Los proveedores de equipos de ahorro de energía para ascensores le recuerdan que lograr un buen ahorro energético es una tarea ardua y compleja. Además de las tareas de gestión diarias (como la instalación de sensores automáticos en ascensores durante las horas de menor afluencia), lo más importante es la investigación tecnológica y el proceso de fabricación de la empresa. Según datos estadísticos, el consumo de energía del sistema de accionamiento del ascensor, al arrastrar la carga, representa más del 70 % del consumo total. Por lo tanto, el enfoque práctico de los ascensores de bajo consumo reside en la actualización y mejora de los sistemas de accionamiento y tracción, los métodos de regulación de velocidad y los métodos de control. Gracias a la profunda investigación y desarrollo de tecnologías de ahorro energético en la industria de los ascensores, se ha diversificado el ahorro energético en ascensores.
1. Tecnología de retroalimentación energética
La tecnología de retroalimentación energética consiste en utilizar un inversor para convertir la corriente continua (CC) de un convertidor de frecuencia en corriente alterna (CA) y devolverla a la red eléctrica cuando el motor está en estado de generación. Las características de funcionamiento de los ascensores muestran que la mitad de su tiempo de funcionamiento se encuentra en estado de generación. En teoría, el ahorro energético de la tecnología de retroalimentación energética debería ser muy bueno. Según estadísticas incompletas, actualmente más del 90 % de los ascensores solo desperdician esta energía en forma de calentamiento por resistencia regenerativa. La tecnología de retroalimentación energética trata la fuente de alimentación de entrada de los ascensores como un objeto controlado, lo que ofrece numerosas ventajas. Actualmente, esta tecnología se ha utilizado ampliamente en varios fabricantes de ascensores, y se ha desarrollado un sistema de retroalimentación energética que permite que la electricidad procesada mediante tecnología avanzada de rectificación múltiple se devuelva a la red eléctrica del edificio para su uso por otros equipos eléctricos. Almacena la energía eléctrica de retroalimentación en la batería y la suministra directamente a otros dispositivos eléctricos de la red eléctrica para su uso. En comparación con productos anteriores, este sistema híbrido de ascensor eléctrico presenta una eficiencia de ahorro energético integral del 20 % al 50 %. Convertir los ascensores en centrales eléctricas ecológicas para alimentar otros equipos permite ahorrar electricidad. Además, al sustituir las resistencias por consumo energético, se reduce la temperatura ambiente en la sala de máquinas y se mejora la temperatura de funcionamiento del sistema de control del ascensor, prolongando así su vida útil. La sala de máquinas no requiere el uso de equipos de refrigeración como el aire acondicionado, lo que indirectamente ahorra electricidad.
2. Tecnología VVVF (Control de velocidad de frecuencia variable y voltaje variable)
La tecnología VVVF se ha utilizado ampliamente en los sistemas modernos de control de velocidad de ascensores con CA. El uso de esta tecnología se ha convertido en la principal herramienta para mejorar el rendimiento y la calidad de funcionamiento de los ascensores. Esta tecnología ha eliminado los variadores de velocidad de motores de CA de doble velocidad y ha sustituido a los variadores de CC sin engranajes, lo que no solo mejora el rendimiento operativo de los ascensores, sino que también ahorra energía y reduce las pérdidas. A continuación, se analiza el ahorro energético de los ascensores VVVF en las diferentes etapas de su funcionamiento. El funcionamiento se puede simplificar en tres etapas: arranque, funcionamiento a velocidad constante y frenado. (1) Etapa de arranque: El VVVF arranca a baja frecuencia, lo que genera una baja corriente reactiva y reduce considerablemente la corriente de arranque total y el consumo energético. (2) Sección de velocidad constante: El consumo de energía de los ascensores con CAVV (regulación de voltaje y velocidad) durante el funcionamiento a velocidad constante es similar al de los ascensores controlados por VVVF en condiciones de subida a plena carga y media carga. Durante la fase de carga ligera (o bajada con carga pesada), debido al efecto de tracción inversa, los ascensores ACVV necesitan obtener energía de la red eléctrica para generar par de frenado, mientras que los ascensores VVVF funcionan en estado de frenado regenerativo y no necesitan obtener energía de la red eléctrica. (3) Sección de frenado: Los ascensores ACVV generalmente utilizan el método de frenado por consumo de energía en la sección de frenado, que obtiene la corriente de frenado de consumo de energía de la red eléctrica, la cual se convierte en energía térmica y se consume en el rotor del motor. En motores con ruedas de inercia mayores, la corriente de frenado por consumo de energía puede alcanzar los 60-80 A, y el calentamiento del motor también es relativamente alto. Los ascensores VVVF no requieren energía de la red eléctrica durante la fase de frenado, y el motor eléctrico funciona en estado de frenado regenerativo. La energía cinética del sistema del ascensor se convierte en energía eléctrica y es consumida por la resistencia externa del motor, lo que no solo ahorra energía, sino que también evita el fenómeno del calentamiento del motor causado por la corriente de frenado.
