Ascensores y Medio Ambiente

de Fernando Guillemi y Alea Guillemi

Este documento se presentó en el Simposio Internacional de Ascensores y Escaleras Mecánicas de 2022 en Barcelona, ​​España. 

Resumen

La preocupación por la degradación ambiental crece día a día. La ONU dice que este es un año clave para tratar de frenar los efectos "desastrosos" del cambio climático e insta a los países a actuar ahora para lograr cero emisiones para 2050.

La degradación ambiental se define como el proceso de deterioro que sufre el medio ambiente como consecuencia del agotamiento de sus recursos naturales debido a la sobreexplotación a la que son sometidos, provocando así la destrucción de los ecosistemas y su biodiversidad.

Varias de las actividades que realiza el ser humano están vinculadas a esta degradación: en nuestro caso, la actividad industrial. Aunque creamos una gran cantidad de puestos de trabajo, ese es uno de los factores que genera un mayor impacto negativo en el medio ambiente. Generamos grandes cantidades de residuos de todo tipo, contaminando el suelo, el agua y la atmósfera. Necesitamos quemar combustibles fósiles para generar energía, y algunos desechos son altamente peligrosos, lo que puede causar un gran desastre ambiental en caso de accidente. Desde nuestro sector debemos asumir el compromiso de cuidar a las generaciones futuras, y tenemos mucho que aportar si abordamos correctamente el problema.

Los ascensores consumen entre el 3% y el 4% de la energía, de un total de 14 millones de ascensores instalados en todo el mundo. Pero quizás esa no sea la perspectiva adecuada para abordar el problema en el que nuestro sector influye negativamente en el medio ambiente. En esta presentación, tomaremos un enfoque diferente. Estamos convencidos de que esta es la forma correcta de aportar nuestro granito de arena y frenar el deterioro ambiental.

Introducción

¿La mayor huella de carbono que genera el sector de los ascensores se debe al uso del ascensor o al servicio de mantenimiento, engrase e inspección al circular con un vehículo que consume hidrocarburos? ¿Deberíamos preocuparnos únicamente por la huella de carbono, o también podría ser que debiéramos eliminar en la medida de lo posible la contaminación que producen algunos tipos de ascensores? ¿Podríamos hacer algo para mejorar la eficiencia de los recursos humanos y la fabricación sostenible de equipos?

Este documento responderá a cada una de estas preguntas y propondrá soluciones a las mismas. Analizaremos cómo se puede reducir la influencia negativa sobre el medio ambiente en cada uno de los procesos que llevamos a cabo en nuestras empresas desde que establecemos contacto con un cliente, hasta la atención del comercial, la cotización, la venta, el proyecto, la compras, la fabricación, la instalación y el mantenimiento. 

Para nosotros, los puntos clave para responder a estas preguntas son el uso de los recursos humanos, la elección de equipos poco contaminantes, los insumos y componentes utilizados, los métodos de fabricación y el mantenimiento. Todos ellos serán evaluados haciendo una analogía con la huella de carbono equivalente. De esta forma, podremos tener una correspondencia efectiva de la influencia de cada uno de los procesos en la afectación ecológica de nuestro entorno, para poder sacar conclusiones veraces. Analizaremos dónde y cómo en todo el proceso se ve más afectado el medio ambiente, para luego proponer alternativas para mitigar el problema con nuestra contribución desde el sector.

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Hemos visto muchos artículos sobre eficiencia energética en ascensores, todos basados ​​en cómo disminuir el consumo de energía. Mucho se ha logrado recientemente. Por ejemplo: la reducción de consumo cuando el ascensor está en stand-by, lámparas LED, inversores que dejan de consumir energía, indicadores de posición que bajan su intensidad, apagado automático de luces y ventiladores, etc. Pero nos olvidamos de otros aspectos del equipamiento del ascensor que eran no se tiene en cuenta. Por ejemplo: contaminación ya sea por emisión de dióxido de carbono o por derrame de aceites y grasas.

