Ascensori e Ambiente

di Fernando Guillemi e Alea Guillemi

Questo documento è stato presentato all'International Elevator & Escalator Symposium 2022 a Barcellona, ​​in Spagna. 

Astratto

La preoccupazione per il degrado ambientale cresce di giorno in giorno. L'ONU afferma che questo è un anno chiave per cercare di frenare gli effetti "disastrosi" del cambiamento climatico e sollecita i paesi ad agire ora per raggiungere zero emissioni entro il 2050.

Il degrado ambientale è definito come il processo di deterioramento subito dall'ambiente a seguito dell'esaurimento delle sue risorse naturali a causa del sovrasfruttamento a cui sono sottoposte, causando così la distruzione degli ecosistemi e della loro biodiversità.

Molte delle attività svolte dagli esseri umani sono legate a questo degrado: nel nostro caso, l'attività industriale. Sebbene creiamo un gran numero di posti di lavoro, questo è uno dei fattori che crea il maggiore impatto negativo sull'ambiente. Produciamo grandi quantità di rifiuti di ogni genere, inquinando il suolo, l'acqua e l'atmosfera. Abbiamo bisogno di bruciare combustibili fossili per generare energia e alcuni rifiuti sono altamente pericolosi, il che può causare un grave disastro ambientale in caso di incidente. Dal nostro settore, dobbiamo assumerci l'impegno di prenderci cura delle generazioni future, e possiamo contribuire molto se adottiamo il giusto approccio al problema.

Gli ascensori consumano tra il 3% e il 4% dell'energia, su un totale di 14 milioni di ascensori installati nel mondo. Ma forse non è questa la prospettiva giusta per affrontare il problema in cui il nostro settore influisce negativamente sull'ambiente. In questa presentazione, adotteremo un approccio diverso. Siamo convinti che questo sia il modo giusto per fare la nostra parte e rallentare il degrado ambientale.

Introduzione

La più grande impronta di carbonio generata dal settore degli ascensori è dovuta all'uso dell'ascensore o al servizio di manutenzione, lubrificazione e ispezione quando ci si sposta con un veicolo che consuma idrocarburi? Dovremmo preoccuparci solo dell'impronta di carbonio, o potremmo anche eliminare il più possibile l'inquinamento prodotto da alcuni tipi di ascensori? Potremmo fare qualcosa per migliorare l'efficienza delle risorse umane e la produzione sostenibile di attrezzature?

Questo documento risponderà a ciascuna di queste domande e proporrà loro delle soluzioni. Analizzeremo come ridurre l'influenza negativa sull'ambiente in ciascuno dei processi che svolgiamo nelle nostre aziende dal momento in cui stabiliamo il contatto con un cliente, all'assistenza del venditore, la quotazione, la vendita, il progetto, la acquisti, la fabbricazione, l'installazione e la manutenzione. 

Per noi i punti chiave per rispondere a queste domande sono l'impiego delle risorse umane, la scelta di attrezzature poco inquinanti, le forniture ei componenti utilizzati, le modalità di realizzazione e manutenzione. Tutti saranno valutati facendo un'analogia con l'impronta di carbonio equivalente. In questo modo, potremo avere una corrispondenza effettiva dell'influenza di ciascuno dei processi nell'influenza ecologica del nostro ambiente, al fine di trarre conclusioni vere. Analizzeremo dove e come nell'intero processo l'ambiente è maggiormente colpito, e poi proporremo alternative per mitigare il problema dando il nostro contributo dal settore.

Mercato

Abbiamo visto molti documenti sull'efficienza energetica negli ascensori, tutti basati su come ridurre il consumo di energia. Molto è stato fatto di recente. Ad esempio: la riduzione dei consumi quando l'ascensore è in stand-by, le lampade a led, gli inverter che smettono di consumare energia, gli indicatori di posizione che ne abbassano l'intensità, lo spegnimento automatico di luci e ventole, ecc. non preso in considerazione. Ad esempio: inquinamento da emissione di anidride carbonica o fuoriuscita di olio e grasso.