Según cálculos de operación reales, los ascensores controlados por VVVF pueden ahorrar más del 30 % de energía en comparación con los ascensores con regulación de velocidad ACVV. El sistema VVVF también puede mejorar el factor de potencia del sistema eléctrico y reducir la capacidad de los equipos de línea y los motores eléctricos del ascensor en más del 30 %. En base a lo anterior, se puede observar que los ascensores con regulación de velocidad de frecuencia variable VVVF presentan características evidentes de ahorro de energía, lo que representa la dirección de desarrollo de la regulación de velocidad de ascensores y genera importantes beneficios económicos y sociales.
3. Principio y aplicación del sistema de control de ascensores con bus de CC
En lugares donde se utilizan ascensores con frecuencia, un solo ascensor no es suficiente, por lo que se suelen utilizar dos o más simultáneamente. Por ello, se puede considerar realimentar el exceso de energía generada por uno o dos ascensores durante la generación de energía a una barra colectora compartida por estos ascensores para lograr objetivos de ahorro energético. El sistema de control de ascensores con bus de CC común generalmente se compone de interruptores automáticos, contactores, inversores, motores y fusibles. Su característica es conectar todos los ascensores del lado de CC del sistema a una barra colectora común. De esta manera, cada ascensor puede convertir la CA en CC a través de su propio inversor durante el funcionamiento y realimentarla a la barra colectora. Los demás ascensores de la barra colectora pueden aprovechar al máximo esta energía, reduciendo el consumo total de energía del sistema y logrando el objetivo de ahorro energético. Cuando uno de los ascensores falla, simplemente apague el interruptor de aire de ese ascensor. Este esquema ofrece las ventajas de una estructura simple, bajo costo, seguridad y confiabilidad.
4. Aplicación de nuevos medios de tracción
El medio de tracción tradicional para ascensores es el cable de acero, que consume mucha energía debido a su peso y fricción. El uso de fleje de acero compuesto de poliuretano en lugar del cable de acero tradicional en la industria de los ascensores revoluciona por completo el concepto de diseño de los ascensores tradicionales, posibilitando el ahorro y la eficiencia energética. Los flejes de acero de poliuretano, con un espesor de tan solo 3 milímetros, son más flexibles y duraderos que los cables de acero tradicionales, con una vida útil tres veces mayor. La alta tenacidad y la alta fuerza de arrastre del fleje de acero de poliuretano hacen que el diseño del motor principal tienda a ser miniaturizado. El diámetro de la rueda de tracción del motor principal puede reducirse a 100-150 milímetros. Combinado con la tecnología sin engranajes de imanes permanentes, el volumen del motor de tracción puede reducirse en un 70 % en comparación con los motores principales tradicionales, lo que facilita un diseño sin sala de máquinas, ahorrando considerablemente espacio y reduciendo los costos de construcción. Actualmente, tanto el ascensor Otis GEN2 como el ascensor Xunda 3300AP han adoptado esta tecnología, que ha demostrado ahorrar hasta un 50 % de energía en comparación con los ascensores tradicionales. Además, el cable de tracción de fibra sintética sin núcleo de alta resistencia de Xunda Elevator Company se encuentra en fase de verificación operativa y se espera que se introduzca en el mercado chino próximamente.