Más adelante también abordaremos el ahorro energético mediante la gestión eficiente de los recursos humanos y los sistemas de fabricación.

Ahora nos gustaría señalar los dos factores más importantes a tener en cuenta para colaborar con el medio ambiente.

1. Contaminación por dióxido de carbono

En Argentina y quizás en la mayor parte del mundo occidental, la tipología de los edificios es generalmente de poca altura y requiere ascensores con una carga relativamente baja, capacidad de seis a ocho personas y velocidades moderadas. Si lo evaluamos según la norma UNE-EN ISO 25745-2:

• Los ascensores serían de una categoría de uso entre 2 (bajo) a 3 (medio) con un promedio de 200 arranques por día. (Tabla 1)

• La distancia media de viaje sería del 49%. (Tabla 2)

• El porcentaje de carga nominal Q es del 7.5%. (Tabla 3)

Tabla 1 - Clasificación según el número de viajes por día

Categoría de uso	1	2	3	4	5	6
Intensidad/Frecuencia de uso	Muy Bajo	Bajo	Media	Alto	Muy Alta	Extremadamente Alto
Número de viajes por día (nA) (rango típico)	50 (<75)	125 (75 a < 200)	300 (200 a < 500)	750 (500 a < 1000)	1500 (1000 a < 2000)	2550 (≥ 2000)

Tabla 2 - Porcentaje de la distancia media recorrida

Categoría de uso	1-3	4	5	6
Numero de paradas	Porcentaje de la distancia media recorrida
2	100%
3	67%
> 3	49%	44%	39%	32%

Tabla 3 - Carga media en la cabina

Categoría de uso	1-3	4	5	6
Carga nominal (kg)	Porcentaje de carga nominal (Q)
≤ 800	7.5%	9.0%	13%	19%
801 a ≤ 1275	4.5%	6.05	8.2%	13.5%
1276 a ≤ 2000	3.0%	3.5%	5.0%	9.0%
> 2000	2.0%	2.2%	3.0%	6.0%

Para este equipo, que generalmente se instala en edificios residenciales, los ascensores están diseñados para cargas de 450 a 600 kg y velocidades de 1 m/s. Los motores tienen potencias nominales de no más de 4.2 kW. Funcionan durante 1.2 h al día con un consumo en espera muy bajo y no superan los 5 kWh al día. Es evidente que habiendo reducido tanto el consumo en espera, durante las 22.8 h restantes, observamos que el equipo no genera una gran huella de carbono.

Si tomamos, por ejemplo, los números de la matriz energética argentina, compuesta por energía térmica, hidráulica, atómica y algunas renovables, tiene una relación de kilos de CO₂ producido por cada kWh de 0.5. Por tanto, la huella de carbono por consumo de equipo es de tan solo 2.5 kg de CO₂ por día.

Según las estadísticas sobre el consumo de combustible de nuestros vehículos, para realizar las tareas mensuales de ascensores con reclamos, inspecciones, engrases mensuales, emergencias, auditorías de representantes técnicos, etc., consumen un promedio de 300 l de diésel al mes cada uno, lo que equivale a una media de 15 l por jornada laboral.

Estos equipos de trabajo en ciudades como Buenos Aires solo pueden atender un promedio de cuatro ascensores por día. Por tanto, podemos estimar, para poder hacer una comparativa y relacionar las diferentes huellas de carbono, que cada ascensor utiliza 3.75 l de gasóleo para ser atendido por nuestro personal y únicamente para atender reclamaciones. También habría que tener en cuenta el equipo de lubricación y el vehículo de inspección. Por lo tanto, promediaremos el resultado multiplicándolo por dos, ya que no todos los ascensores tienen fallas todos los meses.

