Las ruedas grandes son estructuras muy complejas que requieren una atención considerable durante el diseño y la construcción.
 
DETALLES DE DISEÑO QUE TIENEN UN IMPACTO EN LA SEGURIDAD DE GRANDES ESTRUCTURAS
by Enrico Fabbri
 
Se cree comúnmente que el diseño y la construcción de una rueda es bastante simple. Esta opinión puede ser en parte cierta cuando se construye una pequeña rueda de la fortuna, pero no es absolutamente cierta cuando se trata de ruedas grandes. En este artículo examinaremos los puntos críticos importantes que deben tenerse en cuenta en las grandes ruedas fijas, es decir, ancladas al suelo con cimientos de hormigón.
 
Fuerzas en el trabajo
A diferencia de muchas otras atracciones, las ruedas pueden estar sujetas a importantes cargas de viento y terremotos. Estos factores externos son significativos debido a la gran área de superficie expuesta al viento y la masa de la estructura giratoria, en lo que concierne a los terremotos. En la mayoría de los casos, el tamaño de la estructura depende de estos factores en lugar del cálculo de la resistencia a la fatiga de la estructura durante la operación de rutina.

Por lo tanto, un buen diseñador debe determinar adecuadamente la acción del viento y los terremotos y diseñar todos los detalles estructurales necesarios para distribuir estas fuerzas hasta los cimientos del paseo. La imagen de abajo muestra un ejemplo de cómo una fuerza que actúa en la parte superior crea tensión en toda la estructura, representada por los diversos colores. Ahora intente imaginar fuertes vientos o intensas fuerzas sísmicas que actúen sobre toda la estructura giratoria de una rueda, empujando contra ella y todos sus componentes.

Estas fuerzas se ejercen sobre el eje principal y, por lo tanto, sobre los mástiles que soportan la rueda de la fortuna. Un cliente que compra una gran rueda, naturalmente, espera que se pueda utilizar durante varias décadas (alrededor de 3), sin mayores trabajos de mantenimiento en la estructura. Sabemos que los costos de instalación son bastante altos y, por lo tanto, es fundamental que el diseño de la estructura y el cálculo estructural sean extremadamente precisos: si, por ejemplo, después de 10 años se encuentran defectos importantes que requieren el desmantelamiento de la estructura, esto significaría Desastre económico para el operador.

En consecuencia, la evaluación cuidadosa de los procedimientos de construcción del fabricante y la experiencia específica de la empresa de ingeniería que realiza los cálculos estructurales es el primer paso hacia la obtención de una atracción que resista la prueba del tiempo. En particular, los diseñadores del fabricante y la empresa de ingeniería que realiza los cálculos estructurales deben utilizar un software avanzado que indique reforzar la estructura solo cuando sea necesario y no más, para obtener una estructura resistente y liviana, y al mismo tiempo Tiempo simplificado y atractivo. Si la rueda se instala entre edificios muy altos que pueden generar turbulencia y torbellinos, la acción del viento se puede simular mediante un software especial o, alternativamente, modelos colocados en un túnel de viento.
 
CIMIENTOS
Los cimientos son un elemento igualmente importante que a menudo no se les da la debida consideración. Ya he hablado en un artículo anterior (ver G&PI febrero 2016) sobre la importancia del diseño de las bases de un viaje, por lo tanto, consulte este artículo para obtener más información. En este caso, sin embargo, el anclaje de los mástiles de la rueda de la fortuna a los cimientos de concreto es aún más importante. Por lo general, estos se anclan a las placas base incrustadas en los cimientos de concreto utilizando pernos de anclaje. Los mástiles se fijan en la parte superior de estas placas, que es donde comienzan los problemas.

Algunos fabricantes sueldan los mástiles directamente a las placas en el sitio, otros usan bridas con pernos, y otros usan pernos de anclaje ajustables. Todos estos sistemas son adecuados para lograr el propósito, sin embargo, especifican que: cada soldadura y perno de anclaje deben estar siempre visibles, incluso después de ensamblar el recorrido, para poder realizar inspecciones periódicas; cada soldadura debe ser impecable e inspeccionada mediante pruebas no destructivas; es necesario un sistema para nivelar la estructura de la rueda y compensar los errores que siempre ocurren en el nivel de los cimientos de concreto; El organismo de certificación que inspecciona la rueda también debe incluir la certificación de los sistemas utilizados para anclarla al suelo. Otro aspecto importante es que, durante un terremoto, los cimientos pueden moverse entre sí, causando un mayor estrés en la estructura; Por lo tanto, los cimientos deben unirse adecuadamente.
 
