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TECNOLOGA DE CINTAS PLANAS

I N T R O D U C C I N

En el ao 2000 Otis introdujo en el mercado el modelo GeN2, cuya caracterstica ms destacada era que no utilizaba los tradicionales cables de suspensin y traccin, sino unas cintas de acero recubiertas de poliuretano.

Esta caracterstica, por s sola, no parece ms que anecdtica, sin embargo, el hecho de utilizar cintas en lugar de cables proporciona innumerables y evidentes ventajas. Al disponer los hilos de acero en horizontal, en lugar de hacerlo alrededor de un ncleo, como ocurre en los cables tradicionales, el radio de curvatura de stos es mucho mayor. Esto permite la utilizacin de poleas mucho ms pequeas y, por lo tanto, mquinas sin engranajes y de estructura radial, que son las ms eficientes en trminos energticos.

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I N T R O D U C C I NRADIAL Rotor: Imanes embebidos85-90% de eficiencia Estator Rotor: Imanes pegados Entrehierro

AXIAL75% de eficiencia Estator

Se ahorra de este modo espacio y se puede prescindir del cuarto de mquinas. Pero adems, como la mquina no lleva engranajes, genera menos ruidos y tiene menos partes mviles susceptibles de desgaste y avera, con lo que se incrementa su fiabilidad y durabilidad.

Mquina tradicional (con reductor de engranajes) Traccin por cable de acero 3

Mquina de ltima generacin (sin reductor de engranajes) Traccin por cinta plana

I N T R O D U C C I N

Otra ventaja importante es que las poleas de las cintas son planas y no ranuradas como las de los cables, con lo que se evita el efecto cua de desgaste entre cable y polea y se incrementa la durabilidad de ambos componentes; las poleas de los GeN2 son virtualmente eternas. Los hilos de acero, al estar protegidos por el poliuretano y no estar expuestos a las diferencias de tensin de los cables y al desgaste que produce su contacto con las poleas, incrementan notablemente su vida til.

Igualmente, al evitar el contacto metal con metal, se logra un funcionamiento ms silencioso y confortable. Y como los hilos de acero quedan protegidos por el poliuretano, ya no es necesario lubricarlos, mejorando su adherencia y su traccin, y evitando la generacin de residuos contaminantes.

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A H O R R O

E N E R G T I C O

AHORRO EN EL CONSUMO DE ENERGA Y DISMINUCIN DE LAS EMISIONES DE CO2 A LA ATMSFERA TENIENDO EN CUENTA EL PARQUE DE ASCENSORES INSTALADOS EN EDIFICIOS DE OFICINAS Y DE USO PBLICO DE LA COMUNIDAD DE MADRID

Aunque la mayor parte del ahorro de energa y de la reduccin de las emisiones contaminantes se obtiene durante la vida til del ascensor de ltima generacin, tambin durante su proceso de fabricacin se ahorran materias primas, energa y se reduce la emisin de residuos contaminantes. En concreto, se utilizan 650 Kg menos de recursos naturales por cada ascensor fabricado, y se ahorran 950.000 Kwh al ao en su proceso de fabricacin. En cualquier caso, como se puede comprobar en la Figura 1, el mayor impacto para el medio ambiente se produce en la fase de uso y servicio del ascensor, debido al consumo de energa necesario para su funcionamiento.

Figura 1. Impacto de un ascensor sobre el medio ambiente a lo largo de su ciclo de vida90% 80% 70% 60% 50%% Porcentaje de impacto

77,76%

40% 30% 20% 10,32% 10% 1,26% 0%ia le s Se rv ic io ric ac i n In st er e ld vi da .

10,32% 0,34%

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A H O R R O

E N E R G T I C O

Ahorro en el consumo de energa

En este anlisis se consideran cinco tipos fundamentales de ascensor: Ascensores elctricos de dos velocidades. Ascensores elctricos con frecuencia y tensin variables.

