas emplean tecnología de bomba de tres tornillos combinada con un diseño en baño de aceite y almohadillas de amortiguación. El ruido de funcionamiento se reduce a aproximadamente 43-45 dB, con vibraciones prácticamente inapreciables. Estas unidades se recomiendan para entornos sensibles al ruido, como villas y casas de lujo.
Diseño sumergido en aceite y características de seguridad
Las unidades de potencia sumergidas en aceite integran componentes clave en el aceite hidráulico, lo que mejora la lubricación, la disipación de calor y la supresión de ruido. Las características estándar de seguridad y mantenimiento incluyen:
- Descarga manual de emergencia (descarga manual de aceite)
- Válvula de cierre de mantenimiento de emergencia
- Manómetro y protección contra sobrecargas
- Interfaces de detección antiextrusión
El mecanismo de descenso de emergencia mejorado utiliza una estructura de perilla de reinicio automático, lo que elimina la necesidad de herramientas y permite una respuesta rápida durante cortes de energía.
Principios de funcionamiento hidráulico y eléctrico
Operación Ascendente
Durante el ascenso, un convertidor de frecuencia controla con precisión la velocidad del motor, proporcionando una aceleración y desaceleración suaves. El inversor también permite la conversión de la alimentación doméstica monofásica a la trifásica que requiere el motor, solucionando así un problema común en las instalaciones residenciales.
Operación descendente
El control de descenso depende de la configuración de la válvula seleccionada:
- Los sistemas de dos velocidades y tres válvulas se basan en la conmutación temporizada de válvulas y aceleradores de compensación de presión.
- Los sistemas de válvulas proporcionales utilizan señales PLC para regular continuamente el flujo.
Estas estrategias de control coordinadas garantizan un funcionamiento estable tanto con cargas ligeras como pesadas.
Conclusión
El diseño de la HPU influye directamente en la calidad del viaje, los niveles de ruido, la eficiencia energética y la fiabilidad general del sistema de ascensor. Para técnicos, ingenieros y administradores de edificios, comprender la HPU es esencial para un correcto mantenimiento, la resolución de problemas y la optimización del sistema, lo que la convierte en uno de los componentes más importantes en cualquier instalación de ascensor hidráulico.
