Caso de éxito: Control activo de vibraciones

Diseño de rodaderas semiactivas para ascensores de alta velocidad.

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 la diferentes elementos en el ascensor y que puede dar lugar a modos de falla 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 desarrollados para atenuar las vibraciones, distinguiendo dos enfoques diferentes, control pasivo y control activo de vibraciones. El primero 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 correctamente. Los sistemas de control activo de vibraciones utilizan actuadores que introducen energía en el sistema. El rendimiento de los sistemas activos 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 esto sistemas son caros, requiriendo actuadores 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 de alto costo.

Teniendo en cuenta estas limitaciones, la empresa MACPUARSA, uno de los más importantes fabricantes de ascensores de Europa, ha desarrollado junto con el ITAINNOVA, un sistema semiactivo que aprovecha lo mejor de ambas aproximaciones.

El sistema propuesto hace uso de amortiguadores magnetoreologícos 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 se ha utilizado un sistema comercial de rodaderas, 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 se han evaluado diferentes estrategias obteniendo funcionamientos similares, siendo finalmente seleccionado e implementado el algoritmo de control de retroalimentación en aceleración.

El sistema propuesto ha sido validado usando modelos virtuales y un prototipo real que han permitido evaluar los diferentes algoritmos de control y la funcionalidad completa del sistema. En ambos casos, la instalación de los amortiguadores muestran una importante reducción de los niveles de oscilación en la cabina.

Los resultados de este trabajo se han publicado en revistas especializadas del sector y en el congresos internacional ICOV.