Masticas
Los mástiles de una rueda de la fortuna representan una parte relativamente simple desde un punto de vista constructivo; Por lo general, están hechos de acero tubular redondo por razones estéticas. Cuanto más grande es una rueda, mayor es el diámetro que deben tener los mástiles y, en algunos casos, deben estar hechos a medida. Los diversos componentes de los mástiles se atornillan entre sí, y aquí vale la pena recordar que siempre es preferible utilizar un gran número de pernos pequeños en lugar de unos pocos grandes.

Cuanto más grande es un perno, más difícil es apretarlo con el par de apriete correcto y, por lo tanto, también realizar revisiones periódicas. Los accesorios que están sujetos a los mástiles también son importantes, como las escaleras para el mantenimiento y las plataformas que se utilizan para acceder al sistema de transmisión. Estos accesorios son esenciales y deben diseñarse teniendo en cuenta las regulaciones locales y no solo los requisitos generales de la norma EN-13814, ya que este tipo de estructura se asemeja más a un edificio que a un parque de atracciones. De hecho, en algunos casos se requieren iluminación de emergencia, equipo contra incendios y señales de seguridad para los operadores de mantenimiento.
 
EJE
El eje es la parte más importante de una noria, ya que soporta toda la estructura giratoria. Cualquier problema importante relacionado con el eje puede significar que la marcha debe ser desmantelada, a un costo muy alto. También en este caso, vale la pena recordar el valor de un buen diseñador y una excelente empresa de ingeniería para lograr el objetivo de una larga vida útil. Las primeras decisiones se refieren al sistema utilizado para la rotación de la rueda.

Normalmente se usan rodamientos, sin embargo, cuanto más grande sea la rueda, más grandes y fuertes deben ser. Para ciertos diseños, es posible que los rodamientos estándar no estén fácilmente disponibles y, por lo tanto, es posible que se deban construir especialmente, lo que significa tiempos de entrega mucho más largos. Sobre todo cuando el viento o las fuerzas sísmicas son bastante importantes, puede ser más adecuado usar bujes grandes en lugar de cojinetes. Estos, de hecho, ofrecen una mayor superficie de apoyo que los rodamientos y, por lo tanto, una vida útil más larga.

La elección de la calidad del producto y la vida útil esperada es importante, ya que no será posible desmontar estos componentes para el mantenimiento. La estructura del eje debe diseñarse teniendo en cuenta la posibilidad de inspeccionar fácilmente periódicamente la estructura y la soldadura, todos los pasadores, pernos y pasadores de seguridad. Todos los componentes del eje deben diseñarse y calcularse teniendo en cuenta una vida útil más larga que la especificada por EN-13814 o ISO-17842.

 

HABLAS Y HAZ DE ANILLO
Incluso si los radios y la viga de anillo son partes muy simples de construir durante la producción, son elementos sensibles. Los elementos más importantes que a menudo se descuidan son el sistema de tensión que sujeta los radios entre sí. En una rueda grande hay fuerzas de viento significativas (como ya se mencionó en la Parte 1), que causan pequeños movimientos (vibraciones) repetidos que a su vez afectan la durabilidad de estos componentes.

Por consiguiente, vale la pena sobredimensionar estas partes, diseñándolas de manera que las fuerzas puedan transferirse adecuadamente y prestando la mayor atención a la soldadura.
En toda la estructura de los radios no debe haber ninguna parte donde se pueda acumular el agua, para evitar que se forme óxido. Estos aspectos son importantes sobre todo en el sistema de fijación de tensión y la iluminación.
 
OBJETOS QUE CAEN
La principal preocupación de cualquier operador de la rueda de la fortuna es evitar la caída de objetos que puedan lesionar a los propios operadores, a los pasajeros o al público cercano. Este aspecto es importante tanto durante el montaje como en la operación y el mantenimiento.
Todos los componentes que se desmontan por cualquier motivo deben estar equipados con anillos y cadenas para asegurarlos y evitar que se caigan. No solo placas y tapas, sino también pasadores y pernos de cualquier tamaño. Nunca se debe olvidar, de hecho, que incluso un objeto pequeño que cae desde una gran altura puede ser un riesgo para la seguridad.
Esto se aplica sobre todo al sistema de fijación de iluminación. Como la iluminación generalmente se fija a la parte giratoria de la rueda, claramente esto también está sujeto a estrés con el tiempo y los pasadores de seguridad pueden romperse, creando un riesgo significativo de caída de objetos. Sabemos que ha habido casos en que los artefactos de iluminación se han desprendido de los radios, causando lesiones graves.

Por este motivo, incluso si EN-13814 no lo requiere expresamente, la evaluación de riesgos adecuada también debe incluir estos aspectos, determinando las soluciones más adecuadas.
Por lo tanto, el sistema de fijación debe ser doble e independiente, para evitar que la rotura de un componente se convierta en un riesgo general para la seguridad.
 