Successivamente affronteremo anche il risparmio energetico attraverso una gestione efficiente delle risorse umane e dei sistemi di produzione.

Ora vorremmo sottolineare i due fattori più importanti da considerare per collaborare con l'ambiente.

1. Inquinamento da anidride carbonica

In Argentina e forse nella maggior parte del mondo occidentale, la tipologia degli edifici è generalmente bassa e richiede ascensori con un carico relativamente basso, capacità da sei a otto persone e velocità moderate. Se lo valutiamo secondo lo standard UNE-EN ISO 25745-2:

• Gli ascensori sarebbero di una categoria di utilizzo compresa tra 2 (basso) e 3 (medio) con una media di 200 avviamenti al giorno. (Tabella 1)

• La distanza media di viaggio sarebbe del 49%. (Tavolo 2)

• La percentuale di carico nominale Q è del 7.5%. (Tabella 3)

Table 1 - Classification by the number of trips per day

Categoria di utilizzo	1	2	3	4	5	6
Intensità/Frequenza d'uso	Molto basso	Basso	Medio	Alto	Molto alto	Estremamente Alto
Numero di viaggi al giorno (nA) (gamma tipica)	50 (< 75)	125 (75 a < 200)	300 (200 a < 500)	750 (500 a < 1000)	1500 (1000 a < 2000)	2550 (≥ 2000)

Table 2 - Percentage of average distance traveled

Categoria di utilizzo	1-3	4	5	6
Numero di fermate	Percentuale della distanza media percorsa
2	100%
3	67%
> 3	49%	44%	39%	32%

Table 3 - Average Load in the Cabin

Categoria di utilizzo	1-3	4	5	6
Carico nominale (kg)	Percentuale di carico nominale (Q)
≤ 800	7.5%	9.0%	13%	19%
801a ≤ 1275	4.5%	6.05	8.2%	13.5%
1276a ≤ 2000	3.0%	3.5%	5.0%	9.0%
> 2000	2.0%	2.2%	3.0%	6.0%

Per questa apparecchiatura, generalmente installata in edifici residenziali, gli ascensori sono progettati per carichi da 450 a 600 kg e velocità di 1 m/s. I motori hanno potenze nominali non superiori a 4.2 kW. Funzionano per 1.2 ore al giorno con un consumo in standby molto basso e non superano i 5 kWh al giorno. È evidente che avendo ridotto così tanto il consumo in standby, durante le restanti 22.8 ore, osserviamo che l'apparecchiatura non genera una grande impronta di carbonio.

Se prendiamo, ad esempio, i numeri della matrice energetica argentina, composta da energia termica, idraulica, atomica e alcune rinnovabili, ha un rapporto di chili di CO₂ prodotto per ogni kWh di 0.5. Pertanto, l'impronta di carbonio per consumo di apparecchiature è di soli 2.5 kg di CO₂ al giorno.

Secondo le statistiche relative al consumo di carburante dei nostri veicoli, per svolgere le mansioni mensili degli ascensori con reclami, ispezioni, lubrificazione mensile, emergenze, audit dei rappresentanti tecnici, ecc., consumano in media 300 l di gasolio al mese ciascuno, che equivale a una media di 15 l per giornata lavorativa.

Questi gruppi di lavoro in città come Buenos Aires possono frequentare in media solo quattro ascensori al giorno. Pertanto, possiamo stimare, per fare un confronto e mettere in relazione le diverse impronte di carbonio, che ogni ascensore utilizza 3.75 l di gasolio per essere assistito dal nostro personale e solo per rispondere ai reclami. Dovremmo anche tenere conto dell'attrezzatura di lubrificazione e del veicolo di ispezione. Pertanto, faremo la media del risultato moltiplicandolo per due, poiché non tutti gli ascensori hanno guasti ogni mese.

