Sostenibilidad en la industria de los ascensores: revisión de impacto

por TAK Mathews

Este artículo se presentó en el Simposio internacional de ascensores y escaleras mecánicas de 2023 en Edimburgo, Escocia.

Resumen

Durante décadas, el mundo ha reconocido que el cambio climático y el agotamiento de los recursos de la Tierra son motivo de preocupación. En 1987, las Naciones Unidas definieron la sostenibilidad como “satisfacer las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades”. Tras siglos de abuso incesante, el cambio climático que alguna vez se consideró un riesgo futuro es ahora un peligro claro y presente no solo para las generaciones futuras, sino incluso para la actual. En consecuencia, la sostenibilidad se ha convertido en una palabra de moda a nivel mundial. 

La industria de los ascensores también se ha apresurado a adoptar el impulso de la sostenibilidad. La sostenibilidad y el medio ambiente son los principales impulsores de las innovaciones tecnológicas actuales en ascensores. Casi todos los enfoques de ventas y marketing se centran en las iniciativas de sostenibilidad de empresas individuales y sus productos.

Este artículo investigará algunas de las innovaciones e iniciativas actuales de sostenibilidad de la industria de los ascensores y estudiará su impacto.

Introducción

“La Tierra no seguirá ofreciendo su cosecha, excepto con una administración fiel. No podemos decir que amamos la tierra y luego tomar medidas para destruirla por el bien de las generaciones futuras”. — Juan Pablo II^{[ 13 ]}

El equipo de periodismo de datos científicos y climáticos de BBC News el 17 de septiembre de 2023:^{[ 8 ]} informó: “El hielo marino que rodea la Antártida está muy por debajo del nivel invernal registrado anteriormente, según muestran los datos satelitales, un nuevo punto de referencia preocupante para una región que alguna vez pareció resistente al calentamiento global”.

La Tierra tal como la conocemos se enfrenta a una crisis ambiental. Lo que se consideraba una posibilidad de futuro está derribando ahora mismo nuestras puertas. Salvo unos pocos que se niegan a reconocer la crisis, la sostenibilidad es una palabra de moda en el mundo.

Sostenibilidad y entorno construido

Con estimaciones de más del 40%, el entorno construido es uno de los principales contribuyentes a la crisis. Según el Consejo Mundial de Construcción Ecológica,^{[ 18 ]} “En todo el mundo, los edificios son responsables de alrededor del 40% del COXNUMX relacionado con la energía y los procesos.₂ emisiones, el 50% de todos los materiales extraídos, el 33% del consumo de agua y el 35% de los residuos generados”. Con un impacto tan significativo, es fundamental que el entorno construido desempeñe su papel en la generación del cambio transformador necesario para descarbonizar nuestra economía global. Durante su presentación en la Conferencia sobre Entornos Construidos Resilientes al Clima en Mumbai, el arquitecto Sandeep Shikre^{[ 10 ]} Explicó que el hormigón, el acero y el aluminio, que se utilizan principalmente en el entorno construido, representaron el 23% del total de las emisiones globales.

Sostenibilidad y Medio Ambiente E&E

En general, la industria de ascensores y escaleras mecánicas (E&E) ha reconocido su responsabilidad hacia la sostenibilidad desde hace algún tiempo. En un artículo titulado "Los ascensores se están volviendo ecológicos",^{[ 2 ]} Bernhard escribe que “las iniciativas de transporte vertical ecológico comenzaron ya en la década de 1990”.

Schindler afirma: “Schindler Elevator Corp. se compromete a llevar a cabo sus actividades comerciales en armonía con la sociedad y el medio ambiente. Los productos y servicios de Schindler están diseñados para ofrecer opciones energéticamente eficientes y respetuosas con el medio ambiente a arquitectos, contratistas, propietarios y administradores de edificios”. La nueva marca TK Elevator declara: “La sostenibilidad es una parte integral de TK Elevator y de la estrategia de nuestra empresa. También determina cómo trabajamos y da forma a nuestros valores corporativos. Al ser una de las empresas de ascensores líderes en el mundo, nos dedicamos a impulsar la innovación y la mejora continua de nuestros productos y servicios, todo ello en estrecha colaboración con nuestras partes interesadas”.

