Reportajes

Tecnología e historia de ascensores y elevadores La conquista del espacio vertical

20 Oct

Basta echar un rápido vistazo al horizonte de cualquier gran ciudad moderna. No importa si nos encontramos en América, Europa o Asia, actualmente todas las ciudades crecen hacia arriba, debido principalmente al aumento de población, la escasez del terreno y a los astronómicos precios que alcanza el metro cuadrado de suelo edificable. Pero rara vez nos paramos a pensar que de no haber sido por el invento del ascensor, todos esos altos edifcios no hubieran podido ser construidos y toda esa gente viviría en casas de dos o tres plantas. Las ciudades serían de una extensión enorme, lo cual generaría grandes problemas a la hora de desplazarse pues al ser tan inmensas, la gente se movería más y estaría todo lleno de atascos. Únicamente gracias al invento del elevador fue posible imaginar y construir edificios de varias plantas, y en suma, dar forma al espacio urbano moderno en el que transcurre la existencia de más de la mitad de los habitantes de este planeta.
A pesar de que las grúas y ascensores primitivos, accionados con energía humana y animal o con norias de agua, estaban en uso ya en el siglo III a.C., el ascensor moderno es fundamentalmente un producto del siglo XIX. A principios de ese siglo los ascensores de pistón hidráulico ya se usaban en algunas fábricas europeas. En 1835 se utilizó el ascensor movido por una máquina a vapor para levantar cargas en una fábrica de Inglaterra. Diez años más tarde, William Thompson diseñó el primer ascensor hidráulico que utilizaba la presión del agua corriente; pero no fue hasta 1852 cuando asistimos a un hecho decisivo en la historia de los ascensores: la invención del primer ascensor del mundo seguro para personas, ideado por Elisha Graves Otis.
Otis fue el pionero que comenzó a fabricar ascensores en 1853, y en 1854 exhibió su invento más importante, un mecanismo de seguridad automático para detener la caída en caso de que los cables se rompieran. Su invento fue presentado en la Feria del Palacio de Cristal de Nueva York y ganó la confianza del público al permitir que cortaran intencionalmente el cable del montacargas con el Sr. Otis en su interior. En el año 1857, instaló el primer ascensor de pasajeros en los grandes almacenes E.V. Haughwout, de 5 pisos, en Nueva York, que funcionaba con una máquina de vapor. Antes de morir, Otis patentó el ascensor accionado por vapor. Para 1873 había ya más de 2.000 ascensores Otis presentes en edificios de oficinas, hoteles y centros comerciales de Estados Unidos y cinco años más tarde se instaló el primer ascensor de tecnología hidráulica Otis para pasajeros.
Mientras, en 1880 el alemán Werner von Siemens introdujo por su parte el motor eléctrico en la construcción de elevadores. En su invento, la cabina, que sostenía el motor debajo, subía por el hueco mediante engranajes de piñones giratorios que accionaban los soportes en los lados del hueco. En 1887 se construyó un ascensor eléctrico, y en los siguientes doce años empezaron a ser de uso general los elevadores eléctricos con engranaje de tornillo sin fin que conectaba el motor con el tambor, excepto en el caso de edificios muy altos. En 1903, Otis introdujo lo que se convertiría en la columna vertebral de esta industria: el ascensor eléctrico a tracción sin engranajes, cuya realización demostró sobrevivir al propio edificio. Esto impulsó enormemente la era de la edificación de gran altura, con edificios tan representativos como el Empire State Building o el Chrysler, ambos en Nueva York.
Un ascensor o elevador es un aparato con instalación fija que sirve pisos bien definidos y se mueve sobre guías rígidas, para el transporte de personas y mercancías. Es considerado el segundo medio de transporte mas utilizado después del automóvil. Genéricamente se puede decir que las partes de un elevador son la cabina, parte destinada al trasporte de los pasajeros, el cuadro de comando, donde están concentrados los componentes eléctricos y electrónicos que gobiernan el movimiento del ascensor, y el motor, que puede variar en función del tipo de ascensor, sea eléctrico o hidráulico. En el primero, la cabina viene movida por un motor eléctrico y un sistema de cables de acero. En el otro extremo hay un contrapeso que equilibra el peso de la cabina más el de un promedio de pasajeros. Es muy utilizado en elevadores de alta velocidad -superior a 0.8 m/s-, elevadores con alta exigencia de confort -hospitales, hoteles- o elevadores para más de 6 pisos.
Los ascensores hidráulicos convencionales se montan directamente sobre un émbolo o pistón que se mueve dentro de un cilindro enterrado, cuya profundidad debe ser igual a la del recorrido del ascensor. Este sistema, relativamente sencillo, requiere una bomba eléctrica que introduzca aceite a presión en el cilindro para así levantar la cabina. La bajada se consigue mediante un dispositivo de válvulas, reguladas eléctricamente, que hace que el líquido salga del cilindro de forma controlada permitiendo el descenso del émbolo. Se utilizan en elevadores de baja velocidad -de 0.3 a 0.6 m/s- y para recorridos de poca altura, menos de 6 pisos, dada una serie de ventajas derivadas de su principio de funcionamiento: utilizan la presión de fluidos viscosos sobre pistones para elevar la cabina, en sustitución de cables y contrapesos. Gracias a esto se pueden instalar en edificios de antigua construcción que no dispongan de espacio o estructura resistente para albergar un cuarto de máquinas; éste puede situarse alejado del aparato, hasta una distancia máxima de 15 metros, desde donde se canaliza el líquido impulsor. En ascensores hidráulicos se utiliza la válvula de bloqueo que detecta el flujo de aceite; en caso de aumento de flujo -aumento de velocidad en bajada- la válvula cierra el paso de aceite.
Hoy en día se ha generalizando el ascensor eléctrico sin cuarto de máquinas o MRL (Machine Room Less). Las ventajas desde el punto de vista arquitectónico son claras; el volumen ocupado por la sala de máquinas de una obra tradicional desaparece y puede ser aprovechado para otros fines. En este tipo de ascensores se utilizan motores de imanes permanentes. En la actualidad todos los ascensores utilizan de un modo u otro la energía eléctrica como fuente de alimentación de sus motores y para el reglaje de sus paradas, así como sistemas electrónicos que regulan las maniobras a realizar. No obstante podemos encontrar tres variantes fundamentales en lo que a sistemas mecánicos de elevación se refiere, aplicados en función de las necesidades de uso o de las características de los edificios en que se instalan.
En los aparatos con engranajes, el sistema consiste en un motor eléctrico que acciona un engranaje reductor de tornillo sin fin y rueda dentada que a su vez pone en movimiento la polea. De esta manera se consigue que ésta gire a una velocidad relativamente baja pero con gran capacidad de carga, lo que permite utilizar motores de reducida potencia para elevar grandes pesos. La velocidad de la cabina es de entre 0,1 y 1,75 m/s, pero admite cargas importantes de más de 15 toneladas. Se usan en montacargas industriales para la elevación de vehículos y también en ascensores de pasajeros. Aquellos sin engranajes requieren motores de gran potencia y baja velocidad –entre 50 y 200 revoluciones por minuto- que se conectan directamente al eje de la polea, siendo ésta ranurada y de gran diámetro –entre 75 y 120 centímetros-. Este tipo de mecanismo permite que la cabina alcance velocidades elevadas –entre 2 y 10 metros por segundo- lo que hace que sean adecuadas para el transporte de pasajeros en edificios altos con demandas importantes de tráfico.