- Ascensores elctricos con frecuencia y tensin variables, sin engranajes, con motor de imanes permanentes y cintas planas de alta resistencia; es decir, ascensores de ltima generacin con alta eficiencia energtica. - Ascensores elctricos de dos velocidades, sin engranajes, con motor de imanes permanentes y cintas planas de alta resistencia; es decir, ascensores de ltima generacin con alta eficiencia energtica. Hemos descartado los ascensores hidrulicos ya que estn limitados en su recorrido y su velocidad y no son aptos para edificios altos y / o con trfico intenso, como suele ser el caso de los edificios de oficinas y de uso pblico. Se han tomado con ascensores medios ms representativos el de 10 personas de 1,0 de 2 velocidades y el de 1,6m/s de control de frecuencia y tensn variable Las mediciones realizadas en cuanto a consumo de energa demuestran que el ascensor de ltima generacin con frecuencia y tensin variable ahorra hasta un 27% de energa, si se compara con un ascensor con control de movimiento por frecuencia y tensin variables, segn se aprecia en la tabla 1: Tabla 1 Capacidad del ascensor Consumo anual en kWh (sin contar iluminacin de cabina) Asc. de ltima generacin con VF 10 personas 4.900 Convencional con VF 6.700 1.800 kWh/ao 27 % Ahorro Ahorro en %

Cifras para un ascensor de tipo medio y 175.000 viajes al ao

Si se compara un ascensor de ltima generacin de 2 velocidades con un ascensor con mquina convencional y control de movimiento de dos velocidades, el ahorro de energa sera del 29% segn queda reflejado en la tabla 2: 6

A H O R R OTabla 2 Capacidad del ascensor

E N E R G T I C O

Consumo anual en kWh (sin contar iluminacin de cabina) Asc. de ltima generacin con VF Convencional con VF 4.100

Ahorro

Ahorro en %

10 personas

2.900

1.200 kWh/ao

29 %

Visto de un modo ms grfico:Figura 2. Consumos en Kwh8000

7000

6000

5000

Convencional con VF Asc. ltima gen. VF

4000

Convencional con 2 vel. Asc. ltima gen. 2vel

3000

2000

1000

0 10 personas

Pero adems hay que tener en cuenta el consumo que supone la iluminacin de cabina. La mayora de los ascensores estn equipados con elementos de iluminacin de potencias entre 20 y 40 w. Por lo tanto, podemos calcular una media de 80 w por ascensor. Tradicionalmente, la iluminacin de cabina est permanentemente encendida 24 horas al da y 365 das al ao, lo que supone un consumo medio anual por ascensor de 700 Kwh. 7

A H O R R O

E N E R G T I C O

Con un sistema de temporizador de apagado de esta iluminacin cuando no haya presencia en la misma, el ahorro puede aumentar considerablemente. Teniendo en cuenta que un ascensor medio puede ser utilizado durante 10 horas diarias, y una media de 250 das trabajando, el consumo por iluminacin de cabina, si est equipado con este dispositivo de ahorro, puede bajar hasta 200 Kwh; es decir, un ahorro anual por ascensor de 500 Kwh. Con este dispositivo, el ahorro de energa de un ascensor de ltima generacin respecto a los dems tipos de ascensor se incrementa hasta: Un 30 % respecto a ascensores elctricos convencionales con frecuencia y tensin variables. Un 50 % respecto a ascensores elctricos convencionales de dos velocidades.

De este modo, un edificio de oficinas con 2 ascensores elctricos de frecuencia variable podra ahorrarse hasta 4.600 Kwh. al ao.