COCHES
Los coches son otro componente importante en términos de seguridad. Podemos comenzar examinando el sistema para asegurar los carros a la viga del anillo. La solución más común es un eje que soporta el automóvil, que en la parte superior está conectado a las dos vigas de anillo de la estructura giratoria. Este eje debe diseñarse de tal manera que evite cualquier muesca estructural y lugares donde puedan producirse roturas; el proceso de fijación de los rodamientos no debe reducir excesivamente la sección resistente a la carga y esto no debe volverse frágil debido a un procesamiento mecánico inadecuado. No se han producido muchos accidentes con respecto a estos componentes (puedo recordar solo uno en Argentina); No obstante, los nuevos criterios de diseño, hasta ahora adoptados por muy pocos fabricantes, recomiendan la adición de placas de soporte de emergencia que puedan sostener el eje del automóvil incluso si se rompe la junta de soporte principal. Esta es una idea muy simple pero efectiva y, sobre todo, tiene un impacto menor en los costos generales de producción.
Veamos ahora las puertas de acceso al vehículo de pasajeros o la cabina. Estos deben abrirse siempre hacia el interior, o alternativamente, deben construirse de tal manera que nunca interfieran con ninguna parte de la estructura giratoria de la rueda, ya sea cuando esté abierta o durante los movimientos de apertura y cierre. Cuando las puertas están cerradas, no deben poder abrirse por los pasajeros y deben tener doble bloqueo (redundante).

Una falla en uno de los componentes de los sistemas de bloqueo no debe permitir que la puerta se abra. Para las ruedas grandes, es una buena práctica también verificar que los niños no puedan acceder a los paneles que se pueden abrir en el automóvil, incluso a los pequeños, para evitar que los objetos se caigan por las ventanas y causen lesiones. En ruedas de más de 100 metros de altura, algunos países también requieren un desfibrilador en los automóviles en caso de ataques cardíacos a los pasajeros, dado que el tiempo necesario para la evacuación puede exceder los 30 minutos.
 
ESTACIÓN
El diseño de la plataforma de la estación también es digno de atención. Cuando un automóvil llega a la estación y se detiene, existe una brecha entre el mismo automóvil y la plataforma. Si esto es demasiado grande, los pasajeros pueden estar expuestos a riesgos al embarcar / desembarcar al pasar entre el automóvil y la plataforma.

El diseño de la brecha entre estos dos elementos es siempre un punto importante de discusión entre los fabricantes y los organismos de certificación con respecto a las regulaciones locales.
Otra fuente de riesgo es el espacio entre los automóviles: los pasajeros pueden perder accidentalmente el automóvil y caerse de la plataforma. Por esta razón, las redes de seguridad deben colocarse debajo del área donde transitan los automóviles.
 
SISTEMA DE MANEJO
Ahora vamos a centrar nuestra atención en algo que el público no ve, sin embargo, es muy importante: el sistema de transmisión y todos los sistemas eléctricos necesarios para hacer un giro de la rueda de la fortuna.
Cada rueda tiene varios motores utilizados para mover la estructura giratoria; Estos normalmente se instalan en los dos lados de la estructura. El número total de unidades de reducción instaladas debe ser tal que asegure que el sistema siga funcionando incluso si hay fallas en uno o dos de estos. También deben ser fáciles de inspeccionar a través de plataformas de trabajo y deben poder desconectarse del sistema en unos minutos.
Recuerdo que hace varios años, una importante rueda en Asia vio un incendio en el panel eléctrico principal, lo que provocó una parada de emergencia prolongada. Desde ese incidente, en las ruedas grandes es preferible instalar dos paneles de control independientes, de modo que uno pueda operar correctamente incluso si hay un incendio en el otro. Además, todos los paneles eléctricos principales deben estar equipados con sensores de temperatura, detectores de humo y sistemas efectivos de extinción de incendios.
 
SISTEMAS DE EVACUACION
Cuando algo no sale según lo planeado, las alarmas se activan en la rueda y debe comenzar un procedimiento para evacuar a los pasajeros. El procedimiento de evacuación implementado dependerá de la gravedad de la falla. En ruedas grandes, esto se vuelve aún más importante.
En términos simples, estos procedimientos se pueden clasificar como
∗Rutina
∗Excepcional
∗Extremo.
El aumento debe tener un número suficiente de sensores para identificar el funcionamiento correcto de los componentes de seguridad críticos.
El término "procedimiento de evacuación de rutina" se refiere a fallas que no son particularmente graves. Esta categoría también incluye fallas que son estadísticamente repetitivas. Un corte de energía común es la falla más recurrente en este tipo de atracciones principales, y creo que esto representa más del 30-40% de todas las fallas (los sistemas electrónicos, de hecho, detectan incluso fallas de energía muy cortas). Otros fallos comunes pueden afectar a una unidad de accionamiento o al sistema electrónico que la impulsa.