Este documento analiza algunas de las tecnologías e iniciativas de sostenibilidad más nuevas que la industria de E&E ha estado adoptando. 

Este artículo dejará al lector con más preguntas que respuestas.

1. Algunos términos de sostenibilidad relevantes para el entorno construido

Es esencial comprender los términos y medidas de sostenibilidad relevantes para comprender mejor cómo las iniciativas de la industria de E&E impactan la sostenibilidad. Los términos y definiciones de este capítulo son la base sobre la cual se revisarán las iniciativas de sostenibilidad de la industria de E&E.

i. Ciclo de vida del edificio (según lo define el World Green Building Council)^{[ 17 ]}

a. El carbono de toda la vida significa emisiones de todas las fases del ciclo de vida, abarcando tanto el carbono incorporado como el operacional (A1 a C4) juntos.

b. Carbono incorporado significa las emisiones de carbono asociadas con materiales y procesos de construcción durante todo el ciclo de vida de un edificio o infraestructura. 

C. Carbono inicial significa las emisiones causadas en las fases de producción de materiales y construcción (A1-A5) del ciclo de vida antes de que el edificio o la infraestructura comience a utilizarse. A diferencia de otras categorías de emisiones enumeradas aquí, estas emisiones ya se han liberado a la atmósfera antes de que el edificio sea ocupado o la infraestructura comience a funcionar. 

d. Carbono operacional significa las emisiones asociadas con la energía utilizada (B6) para operar el edificio o en la operación de la infraestructura. 

mi. Carbono al final de su vida útil significa las emisiones de carbono asociadas con las fases de deconstrucción/demolición, transporte desde el sitio, procesamiento de residuos y eliminación del ciclo de vida de un edificio o infraestructura que ocurren después de su uso (C1 a C4). 

F. Más allá del ciclo de vida (D) significa emisiones de carbono o ahorros de emisiones incurridos debido a la reutilización o reciclaje de materiales o emisiones evitadas debido al uso de desechos como combustible para otro proceso.

ii. Economía lineal versus economía circular 

El blog de Contech^{[ 13 ]} afirma que la diferencia fundamental entre estos dos modelos económicos es que mientras la economía lineal sigue el plan de pasos "tomar-hacer-desperdiciar", la economía circular sigue el enfoque de las 3R de "reducir, reutilizar y reciclar", eliminando completamente los residuos de la ecuación. . El sistema circular y el lineal se diferencian entre sí en cuanto a cómo se crea o mantiene el valor. El modelo lineal tradicional tiene en mente los ingresos a corto plazo y se centra únicamente en la rentabilidad, creando valor a través de la producción y las ventas en masa. El enfoque circular, por otro lado, tiene una visión de largo plazo que también considera la sostenibilidad durante todo el ciclo de vida de un producto. Mediante la actualización, reparación y regeneración de productos, se pueden lograr ciclos de vida más largos.

III. Declaración Ambiental de Producto (DAP)

Iotti et. Alabama.^{[ 3 ]} define la DAP como un documento voluntario con el que una empresa u organización da a conocer de forma transparente el impacto ambiental de la vida de sus productos o servicios.

2. ACVVF

Una de las primeras iniciativas reales de la industria de E&E hacia la sostenibilidad fue el paso a accionamientos ACVF para ascensores. A diferencia de los ascensores ACVV de las décadas de 1980 y 1990, que consumían mucha energía, los accionamientos ACVF consumían mucha menos electricidad.

Ahora es raro que, a menos que se trate de un ascensor de baja velocidad con un menor número de paradas, un ascensor no tenga un accionamiento VF.

3. Regeneración

Junto con las unidades ACVF, las capacidades de regeneración garantizaron que la energía que normalmente se disiparía en forma de calor pudiera volver a convertirse en energía utilizable. 

No hay duda de que la regeneración permitirá ahorrar energía. Pero las afirmaciones sobre el ahorro de energía tienden a exagerarse. Hay argumentos de venta en el mercado que afirman un ahorro de energía del 60% con unidades regenerativas. Si bien, en teoría, es posible mejorar incluso esta afirmación del 60% (con un tráfico que consiste únicamente en un automóvil vacío que sube y un automóvil lleno que baja), es un hecho que la regeneración depende del patrón de tráfico real del edificio. En muchos casos, las afirmaciones sobre el ahorro de energía están muy exageradas.