Ahorro potencial teniendo en cuenta el parque de ascensores de Madrid instalados en edificios de oficinas y de uso pblico

A medida que el parque de ascensores de la Comunidad de Madrid vaya migrando a esta nueva y eficiente tecnologa, el impacto en ahorro energtico ir siendo mayor. Para cuantificar el impacto potencial de la introduccin de los ascensores de ltima generacin en el mercado, se ha analizado en primer lugar el parque de ascensores de Madrid, en el que resulta que el 4% corresponde a los aparatos de ms de 8 personas que son los de uso principal en oficinas. Se supone que todos estos ascensores de ms de 8 personas son para 10 pasajeros, de los cuales el 50% son de dos velocidades y el otro 50% de frecuencia variable . Segn estimaciones de la FEEDA (Federacin Espaola de Empresas de Ascensores) el parque total de ascensores de la Comunidad de Madrid es de 133.000 unidades. El 4% de este parque, supone la consideracin de 5.320 ascensores de 10 pasajeros. Teniendo en cuenta todo lo anterior, se puede calcular el siguiente consumo anual:

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A H O R R OAscensores convencionales

E N E R G T I C O

Ascensores de 10 personas con control de 2 velocidades: 2.660 x 4.100 = 10.906.000 Kwh. Ascensores de 10 personas con control de frecuencia y tensin variables: 2.660 x 6.700 = 17.822.000 Kwh. Consumo anual total de los 5.320 ascensores convencionales: Al menos 28.728.000 Kwh. Ascensores de ltima generacin Ascensores de 10 personas con control de dos velocidades: 2.660 x 2.900 = 7.714.000 Kwh. Ascensores de 10 personas con control de frecuencia y tensin variables: 2.660 x 4.900 = 13.034.000 Kwh. Consumo anual total de los 5.320 ascensores de la ltima generacin: Al menos 20.748.000 Kwh. Ahorro de energa potencial anual que puede resultar de la introduccin de los ascensores de ltima generacin en edificios de oficinas y de uso pblico: Al menos 7.980.000 Kwh. Si a esto se le suma el ahorro que se deriva de la utilizacin del temporizador de apagado de la iluminacin de cabina: 500 Kwh x 5.320 = 2.660.000 Kwh. Sumndolo a lo anterior, el ahorro de energa potencial anual que puede resultar de la utilizacin de ascensores de ltima generacin en la Comunidad de Madrid en edificios de oficinas y de uso pblico es de: 10.640.000 Kwh. Lo que equivale al 33% del consumo actual. Reduccin de las emisiones de CO2 a la atmsfera Considerando que: Para generar 1 Kwh se emiten como media 0,65 Kg. de CO2 a la atmsfera (Rafael Mndez. El Pas, 22 de febrero de 2007). Potencialmente el ahorro de energa y la disminucin de emisiones de CO2 a la atmsfera que se puede conseguir con la utilizacin de ascensores de ltima generacin en edificios de oficinas y uso pblico en la Comunidad de Madrid es de: 10.640.000 Kwh x 0,65 Kg de CO2 = 6.916.000 Kg de CO2 menos que se emitiran a la atmsfera. 9

A H O R R O

E N E R G T I C O

REDUCCIN DE LA GENERACIN DE RESIDUOS CONTAMINANTES DURANTE LA VIDA TIL DEL ASCENSOR Desglose de consumo de aceite de un ascensor con mquina convencional con engranajes Mquina 140 VAT (con engranajes)

Aceite LO33 (CEPSA ENGRANAJES HP 460) Capacidad del reductor: Mantenimiento: Sustitucin tras los primeros dos meses Sustitucin cada 3 aos (6 cambios) (vida estimada de mquina = 20 aos) Volumen total de aceite en la vida de la mquina Lubricante para guas de cabina 3 litros 3 litros 18 litros 24 litros

Aceite LO33 (CEPSA ENGRANAJES HP 460) Volumen til de las aceiteras: Reposicin anual en mantenimiento: Consumo en la vida del ascensor (estimada en 20 aos) Lubricante para rales de contrapeso 150 cm3 (dos unidades) 600 cm3 (dos rellenos / ao) 12 litros

Aceite HIDROLIFT 46 (CEPSA) Volumen til de las aceiteras: Reposicin anual en mantenimiento: Consumo en la vida del ascensor (estimada en 20 aos) Lubricante de cables de traccin 150 cm3 (dos unidades) 600 cm3 (dos rellenos / ao) 12 litros