Ora, per convertire 3.75 l di gasolio in CO₂ emissioni, dobbiamo fare una serie di calcoli. Per farlo ci siamo rivolti a tecnici chimici che ci hanno dato una mano: 1 l di gasolio pesa circa 850 g. È composto, tra le altre sostanze, dall'85% di carbonio, il che significa che in un litro di gasolio ci sono 722.5 g di carbonio; il peso atomico del carbonio è 12. Per formare CO₂ nella combustione si utilizzano due atomi di ossigeno per ciascuno di carbonio; e poiché il peso atomico dell'ossigeno è 16, facendo dei semplici calcoli. Risulta che nella combustione sono necessari 1,927 g di ossigeno. Sommando i 722.5 g di carbonio più i 1927 g di ossigeno, otteniamo che, come prodotto della combustione di 1 l di gasolio, 2,649 g di CO₂ vengono emessi. (Allegato 1)

Ogni veicolo al giorno per ascensore emette: 2.65 kg CO₂ x 3.75 l, equivalente a 10 kg, due veicoli 20 kg di CO₂ contro 2.5 kg di CO₂ causato dall'ascensore per il consumo di energia elettrica dalla rete. Non contiamo il risparmio energetico dovuto alla rigenerazione quando il motore si comporta come una dinamo o l'iniezione di altri tipi di energia come quella prodotta dalle celle fotovoltaiche.

In ogni caso, la conclusione è ovvia: il nostro servizio post-vendita inquina otto volte di più dell'ascensore stesso.

2. Contaminazione da fuoriuscite di petrolio

Il secondo contaminante più importante negli ascensori è l'olio idraulico. Secondo le organizzazioni internazionali, ogni litro scaricato nelle fogne contamina 1.000.000 l di acqua.

Gli ascensori idraulici sono una vera e propria bomba a orologeria. Ne vengono installati a centinaia di migliaia e ognuno ha non meno di 200 l di olio minerale nei serbatoi e nelle bombole. Molti di loro sono sepolti e non possiamo conoscere le condizioni delle navi che li contengono.

Inoltre, i produttori di cilindri e gruppi pompa consigliano di cambiare l'olio ogni 10 anni. Non si sa cosa si faccia delle centinaia di migliaia di litri di petrolio che vengono movimentati e sostituiti ogni anno.

Le apparecchiature idrauliche non solo hanno questo grave problema di contaminazione dell'olio, ma anche un'elevata inefficienza poiché la pompa richiede un motore ad alta potenza per sollevare l'intero carico, ma consuma anche la stessa energia sia che funzioni lentamente o velocemente, sia che stia trasportando un carico grande o piccolo. Questo perché il funzionamento si basa su un circuito idraulico che, a seconda delle necessità, dispone di valvole che reindirizzano il flusso dell'olio al cilindro o al serbatoio di riserva perché la regolazione della velocità avviene idraulicamente.

Inoltre, sebbene quando l'ascensore scende non utilizzi energia dalla rete elettrica perché sfrutta l'energia potenziale della salita, questa energia potenziale viene trasformata in calore nell'olio quando termina la sua discesa. Questo effetto non gli permette di recuperare energia come possono fare le apparecchiature gearless, ma in più, in caso di utilizzo gravoso, è necessario aggiungere all'impianto un sistema di raffreddamento dell'olio. Ciò è di notevole importanza poiché il riscaldamento dell'olio provoca cambiamenti nella sua viscosità, che si traducono in uno scarso livellamento dei pavimenti e in un'elevata perdita di durata dell'olio.

In contropartita al riscaldamento dell'olio dovuto all'elevata frequenza di utilizzo, si genera un problema di raffreddamento del fluido per basse temperature e scarso utilizzo, provocando un effetto di variazione di viscosità anche con le conseguenze citate nel paragrafo precedente. Naturalmente, i produttori hanno lavorato per risolvere tutti questi problemi: hanno progettato valvole elettroniche, installato inverter, sviluppato fluidi biodegradabili, ecc., ma non si è ancora visto molto sul mercato a causa del suo costo elevato.

Quindi, perché utilizzare apparecchiature idrauliche invece di apparecchiature senza locale macchina (MRL)? Per la sua facilità di trasmettere gli sforzi alla fossa? MRL fa questo. A causa della possibilità di discesa a batteria? L'attrezzatura MRL non solo scende a batteria, ma può anche fare diverse corse. O perché sono accessibili da tre lati e occupano pochissimo spazio su un'unica parete del pozzo?