Ahora, para convertir 3.75 l de diésel en CO₂ emisiones, debemos hacer una serie de cálculos. Para ello recurrimos a técnicos químicos que nos echaron una mano: 1 l de gasóleo pesa unos 850 g. Está compuesto, entre otras sustancias, por un 85% de carbono, lo que significa que en un litro de gasóleo hay 722.5 g de carbono; el peso atómico del carbono es 12. Para formar CO₂ en la combustión se emplean dos átomos de oxígeno por cada uno de carbono; y como el peso atómico del oxígeno es 16, haciendo algunos cálculos simples. Resulta que en la combustión se necesitan 1,927 g de oxígeno. Sumando los 722.5 g de carbono más los 1927 g de oxígeno, se obtiene que, como producto de la combustión de 1 l de gasóleo, se obtienen 2,649 g de CO₂ son emitidos. (Anexo 1)

Cada vehículo por día por ascensor emite: 2.65 kg CO₂ x 3.75 l, equivalente a 10 kg, dos vehículos 20 kg de CO₂ contra 2.5 kg de CO₂ provocada por el ascensor por el consumo de energía eléctrica de la red. No contamos el ahorro energético por regeneración cuando el motor se comporta como una dínamo ni por la inyección de otro tipo de energía como la que producen las células fotovoltaicas.

En cualquier caso, la conclusión es obvia: Nuestro servicio postventa contamina ocho veces más que el propio ascensor.

2. Contaminación por Derrames de Petróleo

El segundo contaminante más importante en los ascensores es el aceite hidráulico. Según organismos internacionales, cada litro vertido al alcantarillado contamina 1.000.000 l de agua.

Los ascensores hidráulicos son una verdadera bomba de tiempo. Están instalados por cientos de miles, y cada uno tiene no menos de 200 l de aceite mineral en sus tanques y cilindros. Muchos de ellos están enterrados y no podemos saber el estado de los revestimientos que los contienen.

Además, los fabricantes de unidades de cilindros y bombas recomiendan cambiar el aceite cada 10 años. Se desconoce qué se hace con los cientos de miles de litros de aceite que se mueven y reponen cada año.

Los equipos hidráulicos no solo tienen este grave problema de contaminación del aceite sino también una alta ineficiencia ya que la bomba requiere un motor de alta potencia para levantar toda la carga, pero también consume la misma energía ya sea que funcione lento o rápido, o que lleve un carga grande o pequeña. Esto se debe a que el funcionamiento se basa en un circuito hidráulico que, según la necesidad, cuenta con válvulas que redirigen el flujo de aceite al cilindro o al tanque reservorio debido a que la regulación de velocidad se realiza hidráulicamente.

Además, aunque cuando el ascensor desciende no utiliza energía de la red eléctrica porque aprovecha la energía potencial de la subida, esta energía potencial se transforma en calor en el aceite cuando finaliza su descenso. Este efecto no permite recuperar energía como sí lo pueden hacer los equipos gearless, sino que además, en caso de uso intensivo, se debe añadir a la instalación un sistema de refrigeración por aceite. Esto es de gran importancia ya que el calentamiento del aceite provoca cambios en su viscosidad, lo que se traduce en una mala nivelación de los pisos y una alta pérdida de vida útil del aceite.

Como contrapartida al calentamiento del aceite por alta frecuencia de uso, se genera un problema de enfriamiento del fluido por bajas temperaturas y poco uso, provocando un efecto de cambio de viscosidad también con las consecuencias mencionadas en el párrafo anterior. Por supuesto, los fabricantes han trabajado para solucionar todos estos problemas: han diseñado válvulas electrónicas, instalado inverters, desarrollado fluidos biodegradables, etc., pero aún no se ha visto mucho en el mercado por su elevado coste.

Entonces, ¿por qué utilizar equipos hidráulicos en lugar de equipos sin cuarto de máquinas (MRL)? ¿Por su facilidad para transmitir esfuerzos al foso? MRL hace esto. ¿Por la posibilidad de descenso a batería? El equipo MRL no solo desciende con la energía de la batería, sino que también puede realizar varios viajes. ¿O es porque se puede acceder a ellos desde tres lados y ocupan muy poco espacio en una sola pared de hueco?