4. Ascensores sin sala de máquinas (MRL)

El primer MRL se lanzó a finales del siglo pasado como alternativa a los ascensores hidráulicos y aplicaciones de poca altura.^{[ 5 ]} La llegada de los LMR ha sido responsable de innovaciones que apoyan la sostenibilidad. 

Sin embargo, contrariamente a la impresión general que se ve reforzada por un discurso de venta duro y sostenido, Andrew y Kaczmarczyk^{[ 1 ]} señalan: “Hay que tener siempre en cuenta que un sistema MRL no deja de ser un ascensor, y que la mayor parte del equipamiento es absolutamente el mismo que encontraríamos en cualquier otro sistema de ascensor de tracción. Todas las innovaciones de MRL se pueden incorporar en el ascensor de sala de máquinas convencional, y cualquier beneficio más allá de la construcción de una sala de máquinas no es exclusivo de los MRL”.

Sin embargo, los LMR ahora se promocionan como la única innovación en ascensores que allana el camino hacia la sostenibilidad en el sector E&E. 

ciencia técnica^{[ 15 ]} escribe: "Los fabricantes rediseñaron los motores y todos los demás equipos alojados en una sala de máquinas para que quepan en el hueco del ascensor, realizando algunas mejoras para ahorrar espacio y eliminar la necesidad de construir y suministrar energía". Debbie Sniderman^{[ 11 ]} afirma: “Los tipos de ascensores con mayor eficiencia energética son los ascensores de tracción MRL. Los fabricantes rediseñaron los motores y todos los demás equipos que normalmente se encuentran en una sala de máquinas encima de los ascensores convencionales para que encajen en el hueco del ascensor. Estas mejoras que ahorran espacio eliminan la necesidad de construir y suministrar energía a una sala de máquinas y consumen significativamente menos energía que las versiones más grandes utilizadas anteriormente”. 

Los argumentos y argumentos de venta adoptados por varias empresas para impulsar el producto MRL son muy discutibles. Los argumentos de venta desafían la lógica y la razón técnica, excluyendo en cierta medida la comparación con los ascensores hidráulicos. Por otro lado, con limitaciones de carga MRL, las aplicaciones de mayor servicio sólo pueden abordarse mediante un ascensor normal de sala de máquinas o un ascensor hidráulico. 

Incluso el argumento de que “el petróleo es perjudicial para el medio ambiente” a favor de los ascensores hidráulicos puede abordarse con la disponibilidad de fluidos hidráulicos biodegradables y respetuosos con el medio ambiente. El argumento del “mayor requerimiento de energía” se puede contrarrestar con las mejores tecnologías disponibles en la actualidad. Patrao et. Alabama.^{[ 7 ]} informa: “Los sistemas hidráulicos más recientes ahora han incorporado variadores de frecuencia de voltaje variable (VVVF) y un acumulador que actúa como contrapeso hidráulico. El rendimiento energético ha mejorado drásticamente con estos nuevos desarrollos”.

Desafortunadamente, la falsedad de que los LMR son el único camino a seguir para la sostenibilidad ambiental se ha convertido en una narrativa predominante. Además, la narrativa no detalla las limitaciones y cuestiones operativas asociadas con los LMR detalladas por este autor.^{[ 5 ]}

5. Máquinas sin engranajes de imanes permanentes

Los LMR impulsaron la necesidad de alojar máquinas más compactas dentro de los huecos de los ascensores. Esto provocó la llegada de las máquinas sin engranajes de imanes permanentes (PM), que poco a poco se están convirtiendo en el estándar para la mayoría de los ascensores.

Si bien la ventaja en el consumo de energía de una máquina sin engranajes PM sobre una máquina sin engranajes de inducción no se puede cuestionar, la ventaja de eficiencia entre las máquinas sin engranajes PM y las máquinas de inducción oscila entre el 5% y el 10%, siendo las máquinas PM más eficientes. Hanejko^{[ 14 ]} afirma que las máquinas PM tienen una eficiencia del 97.5% frente a la eficiencia del 90% al 93% de un motor de inducción.

Sin embargo, es necesario investigar el impacto ambiental de la extracción de minerales de tierras raras. 