En estos casos, el sistema de gestión debe llevar gradualmente la atracción a una parada segura. A esto le sigue una verificación de lo que sucedió y un rápido reinicio temporal para evacuar a los pasajeros.
El "procedimiento de evacuación excepcional" se refiere a fallas graves que generalmente no pueden ser reparadas por un operador de mantenimiento especializado. La atracción siempre se detiene de forma segura, pero para reiniciarla, incluso temporalmente, un técnico especialista debe trabajar en el viaje, lo que significa que estará fuera de servicio durante un período prolongado. Esta categoría generalmente incluye fallas múltiples en las unidades de manejo o fallas en el panel eléctrico que involucran más de una fuente de alimentación. Por estas razones, cada unidad de accionamiento debe tener su propia fuente de alimentación y unidad de control que está separada de las demás. En este caso, el viaje puede reiniciarse temporalmente, incluso si a menudo a una velocidad inferior a la habitual.
El procedimiento de evacuación extrema", finalmente, cubre los eventos que se activan cuando la falla o los fallos afectan el funcionamiento de toda la atracción, incluso temporalmente. Para las ruedas pequeñas, el sistema de evacuación de último recurso es bastante simple y explota el peso de los pasajeros para empujar la parte más pesada hacia abajo debido a la gravedad. A medida que aumenta la altura del viaje, la fricción en el sistema evita que la estructura gire para bajar los automóviles de pasajeros, y en consecuencia, otros sistemas deben diseñarse para evacuar a los pasajeros.
Si se encuentra en una noria a 150 metros sobre el suelo, que se ha detenido y el sistema de transmisión no funciona, ¿cómo desciende? ¿Alguna vez te has hecho esta pregunta? De hecho hay una respuesta. Los radios de la parte giratoria deben estar equipados con escaleras, pasillos y ganchos de seguridad para que los escaladores profesionales puedan llegar a cualquiera de los autos; También debe haber un sistema manual de apertura de la puerta de emergencia para acceder al interior de los automóviles.

De manera similar a lo que sucede cuando un tranvía de montaña se detiene, los pasajeros serán atados con correas de seguridad y un sistema de tornos controlados manualmente por expertos permitirá que los pasajeros desciendan a una posición segura en un nivel inferior. Este procedimiento, obviamente, lleva mucho tiempo, pero actualmente no hay alternativas, y no hay otras soluciones válidas disponibles en el mercado.
 
CONCLUSIONES
Espero haber cubierto muchos de los problemas relacionados con el diseño, cálculo y construcción de una gran rueda de la fortuna. Sin embargo, si todavía no está convencido, debo recordarle que una famosa rueda instalada en Australia, diseñada en Japón y fabricada en China, que mide 100 metros de altura, fue desmantelada después de solo dos meses debido a graves problemas con la soldadura. Luego fue rediseñado y reconstruido.

Nuevamente, se encontraron graves problemas estructurales que llevaron a la demolición de la atracción. Sólo la tercera vez, después de varios años, realmente tuvieron éxito; hoy esa rueda está en pleno funcionamiento, aunque está en venta debido a la cantidad insuficiente de pasajeros.
Si esto no fuera suficiente, también puedo recordar el caso de otra gran rueda actualmente en construcción en un país árabe. El trabajo de instalación ha sido un impedimento durante un año y parece que hay problemas serios de diseño que pueden requerir la demolición de la pieza construida hasta el momento. El secreto para la construcción de diseños complejos es contar con un buen equipo de profesionales especializados y verificar que el comprador de la atracción pueda organizar un equipo de mantenimiento calificado y capacitado.

 

---

Escrito por el Sr. Enrico Fabbri enrico@fabbrirides.com
Artículo publicado originalmente en la revista Games Industry (Italia)
Fecha original: Marzo 2017

#20

---

 
Descargo de responsabilidad:
Este documento no constituye ningún tipo de asesoramiento técnico, normativo o de inspección.  RidesZone recomienda a sus usuarios evaluar el material publicado de forma independiente con la ayuda de un asesor profesional con el fin de evaluar las posibles consecuencias legales, normativas, civiles y  criminal y penales.  Aunque la información y los datos publicados en el presente documento se obtienen de fuentes que se consideran fiables, RidesZone no hace ninguna garantía en cuanto a su precisión o integridad. RidesZone no acepta ninguna responsabilidad por cualquier daño resultante del uso, mal uso o falta de uso, de cualquier información contenida en este post.  El usuario, al descargar / abrir el documento adjunto, acepta bajo su responsabilidad todos los términos y condiciones escritas anteriormente.