Bueno, es hora de presentar nuestro desarrollo. Un equipo MRL, que utiliza correas, ocupa una sola pared y requiere el espacio necesario menor que el de un equipo hidráulico; y lo más importante es que es súper amigable con el medio ambiente.

Producto

Para diseñar nuestro producto, establecimos los siguientes objetivos:

• Bajos requisitos de mantenimiento y reclamaciones
• Mayor vida útil de los elementos.
• Máquina ligera y eficiente
• Componentes duraderos y menos contaminantes
• Instalación más fácil y rápida, sistematización de la instalación
• Industrialización de los equipos; sistema kanban
• No necesita lubricante ni aceite, ni ningún otro producto contaminante
• Fácil adaptación para la modernización de equipos nocivos para el medio ambiente

Por lo tanto, primero comenzamos a buscar y estudiar las diferentes correas de tracción de ascensores en el mundo y la mejor máquina para accionarlas. Fue así como encontramos un diseño de cinturón que nos pareció muy innovador y con unas cualidades que superaban al resto.

Esta correa tiene un diseño con ranuras en ambos lados, lo que le permite ajustarse bien tanto a la polea de tracción como a las poleas de inversión. No se desliza hacia los lados, evitando el roce con los separadores. Además, al tener ranuras en ambos lados se trabaja la superficie de ambos lados.

A continuación se muestran sus características y pruebas.

Dibujo y Características

Ensayo de medición de espesores en 10 millones de operaciones (Ver Anexo 2, 3 y 4). Ensayo de resistencia eléctrica y medición de espesores en 60,000 ciclos en un ascensor experimental (ver Anexo 5). La máquina a la que se adapta esta correa es de diseño compacto, con encoder tipo Heidenhain ERN1387, freno de disco de doble carrete y certificada para movimiento involuntario.

Máquina

Ensayos de acoplamiento de máquinas a diferentes frecuencias y ciclos de uso (ver Anexo 6 ​​y 7). Certificado de freno de movimiento incontrolado (ver Anexo 8). Con la base de nuestro elemento de suspensión y tracción, comenzamos a buscar guías para el voladizo y el contrapeso. Optamos por usar guías de rodillos para ambos, ya que nos permitiría tener menos resistencia a la fricción y no necesitaríamos grasa ni aceite para su funcionamiento. 

Conseguir las guías para el contrapeso fue fácil, pero en el caso del voladizo, tuvimos que volver a investigar qué podíamos encontrar en el mundo. Así es como decidimos instalar guías de ruedas dobles con un pivote intermedio, un gran hallazgo. En cuanto al paracaídas, optamos por uno progresivo convencional.

Rodillos de Carro y Contrapeso

Teniendo todos los componentes iniciamos el diseño de nuestro voladizo junto con el Ingeniero Aeronáutico en Ingeniería Elvio A. Heidenreich, PhD. Realizamos todos los ensayos de resistencia tanto del voladizo como de la base de la máquina mediante el método de los elementos finitos.

Finalmente, para complementar el equipo y poder industrializarlo, nos contactamos con Wittur Argentina, y juntos diseñamos los elementos complementarios y la sistematización de fabricación, utilizando el sistema Kanban. Hoy podemos decir que los equipos son producidos con alta calidad de fabricación y entrega urgente.

Recursos Humanos

Desde hace varios años venimos trabajando en un sistema de gestión y control de toda la operativa de la empresa en todo el ciclo desde la venta hasta la postventa. Durante la pandemia de 2020, aceleramos nuestros planes y hoy podemos decir que este programa está implementado en un 90%.

Estimamos que hemos reducido la huella de carbono causada por el recurso humano administrativo en un 50%. Hoy en día, los vendedores, personal administrativo, diseñadores y representantes técnicos realizan sus tareas en la mitad de su tiempo de trabajo, y tienen la otra mitad para dedicarla a otras actividades.