El título del informe de Michael Standaert,^{[ 12 ]} “China lucha con las consecuencias tóxicas de la minería de tierras raras”, destaca el tema. la guardia^{[ 16 ]} informa: “La transición a la neutralidad climática no puede significar reemplazar la dependencia de combustibles fósiles sucios por una dependencia de materias primas, cuya extracción deja grandes extensiones de la tierra inhabitables”. Nayar^{[ 6 ]} escribe: “En total, por cada tonelada de tierras raras se producen 2,000 toneladas de residuos tóxicos”.

China sigue siendo el líder mundial en minería de tierras raras. Según Nayar^{[ 6 ]}Aunque China tiene sólo el 35% de las reservas de minerales de tierras raras, ha logrado alcanzar el dominio “en gran parte debido a regulaciones ambientales laxas”. Los métodos de bajo costo y alta contaminación permitieron a China superar a sus competidores y crear una posición sólida en el mercado internacional de REE (elementos de tierras raras)”.

¿Puede el ahorro de energía del 5% al ​​10% reclamado compensar el impacto ambiental de la extracción de minerales de tierras raras? ¿Ha realizado la industria de E&E un análisis de costo/beneficio adecuado para justificar el cambio hacia las máquinas PM como estándar, incluso para proyectos donde el tamaño de la máquina no es crítico? ¿La eliminación de la sala de máquinas es compasiva con el impacto ambiental de los minerales de tierras raras necesarios para miniaturizar la máquina?

Iotti's^{[ 3 ]} El estudio afirma: “La declaración ambiental de producto (DAP) es un documento voluntario con el que una empresa u organización da a conocer de forma transparente el impacto ambiental de la vida de sus productos o servicios. No se trata sólo del consumo de energía. De esta forma se evalúa y declara toda la sostenibilidad medioambiental de un producto”. Iotti señala que la mayoría de las DEP se han emitido para LMR. 

Sin embargo, una revisión superficial de algunas de las DAP disponibles en el dominio público revela que las declaraciones no se refieren en absoluto a los minerales de tierras raras ni al impacto ambiental. Se requiere un estudio más detallado de todas las DAP para verificar si se reconoce en absoluto el impacto ambiental de las PM.

 El otro asunto que deben considerar los PM es el enfoque de reciclaje que está adoptando la industria de E&E. Las conversaciones del autor con varias empresas de E&E, así como con fabricantes de máquinas, indican que el reciclaje y la eliminación de PM sigue siendo un área gris. Si bien algunos miembros de la industria de E&E opinaron que tenían un proceso de reciclaje para PM, ninguno pudo proporcionar detalles sobre el proceso o la metodología. De hecho, una respuesta fue que tenían un acuerdo con un proveedor del que se esperaba que reciclara/eliminara los PM de manera respetuosa con el medio ambiente según la política de la empresa.

Si bien el reciclaje es posible, el proceso de separación de los elementos no es tan sencillo. El análisis en profundidad del CEPS^{[ 9 ]} recomienda que la Unión Europea establezca cuotas y objetivos de reciclaje, así como que proporcione apoyo financiero para establecer procesos e instalaciones de reciclaje. 

Quizás esto sea algo que la industria de E&E necesite primero establecer y adoptar antes de continuar con el actual cambio indiscriminado hacia las máquinas PM.

6. Medios de suspensión recubiertos

Otra innovación material que surgió con la llegada de los LMR son los medios de suspensión revestidos para ascensores, que comenzaron con correas de acero revestidas. Los experimentos con cuerdas de aramida se abandonaron después de que se demostró que la fiabilidad en el campo era dudosa.

Aunque originalmente la correa de acero revestida se consideraba una forma de reducir el diámetro de la polea y el tamaño de la máquina y, por tanto, el tamaño del hueco del ascensor, con el tiempo los argumentos de venta evolucionaron para abarcar la seguridad y la fiabilidad y se extendieron a los beneficios medioambientales, entre otros. Las correas de acero revestidas ahora están unidas por cables de acero revestidos.

A diferencia de los cables de acero normales, es imposible inspeccionar los alambres de acero dentro del revestimiento de poliuretano de los medios de suspensión recubiertos. Se requieren dispositivos de hardware adicionales para monitorear el estado de los hilos que no son visibles a simple vista. 