Bene, è tempo di presentare il nostro sviluppo. Un'attrezzatura MRL, che utilizza cinghie, occupa una sola parete e richiede lo spazio necessario minore di quello di un'attrezzatura idraulica; e la cosa più importante è che sia super rispettoso dell'ambiente.

Prodotto

Per progettare il nostro prodotto, abbiamo stabilito i seguenti obiettivi:

• Bassi requisiti di manutenzione e reclami
• Maggiore durata degli elementi
• Macchina leggera ed efficiente
• Componenti durevoli e meno inquinanti
• Installazione più facile e veloce, sistematizzazione dell'installazione
• Industrializzazione delle attrezzature; Sistema Kanban
• Non necessita di lubrificante o olio, o di qualsiasi altro prodotto inquinante
• Facile adattamento per la modernizzazione di apparecchiature non rispettose dell'ambiente

Pertanto, abbiamo prima iniziato a cercare e studiare le diverse cinghie di trazione per ascensori nel mondo e la macchina migliore per guidarle. È così che abbiamo trovato un design di cintura che ci è sembrato molto innovativo e con qualità che superavano il resto.

Questa cinghia ha un design con scanalature su entrambi i lati, che le consentono di adattarsi bene sia alla puleggia di trazione che alle pulegge di rinvio. Non scivola lateralmente, evitando attriti con i separatori. Inoltre, avere scanalature su entrambi i lati lavora la superficie di entrambi i lati.

Di seguito le sue caratteristiche e i test.

Disegno e caratteristiche

Test di misurazione dello spessore in 10 milioni di operazioni (Vedi allegato 2, 3 e 4). Test di misura della resistenza elettrica e dello spessore in 60,000 cicli in un ascensore sperimentale (vedi Allegato 5). La macchina a cui è adattato questo nastro è di design compatto, con encoder tipo Heidenhain ERN1387, freno a disco a doppia bobina e certificato per movimenti involontari.

Confezionatrici Verticali VFFS

Prove di accoppiamento macchina a diverse frequenze e cicli di utilizzo (vedi allegati 6 e 7). Certificato di freno a movimento incontrollato (vedi allegato 8). Con la base del nostro elemento di sospensione e trazione, abbiamo iniziato a cercare guide per il cantilever e il contrappeso. Abbiamo scelto di utilizzare guide a rulli per entrambi in quanto ci permetterebbero di avere una minore resistenza all'attrito e non avremmo bisogno di grasso o olio per il funzionamento. 

Ottenere le guide per il contrappeso è stato facile, ma nel caso del cantilever, abbiamo dovuto tornare alla ricerca di ciò che potevamo trovare nel mondo. È così che abbiamo deciso di installare guide a doppia ruota con un perno intermedio: una grande scoperta. Per quanto riguarda il paracadute, ne abbiamo scelto uno progressivo convenzionale.

Rulli per auto e contrappeso

Avendo tutti i componenti, abbiamo iniziato la progettazione del nostro cantilever insieme all'ingegnere aeronautico in ingegneria Elvio A. Heidenreich, PhD. Abbiamo effettuato tutti i test di resistenza sia del cantilever che del basamento della macchina mediante il metodo degli elementi finiti.

Infine, per completare l'attrezzatura e poterla industrializzare, abbiamo contattato Wittur Argentina, e insieme abbiamo progettato gli elementi complementari e la sistematizzazione produttiva, utilizzando il sistema Kanban. Oggi possiamo dire che l'attrezzatura è prodotta con alta qualità di fabbricazione e consegna espressa.

Risorse umane

Da diversi anni lavoriamo ad un sistema di gestione e controllo dell'intera operatività aziendale riguardante l'intero ciclo dalla vendita al post-vendita. Durante la pandemia del 2020, abbiamo accelerato i nostri piani e oggi possiamo dire che questo programma è stato implementato al 90%.

Stimiamo di aver ridotto del 50% l'impronta di carbonio causata dalle risorse umane amministrative. Oggi venditori, amministrativi, progettisti e rappresentanti tecnici svolgono le loro mansioni nella metà del loro orario di lavoro, e hanno l'altra metà da dedicare ad altre attività.