Aceite VITALUBE CABLE LUBRICANT VP-419750 (AMERICAN OIL & SUPPLY CO) Volumen estimado en cada lubricacin: Operaciones estimadas: lubricacin anual Consumo en la vida del ascensor (estimada en 20 aos) 50 cm3 1 litro

TOTAL:.............................................................................................................49 litros

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A H O R R O

E N E R G T I C O

Desglose de consumo de un ascensor hidrulico Grupo hidrulico 500 litros Lubricante para guas de cabina Aceite LO33 (CEPSA ENGRANAJES HP 460) Volumen til de las aceiteras: 150 cm3 (dos unidades) Reposicin anual en mantenimiento: Consumo en la vida del ascensor (estimada en 20 aos)

600 cm3 (dos rellenos / ao) 12 litros

TOTAL.........................................................................................................512 litros

Desglose de consumo de aceite de un ascensor de ltima generacin Mquina sin reductor No necesita lubricacin

Lubricante para guas de cabina

Aceite LO33 (CEPSA ENGRANAJES HP 460) Volumen til de las aceiteras: Reposicin anual en mantenimiento: Consumo en la vida del ascensor (estimada en 20 aos) Lubricante para rales de contrapeso 150 cm3 (dos unidades) 600 cm3 (dos rellenos / ao) 12 litros

Aceite LO33 (CEPSA ENGRANAJES HP 460) Volumen til de las aceiteras: Reposicin anual en mantenimiento: Consumo en la vida del ascensor (estimada en 20 aos) 150 cm3 (dos unidades) 600 cm3 (dos rellenos / ao) 12 litros

TOTAL.........................................................................................................24 litros

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A H O R R O

E N E R G T I C O

Reduccin de residuos contaminantes Los ascensores de ltima generacin no necesitan que los cables de suspensin y traccin sean lubricados, ya que no utilizan cables, sino cintas planas de acero recubiertas y protegidas de la corrosin por poliuretano. Adems su mquina est dotada de rodamientos sellados que tampoco precisan ser lubricados, lo que, junto con la falta de necesidad de lubricacin de los cables, supone una reduccin en la generacin de residuos contaminantes de 51 % con respecto a un ascensor elctrico convencional y ms del 95% respecto a un ascensor hidrulico, como se aprecia en las figuras 4 y 5:

Figura 4. Consumo de aceite comparado con ascensores hidrulicos

Litros de aceite consumidos durante la vida til600

500

0

400

300 512 200 488

Ahorro Consumo

100

0 Ascensor hidrulico convencional

24 Asc. de ltima generacin

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A H O R R O

E N E R G T I C O

Figura 5. Consumo de aceite comparado con ascensores elctricos

Litros de aceite consumidos durante la vida til60

50

0

40 25 30 49 20 Ahorro Consumo

10

24

0 Ascensor elctrico convencional Asc. de ltima generacin

CONCLUSIN Los ascensores de ltima generacin, adems de ser ms silenciosos, confortables y fiables que los ascensores convencionales, son ms eficientes desde el punto de vista energtico y generan menos residuos contaminantes. Ahorran hasta un 50% de energa con respecto a los ascensores convencionales, y reducen el consumo de aceite y grasa entre un 50 y un 95 %. Por estos motivos, cuanto mayor sea su implementacin, tanto en ascensores de nueva creacin, como en sustitucin del parque existente, mayor ser el impacto positivo en el ahorro global de energa y la proteccin al medio ambiente.