El argumento respetuoso con el medio ambiente a favor de los medios de suspensión recubiertos es que, a diferencia de los cables de acero normales, los medios de suspensión de acero recubiertos no requieren lubricación periódica. 

Por otro lado, la cuestión que hay que plantear es la del impacto medioambiental del revestimiento de poliuretano. Liang et. Alabama.^{[ 4 ]} afirma: "El poliuretano plantea problemas ambientales y de salud humana en varios puntos de su ciclo de vida". El informe añade que el poliuretano se puede reciclar, aunque sólo hasta cierto punto.

La pregunta que entonces hay que plantearse es qué tan eficaz es la industria de E&E a la hora de reciclar el revestimiento de poliuretano de los medios de suspensión recubiertos o si se está eliminando en vertederos. ¿Sería económico el costo de separar el recubrimiento de poliuretano de los cordones de acero para viabilizar el reciclaje del poliuretano? 

Para justificar los beneficios ambientales declarados de los medios de suspensión recubiertos, la industria de E&E debe cuantificar el impacto ambiental de la lubricación ligera requerida para los cables de acero tradicionales frente al impacto del poliuretano utilizado para los medios de suspensión recubiertos.

El otro argumento (que las correas de acero recubiertas tienen una vida útil más larga que los cables de acero tradicionales) también debe verificarse en el entorno real de campo y durante un período de tiempo más largo.

7. Reducción de costos vs. Sostenibilidad 

Si bien la industria de E&E persigue iniciativas de sostenibilidad, las acciones dirigidas a la reducción de costos anulan estas iniciativas de una forma u otra. Por ejemplo, el cambio de contrapesos de hierro fundido a contrapesos de hormigón es una de esas iniciativas. Mientras que el hierro fundido se puede reciclar infinitamente, el hormigón tiene una reciclabilidad limitada.

El alejamiento de los amortiguadores de resorte que no son de acero ayuda a reducir la profundidad requerida del foso. Sin embargo, dado que estas alternativas tienen menos opciones reciclables, este cambio contribuye poco a la sostenibilidad. Mientras tanto, el foso reducido lo hace un poco más inseguro para el mecánico.

Sin embargo, el cambio en la esperanza de vida de los ascensores es posiblemente el más revelador en cuanto a dónde el objetivo de reducción de costes supera a los objetivos de sostenibilidad. Esto se analiza en el próximo capítulo.

8. Esperanza de vida de los ascensores

El Consejo Mundial de Construcción Verde^{[ 18 ]} afirma que las características de un entorno construido sostenible incluyen la necesidad de regenerar recursos y promover la circularidad minimizando el uso de materiales y el desperdicio a través de una economía circular, con un enfoque en la reutilización y modernización de activos.

¿Cómo se desempeña la industria de E&E en el cumplimiento de este requisito crítico?

El PRODUCCIÓN (CARBONO PRINCIPAL) fase del ciclo de vida del ascensor aporta el máximo de carbono a su entorno construido durante toda su vida útil. Por lo tanto, es natural que se deba maximizar la utilidad inicial del carbono.

Cuando su autor se unió a la industria de E&E hace tres décadas y media, el estribillo estándar solía ser: "Nuestro equipo sobrevivirá a su edificio".

El ascensor más antiguo de la India, instalado en 1892, se ha modernizado dos veces (la primera en 1969 y la segunda en 2010) y es un testimonio de la base de diseño de los ascensores más antiguos, siempre vigente.

 Por el contrario, los ascensores de la nueva era serán reemplazados en 15 años o menos.

Una encuesta (326 encuestados principalmente de América del Norte) indica que el 94% cree que los ascensores anteriores al año 2000 tenían una vida útil y segura mucho más larga que los ascensores instalados en este siglo.

Una encuesta de opinión más detallada que se llevó a cabo (448 encuestados en todo el mundo) indica que la mayoría cree que los neoascensores están diseñados para una vida más corta. Las cifras se explican por sí solas y son crudas.