Risparmio

Risparmio di manodopera amministrativa:

• 280% in più di quotazioni effettuate
• 192% di contratti in più
• 63% di risparmio di tempo
• Risparmio di errori del 98% dovuto a errori di digitazione
• Riduzione del WH del 50% grazie all'aumento della produttività

Risparmio Kanban:

• Aumento della produttività annuale dell'8%.
• Risparmio di scarti del 96% grazie al nesting

Solo con un clic 
nuove attrezzature

Nuova manutenzione

Risparmio Digitalizzando la Documentazione: (piani di ingegneria, budget lavori e manutenzioni, firma contratti, ordini di lavoro, ordini di acquisto, ordini di pagamento, report, ecc.)

Risparmio di digitalizzazione

Conclusioni

È necessario progettare e produrre ascensori con un basso livello di risarcimento danni, manutenzione minima, materiali poco inquinanti, adattabilità a diversi vani e idoneità alla produzione in serie. Per tutti questi motivi è indispensabile l'utilizzo di mezzi di sospensione del tipo a cinghia con una durata e un controllo sicuri molto più lunghi rispetto ai tradizionali cavi di trazione, ed il vantaggio di poter utilizzare pulegge di trazione e rinvio molto ridotte.

Queste cinghie di trazione ci consentono di utilizzare macchine a magneti permanenti di struttura leggera che facilitano l'installazione, riducono i tempi di installazione a un terzo e richiedono uno spazio minimo nel vano, evitando costruzioni più grandi con il conseguente contributo all'ambiente non richiedendo importanti strutture in calcestruzzo in quanto è un sistema autoportante senza locale macchine.

Un'altra questione fondamentale dimostrata nella presentazione è l'importanza di non utilizzare grassi e oli per evitare l'ingrassaggio delle guide e la lubrificazione dei componenti. Un grande contributo all'ambiente, il sistema fornisce pulizia nel vano e minima manutenzione.

Le attrezzature idrauliche dovrebbero essere adattate alle nuove tecnologie in modo che siano rispettose dell'ambiente e non compromettano il futuro delle prossime generazioni. Dovrebbero essere vietati quelli che utilizzano oli derivati ​​da idrocarburi; fluidi biodegradabili e sistemi più efficienti devono essere sviluppati per risparmiare energia.

Abbiamo avuto una grande intelligenza per costruire questa civiltà. Usiamolo ora per salvarlo.

Allegato 1

Combustione diesel 

DENSITÀ GASOLIO: 850 gr/lt.
MOLECOLA DI DODECANO: C12H26
PESO MOLARE:

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

Stechiometria:

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

Poiché non possiamo dividere l'atomo di ossigeno in due, dobbiamo moltiplicare il resto degli elementi e la formula finale sarebbe:

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

Ora dobbiamo calcolare il peso molare:

2(C12H26) = 2(144 gr/mole + 26 gr/mole) = 340 gr/mole
24(co₂) = 24(12 gr/mole + 32 gr/mole) = 1056 gr/mole

CO₂ Emissione per litro diesel

Per calcolare l'equivalente in grammi di CO₂ emesso, la formula sarebbe:

850 gr _____ 340 gr/mole
X _____ 1056 gr/mole
X= (1056 gr/mole * 850 gr)/340 gr/mole = 2640 gr = 2,64 kg di CO₂ emessa per litro di gasolio.

CO₂ Emissioni al giorno dai veicoli di manutenzione 

*Questa analisi viene effettuata a pagina 2 dove sviluppiamo l'inquinamento da anidride carbonica da un ascensore rispetto a quello dei veicoli che li mantengono.

1 ascensore consuma 3.75 l/giorno (da una cabina)
1 ascensore richiede almeno due visite al mese

CALCOLO = 2.64 kg/l emesso * 3.75 l/veicoli/ascensore * 2 veicoli/ascensore = 20 kg di CO₂ emessi giornalmente dai nostri mezzi adibiti agli ascensori.