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D R I V E S

R E G E N E R A T I V O S

Sistema Regenerativo de Energa Gen 2 ED y Gen 2 Lux

Nuestros modelos de ascensores Otis GeN 2, de ltima generacin, que incorporan cintas plantas flexibles reforzadas de acero, mquina de reducidas dimensiones sin engranajes de alta eficiencia con un motor de imanes permanentes (PMSM) y control de movimiento por VF (Frecuencia Variable) de lazo cerrado con encoder digital van dotados de serie con un Sistema Regenerativo de Energa. Un Sistema Regenerativo de Energa es capaz de devolver electricidad a la red del edificio, para ser empleada por otros equipos conectados a la misma red, cuando la cabina vaca viaja en sentido de subida y/o cuando la cabina llena de personas viaja en direccin descendente. Adems, con un Sistema Regenerativo de Energa se eliminan las resistencias de frenado. Una solucin verde: A los ahorros expuestos por el hecho de que los ascensores sean de ltima generacin, si adems estn equipados con drives regenerativos, el ahorro energtico se incrementa considerablemente. Con un drive no regenerativo, la energa que se genera cuando el desequilibrio entre cabona y contrapeso es favorable (cabina llena en bajada o cabina vaca en subida) se disipa en calor en una serie de resistencias al frenar, lo que supone una eficiencia reducida y generar calor intil para el edificio. Los drives regenerativos, en cambio, alimentan con esa energa la red elctrica interna del edificio, donde podr ser utilizada en otros viajes de ascensor o por otros ussuarios conectados a dicha red. De este modo, los drives regenerativos de Otis pueden reducir el uso de energa hasta en un 75 % si lo comparamos con drives no regenerativos. Minimizando la distorsin de armnicos Los drives regenerativos producen energa limpia, lo que supone una menor distorsin de la electricidad utilizada por el edificio, ayudando a proteger los equipos sensibles. Los drives minimizan la distorsin de onda sinusoidal de la corriente de entrada, haciendo que la Distorsin Total Armnica (THD) tpica con carga nominal sea igual o inferior al 5 %, contrastando con los drives no regenerativos que llegan a distorsiones por encima del 80 %.

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D R I V E S

R E G E N E R A T I V O S

AHORROS ANUALES SIGNIFICATIVOS Los drives regenerativos reducen los costes operacionales generales del edificio, logrando ahorros anuales significativos para propietarios e inquilinos de edificios, ao tras ao a lo largo de la vida del ascensor. Los drives ayudan a reducir los dos factores clave que influyen en los costes energticos: el pico de demanda de energa y el consumo de energa. Como resultado, tanto los costes basados en el pico de demanda de energa (kilovoltios amperios o kWA), como los costes variables basados en el consumo de energa (kilowatios-hora o kWh) se reducen. La energa elctrica es generada cuando el ascensor viaja hacia arriba en vaco o con una carga ligera, cuando viaja en bajada con mucha carga y durante la desaceleracin del ascensor. Como consecuencia, un ascensor a carga completa en bajada, puede proporcionar una parte significativa de la energa necesaria para un ascensor adyacente que est trabajando en subida.

Energa consumida en subida

Energa producida en bajada

La cantidad de energa ahorrada gracias a la regeneracin depende de varios parmetros y configuraciones del sistema como la carga en cabina, velocidad, duracin del viaje, patrn de trfico y eficiencia del sistema. Los resultados de los modelos de simulacin muestran que los drives regenerativos necesitan sustancialmente menos energa que los drives no regenerativos en desplazamientos equivalentes dek ascensor.

Ahorro de energa (%)

Plantas

Carga (%)

Los drives regenerativos son una opcin ecolgica y rentable. Adems no es necesaria ninguna instalacin adicional de ningn tipo en el edificio.

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C O N F O R TCMO VALORAMOS EL CONFORT DE VIAJE?

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V I A J E

El grado de confort de viaje puede valorarse por las medidas de tres factores: 1. 2. 3. 4. Nivel de ruido en el interior de cabina. Nivel de vibraciones. Precisin en la aceleracin y deceleracin. Precisin de parada o nivelacin entre piso y pisadera de cabina.