Durante una discusión reciente, John Koshak, miembro activo desde hace mucho tiempo del comité de códigos estadounidense, reveló una propuesta para formalizar la esperanza de vida del diseño de los ascensores a 15 años. Una nueva ley de ascensores que se está introduciendo en India contempla establecer una vida útil máxima de 20 años para los ascensores, transcurrido el cual deberán ser sustituidos.

¿Qué efecto tiene esta tendencia en las iniciativas de sostenibilidad de la industria de los ascensores? La vida útil significativamente menor (y por lo tanto la vida útil resultante) de los ascensores modernos, si bien es buena para los negocios, anula la mayoría de las iniciativas de sustentabilidad de la industria E&E. 

Conclusión

El Consejo Mundial de la Construcción Ecológica en su informe titulado “Bringing Embodied Carbon Upfront”^{[ 17 ]} señala que las emisiones iniciales de carbono serán responsables de la mitad de la huella de carbono total de las nuevas construcciones de aquí a 2050. El informe continúa afirmando que se deben incrementar rápidamente los esfuerzos para abordar las emisiones de carbono incorporadas.

Las iniciativas de sostenibilidad de la industria E&E se centran mayoritariamente, si no totalmente, en el aspecto del carbono operativo (B6) (consulte la Figura 1) del ciclo de vida del ascensor. Por otro lado, las principales emisiones de carbono se encuentran en la fase inicial del proyecto.

Para que las iniciativas de sostenibilidad de la industria de E&E sean significativas y realmente produzcan resultados, el enfoque debe cambiar a un enfoque equilibrado y medido a lo largo de todo el ciclo de vida del ascensor.

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Referencias

1. Andrew JP et. Alabama. (2011) Ingeniería de Sistemas de Ascensores, Elevator World Inc, móvil, Alabama

2. Bernhard, Adrienne (2018) "Los ascensores se están volviendo ecológicos", Revista Smithsonian

3. Iotti, Giuseppe (2022) “Impacto ambiental de los ascensores: la EPD” Elevator World Europe, noviembre-diciembre 2022 

4. Liang, Chao et al. (2021) “Flujos de materiales de poliuretano en los Estados Unidos”, Environmental Science & Technology 2021 55, 14215 - 14224

5. Mathews, TAK (2022) “MRL, ¿una alternativa práctica a los MR?” Elevator Technology 22, Actas de ELEVCON, Berlín 2018

6. Nayar, Jaya (2021) “Tecnología no tan 'verde': el complicado legado de la minería de tierras raras”, Harvard International Review

7. Patrao, Carlos et. Alabama. (2009) Ascensores y escaleras mecánicas energéticamente eficientes, Estudio de verano de 2009 de ECEEE

8. Rannard, Georgina y otros. Alabama. (2023) “Hielo marino antártico ante expertos en alarmas bajas 'alucinantes'”, BBC News

9. Rizos, Vaseileios et al. (2022) “Desarrollo de una cadena de suministro de imanes permanentes de tierras raras reciclados en la UE: desafíos y oportunidades”, ANÁLISIS EN PROFUNDIDAD DE CEPS

10. Shikre, Sandeep (2023) “Entorno construido resiliente al clima”, presentación en la Conferencia sobre entornos construidos resilientes al clima celebrada por el Foro de Servicios Públicos Críticos (FOCUS)

11. Sniderman, Debbie (2012) “Tecnologías de ascensores energéticamente eficientes”, Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos

12. Standaert, Michael (2019) “China lucha con las consecuencias tóxicas de la minería de minerales de tierras raras”, Yale Environment 360, Escuela de Medio Ambiente de Yale

13. contec.tech/linear-economy-vs-circular-economy-differences-how-to-make-the-change/#:~:text=The%20fundamental%20difference%20between%20these,removing%20waste%20from%20the%20equation

14. horizontetechnology.biz/blog/induction-vs-permanent-magnet-motor-efficiency-auto-electrification

15. techsciresearch.com/blog/rise-of-elevators-in-the-world-of-sustainability/154.html

16. theguardian.com/commentisfree/2022/aug/18/the-guardian-view-on-rare-earths-mining-them-cant-cost-the-earth

17. worldgbc.s3.eu-west-2.amazonaws.com/wp-content/uploads/2022/09/22123951/WorldGBC_Bringing_Embodied_Carbon_Upfront.pdf

18. worldgbc.org/what-is-a-sustainable-built-environment/