En los ascensores actuales, en ningún caso el cable tractor se enrolla a un eje, como ocurría en los primitivos aparatos. La tracción se realiza por adherencia con la polea o juego de poleas que acciona la máquina, pudiendo situarse ésta en la parte superior del edificio o en la parte inferior por necesidades particulares de espacio o estructurales que impidan situarla arriba.
Hasta la construcción del Burj Dubai en los Emiratos Arabes Unidos que en 2007 y aún sin terminar, ya superó los 512 metros de altura, el Taipei 101 era el edificio más grande del mundo, con 508 metros y 101 plantas. Este edificio, entre otras maravillas técnicas, aún cuenta con los ascensores más rápidos del mundo, fabricados por Toshiba Elevators  y capaces de alcanzar velocidades de 1.010 m/min., subiendo desde la planta B1 a la 89 en tan sólo 39 segundos. Para llevar a cabo esta tarea, los ascensores cuentan con un cuerpo aerodinámico de alta tecnología además de un sistema de frenado triple, que lucha en contra de las grandes velocidades que logran estos ascensores. Llevarán incorporado un sistema de control de presurización que taponará las orejas de los viajeros, y serán aerodinámicos para reducir los silbidos provocados al subir por los estrechos huecos habilitados para ello.
Anteriormente, el edificio Land Markt Tower en Yokohama, que es el edificio más alto de Japón con 69 plantas, poseía el ascensor más rápido del mundo, hasta que Taipei le ha quitado el record este año. La velocidad del ascensor de la torre es de 45 Km/h. Los dos ascensores más rápidos del mundo han sido fabricados por la compañía Toshiba. El desaparecido World Trade Center de Nueva York, con sus dos torres de 110 pisos, tenía 244 ascensores o elevadores con capacidades de hasta 4.536 kg y velocidades de hasta 488 m/min. El edificio Sears-Roebuck en Chicago, de 110 pisos, tiene 109 ascensores con velocidades de hasta 549 m/min.

Los ascensores de alta velocidad serán básicos en los rascacielos de nueva generación. Estas colosales construcciones dejan desfasados a los tradicionales ascensores “colgantes”: los cables metálicos clásicos no podrían levantar los cubículos hasta tal altura y acabarían rompiéndose. Los ascensores magnéticos pueden ser la solución. Además, la instalación de estos ascensores permite el ahorro de hasta el 30% del espacio generalmente necesitado en un sistema de elevación clásico: su complicado entramado de cables y las sonoras salas de máquinas desaparecen por innecesarias.
Pero los avances no terminan ahí. La Escuela Técnica Superior de Aachen, en Alemania, ha desarrollado un ascensor que se mueve sin ningún tipo de cables: trabaja en un modelo piloto que puede elevarse sólo mediante un sistema de campos magnéticos. El funcionamiento de este ascensor es muy similar al de los trenes magnéticos Transrapid, con la gran diferencia de que el primero está diseñado para que se mueva de forma vertical y el segundo lo hace exclusivamente de manera horizontal. El ascensor está sujeto permanentemente por grandes imanes y el espacio por el que éste se mueve está recorrido por bobinas eléctricas. En caso de fallar la corriente eléctrica, el ascensor quedará anclado por una serie de garras que se cierran automáticamente para evitar la caída libre. Ésta se perfila como la solución para los futuros súper rascacielos, de más de 500 metros de altura. Los investigadores alemanes que trabajan en el ascensor magnético tienen la vista puesta precisamente en el mercado oriental, pues este ascensor se adapta a la perfección a los altos edificios que se están proyectando en Asia o que ya están siendo construidos allí.
Sin duda, un invento clave que en el futuro nos ayudarán a alcanzar nuevas alturas.