Ahorros

Ahorro en mano de obra administrativa:

• 280% más cotizaciones hechas
• 192% más contratos
• 63% de ahorro de tiempo
• 98 % de ahorro de errores debido a errores de escritura
• Reducción del 50% WH debido al aumento de la productividad

Ahorros Kanban:

• 8% de aumento de productividad anual
• Ahorro de chatarra del 96 % gracias al anidamiento

Solo en un clic 
Nuevo equipamiento

Nuevo mantenimiento

Ahorro por Digitalización de Documentación: (planos de ingeniería, presupuestos de obras y mantenimiento, firma de contratos, órdenes de trabajo, órdenes de compra, órdenes de pago, informes, etc.)

Ahorro de digitalización

Conclusiones

Es necesario diseñar y producir ascensores con bajo nivel de reclamación por daños, mínimo mantenimiento, materiales poco contaminantes, adaptabilidad a diferentes huecos e idoneidad para la producción en serie. Por todas estas razones, es imperativo utilizar medios de suspensión del tipo correa con una vida útil mucho más larga y un control seguro en comparación con los cables de tracción tradicionales, y la ventaja de poder utilizar poleas de tracción y inversión muy pequeñas.

Estas correas de tracción nos permiten utilizar máquinas de imanes permanentes de estructura liviana que facilitan la instalación, acortan el tiempo de instalación a un tercio y requieren el mínimo espacio en el hueco, evitando construcciones mayores con la consecuente contribución al medio ambiente al no requerir importantes estructuras de hormigón como es el caso. es un sistema autoportante sin cuarto de máquinas.

Otro tema fundamental demostrado en la presentación es la importancia de no utilizar grasas y aceites para evitar el engrase de guías y lubricación de componentes. Una gran contribución al medio ambiente, el sistema proporciona limpieza en el eje y un mantenimiento mínimo.

Los equipos hidráulicos deben adaptarse a las nuevas tecnologías para que sean respetuosos con el medio ambiente y no pongan en peligro el futuro de las próximas generaciones. Deberían prohibirse los que utilizan aceites derivados de hidrocarburos; Se deben desarrollar fluidos biodegradables y sistemas más eficientes para ahorrar energía.

Tuvimos una gran inteligencia para construir esta civilización. Usémoslo ahora para guardarlo.

Anexo 1

Combustión Diésel 

DENSIDAD DIESEL: 850gr/lt.
MOLÉCULA DE DODECANO: C12H26
PESO MOLAR:

• H: 1 gr/mol
• C: 12 gr/mol
• O: 16 gr/mol

Estequiometría:

C12H26 + O₂ →CO₂ + H₂0
Equivalencia: C12H26 + 37/2(O₂) → 12CO₂ + 13H₂0

Como no podemos dividir el átomo de oxígeno en dos, tenemos que multiplicar el resto de elementos y la fórmula final sería:

2(C12H26) + 37(O²) → 24CO₂ + 26H₂0
2(C12H26) → 850gr

Ahora necesitamos calcular el peso molar:

2(C12H26) = 2(144 gr/mol + 26 gr/mol) = 340 gr/mol
24(CO₂) = 24(12 gr/mol + 32 gr/mol) = 1056 gr/mol

CO₂ Emisión por litro de diésel

Para calcular el equivalente en gramos de CO₂ emitido, la fórmula sería:

850 gr _____ 340 gr/mol
X _____ 1056 gr/mol
X= (1056 gr/mol * 850 gr)/340 gr/mol = 2640 gr = 2,64 kg de CO₂ emitido por litro de diesel.

CO₂ Emisión por día de vehículos de mantenimiento 

*Este análisis se realiza en la página 2 donde desarrollamos la contaminación por dióxido de carbono de un ascensor vs la de los vehículos que los mantienen.

1 ascensor consume 3.75 l/día (de un coche)
1 ascensor necesita al menos dos visitas al mes

CÁLCULO = 2.64 kg/l emitido * 3.75 l/vehículos/ascensor * 2 vehículos/ascensor = 20 kg de CO₂ emitidas por día desde nuestros vehículos asignados a los ascensores.