Nivel de ruido y vibraciones La reduccin del ruido y las vibraciones en el Otis Gen2 se logra gracias a varios factores: - La utilizacin de una mquina sin engranajes evita la existencia de partes mviles que generan ruido de funcionamiento. - Las cintas recubiertas de poliuretano sobre poleas sin ranurar evitan el contacto metal con metal y la generacin de ruido. - La mquina va montada sobre amortiguadores de goma para evitar posibles transmisiones de ruido y vibraciones. - El empuje de la cabina por parte de las cintas es centrado, con lo que se evitan cabeceos y vibraciones en los arranques y paradas. Las mediciones medias en cabina de ruido y vibraciones segn los distintos tipos de ascensor han sido las siguientes: Ruido medio en interior de cabina: Ascensor hidrulico convencional Ascensor elctrico con engranajes Otis Gen2 Comfort 75 dBA 65 dBA 53 dBA

Vibraciones verticales medias en interior de cabina: Ascensor hidrulico convencional 50 milli-g Ascensor elctrico con engranajes 25 milli-g Otis Gen2 Comfort 12 milli-g Vibraciones horizontales medias en interior de cabina: Ascensor hidrulico convencional 45 milli-g Ascensor elctrico con engranajes 28 milli-g Otis Gen2 Comfort 12 milli-g A continuacin se muestra de un modo ms grfico:

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C O N F O R T

D E

V I A J ERuido en interior de cabina (dBA)

75Vibraciones verticales (milli-g) Vibraciones horizontales (milli-g)

65 53

50 45

25 12

28

12

Ascensor hidrulico convencional Ascensor elctrico con engranajes Otis Gen2 Comfort

Empuje centrado

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C O N F O R TNivelacin y precisin

D E

V I A J E

El sistema de control de movimiento por frecuencia variable de los Otis Gen2 es de lazo cerrado. Esto significa que est equipado con un encoder que controla la velocidad del motor informando al drive, lo que permite corregir instantneamente cualquier desviacin de la curva de aceleracin o deceleracin establecida. De este modo la sensacin de confort es mxima, evitndose tirones o cualquier movimiento brusco de la cabina. Al mismo tiempo esto redunda en la mxima precisin de parada, logrando una nivelacin de +/- 3 mm. A esto tambin contribuye la menor elongacin de las cintas con respecto a los cables. Estos ltimos, al estar trenzados, sufren mayores elongaciones en los arranques y paradas que las cintas que prcticamente no sufren elongacin, lo que significa mejorar an ms la precisin de parada.

En el grfico se observa que con control de movimiento OVF20 de lazo cerrado se mejora el confort y se reduce el tiempo de viaje de planta a planta, con respecto a sistemas de dos velocidaddes o de una sola velocidad.

VELOCIDAD

DOS VELOCIDADES FRECUENCIA VARIABLE LAZO CERRADO OVF20 UNA VELOCIDAD

VIAJE DE PLANTA A PLANTA CONTIGUA

TIEMPO

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F I A B I L I D A D Y S I S T E M A P U L S E TMFIABILIDAD Y DURABILIDAD La fiabilidad y durabilidad del Otis Gen2 es mayor a la de un ascensor convencional por varias razones: - El menor desgaste de poleas y cintas, explicado anteriormente, al no necesitar poleas ranuradas y evitar el contacto metal con metal. - La ausencia de partes mviles al no necesitar engranajes ni reductor. - Las cintas son un 20 % ms ligeras que cables equivalentes, reduciendo la carga en el sistema. - Llevan un mayor nmero de hilos de acero que cables equivalentes, aumentando la resistencia y aumentando su vida til. Cada una lleva 588 hilos y es capaz de soportar 3.200 Kg de peso. Por todo lo anterior y despus de someter a las cintas a pruebas de resistencia, desgaste y durabilidad estimamos que la vida de las cintas se puede llegar a ser tres veces la de la vida til de los cables. SISTEMA PULSE Para controlar el estado de las cintas hemos desarrollado el sistema PULSE de monitorizacin. Es un sistema electrnico que controla el estado de las cintas durante 24 horas al da, 365 das al ao. A travs de impulsos que realizan todo el recorrido de la cinta se detecta si hay continuidad en los hilos o si hay alguna fractura. Mediante unos leds el mecnico puede comprobar en todo momento con solo echar un vistazo el estado de las cintas y cundo es necesario cambiarlas.

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