5. Tecnología de velocidad variable
La tecnología de ascensores de velocidad variable es otra nueva tecnología de ahorro energético y respetuosa con el medio ambiente que ha surgido en los últimos años. La investigación y el desarrollo de esta tecnología se basan en el potencial de ahorro energético de los ascensores tradicionales. Durante el funcionamiento de los ascensores tradicionales, la velocidad nominal solo se establece cuando el mecanismo de tracción alcanza su carga máxima, es decir, cuando la potencia de salida del mecanismo de tracción es máxima, tanto con carga completa como sin carga. Sin embargo, cuando solo hay aproximadamente la mitad de los pasajeros presentes, debido a que la cabina está equilibrada con el contrapeso, la carga del mecanismo de tracción es realmente pequeña y aún existe un excedente de potencia de salida. Es decir, solo se utiliza una parte de la potencia del mecanismo de tracción. La tecnología de ascensores de velocidad variable consiste en aprovechar la energía restante cuando la carga es baja para aumentar la velocidad del ascensor en las mismas condiciones de potencia. La aplicación de esta nueva tecnología permite aumentar la velocidad máxima de los ascensores hasta 1,6 veces la velocidad nominal. La simulación muestra una reducción del tiempo de espera de los pasajeros de aproximadamente un 12 %. Esto no solo acorta el tiempo de espera y el tiempo de viaje, con los que los pasajeros están más insatisfechos, sino que también mejora la eficiencia y la comodidad de la movilidad. Esta mejora en la eficiencia de la movilidad permite prolongar el tiempo de espera de los ascensores y la posibilidad de apagar la iluminación, lo que supone un importante ahorro energético. Al mismo tiempo, la tecnología de ascensores de velocidad variable permite aumentar la velocidad del ascensor en un nivel sin aumentar el modelo de la máquina de tracción, lo que contribuye significativamente al ahorro de costes y energía.
6. Sistema de selección de capas objetivas
Gracias a la mejora continua y a la innovación en investigación y desarrollo, este concepto de uso ha sido aceptado por el pueblo chino y ha generado una continua renovación de adeptos en la industria. En resumen, los ascensores tradicionales solo seleccionan la planta al entrar e informan al ascensor de la planta a la que desean ir. Durante las horas punta, suelen detenerse capa por capa, lo cual resulta ineficiente. Sin embargo, la aplicación de sistemas de selección de planta de destino permite organizar a las personas que van a la misma planta antes de entrar en el ascensor, lo que puede mejorar la eficiencia. Mediante la combinación de bases de datos de software relevantes, tecnología Bluetooth y sistemas de gestión de comunidades, se utilizan llamadas con tarjetas inteligentes y la asignación de ascensores para integrarlos plenamente en los edificios inteligentes. Las áreas de actividad del personal que entra al edificio están predefinidas, lo que mejora la eficiencia de la gestión y el nivel de seguridad del edificio y la comunidad.
7. Actualizar el sistema de iluminación de la cabina del ascensor y el sistema de visualización del piso.
Según información relevante, el uso de diodos emisores de luz LED para reemplazar las lámparas incandescentes, fluorescentes y otras luminarias comunes en las cabinas de ascensores puede ahorrar aproximadamente un 90 % del consumo de iluminación, y su vida útil es de 30 a 50 veces mayor que la de las convencionales. Las lámparas LED suelen tener una potencia de tan solo 1 W, no generan calor y permiten lograr diversos diseños exteriores y efectos ópticos, lo que las hace atractivas y elegantes. El ascensor está en modo de espera y el sistema de visualización de planta siempre está en funcionamiento. El uso de la tecnología de suspensión para apagar automáticamente o reducir el brillo a la mitad también permite alcanzar objetivos de ahorro energético.