Cinque piccole modifiche per potenziare l’efficienza degli impianti

Il costo energetico richiesto per azionare un motore elettrico per oltre dieci anni corrisponde ad almeno 30 volte il prezzo di acquisto originale. Considerato che il consumo energetico rappresenta gran parte dei costi totali del ciclo di vita, vi illustro cinque modi per migliorare l’efficienza energetica dei motori. Fortunatamente, per ottenere dei risparmi in termini monetari non è necessario apportare grandi cambiamenti in uno stabilimento. Molti di questi si adattano perfettamente alle dimensioni e alle apparecchiature esistenti.

1.Potenziamento dei motori semplificato

Molti dei motori elettrici in uso offrono scarsa efficienza o non sono dimensionalmente adeguati all’applicazione. Questi due fattori fanno sì che i motori siano spesso sotto sforzo, consumando inevitabilmente più energia. Allo stesso modo, è probabile che i motori meno recenti siano stati riavvolti alcune volte durante la manutenzione, con un conseguente calo di efficienza. In effetti, si stima che a ogni riavvolgimento un motore perda l’1-2% della sua efficienza.

Poiché il consumo energetico rappresenta il 96% del costo totale del ciclo di vita di un motore, la maggiorazione di prezzo che comporta l’acquisto di un motore a efficienza elevata si traduce in un rendimento sugli investimenti per l’intera durata di esercizio.

Ma se il motore funziona ancora perfettamente dopo decenni di utilizzo, vale davvero la pena di potenziarlo? Se si sceglie il fornitore giusto, il processo di aggiornamento non causa troppo disturbo. Grazie alla programmazione predefinita, la sostituzione del motore è rapida e riduce al minimo i tempi di inattività. La scelta di dimensioni standard del settore aiuta a snellire questo processo, in quanto elimina la necessità di modificare il layout dello stabilimento.

Se nel vostro stabilimento sono presenti centinaia di motori, ovviamente non sarà possibile sostituirli tutti in una sola volta. Per evitare periodi di inattività prolungati, è consigliabile identificare innanzitutto i motori sottoposti a riavvolgimento e pianificare un programma di sostituzioni nell’arco di due/tre anni.

2.Sensori di prestazione del motore

Per assicurare il corretto funzionamento dei motori, i responsabili degli impianti possono installare appositi sensori. Monitorando in tempo reale parametri significativi quali vibrazioni e temperatura, l’analitica di manutenzione predittiva integrata consente di identificare eventuali problemi futuri prima ancora che si verifichino dei guasti.

Con le applicazioni basate sui sensori, ad esempio WEG Motor Scan, i dati del motore vengono acquisiti e inviati a uno smartphone o a un tablet. In Brasile, uno stabilimento di produzione ha implementato questa tecnologia sui motori che azionavano quattro impianti di ricircolo dell’aria identici. Quando il personale addetto alla manutenzione ha ricevuto un avviso che segnalava un livello di vibrazioni superiore alla soglia consentita per una sola unità, la maggiore vigilanza garantita da questa soluzione ha permesso di risolvere rapidamente il problema. In mancanza di queste informazioni, lo stabilimento avrebbe probabilmente subito un arresto imprevisto.

Ma nello scenario appena descritto, in cosa consistono i risparmi energetici? Innanzitutto, un livello maggiore di vibrazioni comporta un maggiore dispendio di energia. La presenza sul motore di solidi piedini integrati e una buona rigidità meccanica sono fondamentali per garantire meno vibrazioni. Intervenendo prontamente sul livello non ottimale di rendimento, è stato possibile contenere lo spreco di energia.

In secondo luogo, evitando l’arresto generale dello stabilimento, non è stato necessario consumare i grandi volumi di energia indispensabili per riavviare tutti i macchinari.

3.Installazione di avviamenti graduali

Per le macchine e i motori che non funzionano in continuo, si consiglia ai responsabili degli impianti di installare degli avviamenti graduali. Questi dispositivi consentono di ridurre temporaneamente il carico e la coppia negli organi di trasmissione e la sovracorrente del motore in fase di avviamento.

Pensiamo di trovarci presso un semaforo rosso. Potremmo premere a fondo l’acceleratore non appena scatta il verde, ma sappiamo che è un modo di guidare inefficace e oneroso dal punto di vista meccanico, senza contare i potenziali pericoli.

Allo stesso modo, con i macchinari industriali, un avvio più graduale spreca meno energia e comporta una sollecitazione meccanica minore del motore e dell’albero. Per la durata di esercizio di un motore, l’uso di un avviamento graduale garantisce risparmi economici in quanto riduce i costi energetici. Alcuni avviamenti graduali sono dotati della funzione integrata di ottimizzazione automatica dell’energia. Ideale per le applicazioni che richiedono l’uso di un compressore, l’avviamento graduale valuta i requisiti di carico e li regola di conseguenza, per mantenere al minimo il consumo energetico.

4.Uso di un azionamento a velocità variabile (VSD)

Detti anche comandi a frequenza variabile (VFD) o azionamenti inverter, i VSD regolano la velocità di un motore elettrico in funzione dei requisiti dell’applicazione. Senza questo comando, il sistema si limita a frenare quando è richiesta meno forza, espellendo l’energia consumata sotto forma di calore. Ad esempio, in una ventola, i VSD riducono il flusso d’aria in funzione dei requisiti, piuttosto che limitare il flusso d’aria mantenendo la capacità ai valori massimi.

Se si installa un VSD su un motore ad altissima efficienza, i costi energetici diminuiranno inevitabilmente. Ad esempio, in applicazioni quali le torri di raffreddamento, se si installa un motore W22 IE4 ad alte prestazioni con un VSD CFW701 HVAC di dimensione adeguata, si ottiene una riduzione dei costi energetici fino all’80% e un risparmio medio di acqua del 22%.

Sebbene la normativa attuale imponga l’uso dei VSD sui motori IE2, nel settore spesso ciò non viene applicato, ed è questo che la legislazione in materia sta diventando più severa. A decorrere dal 1° luglio 2021 i motori trifase dovranno soddisfare i requisiti IE3, indipendentemente dal fatto che sia installato un VSD supplementare.

Le modifiche che entreranno in vigore nel 2021 impongono standard più elevati anche per gli azionamenti a velocità variabile, assegnando classi IE anche a questo gruppo di prodotti, che dovranno soddisfare i requisiti IE2, sebbene un azionamento IE2 non fornisca la stessa efficienza di un motore IE2 – si tratta di due sistemi di classificazione diversi.

5.Uso di tutte le funzionalità dei VSD

Installare un VSD è una cosa, sfruttarne pienamente le funzionalità è un’altra. Molti VSD offrono una serie di funzioni integrate che potrebbero rivelarsi utili, se solo i responsabili dell’impianto ne fossero a conoscenza. Ne sono un buon esempio le applicazioni che prevedono l’uso di pompe. La manipolazione dei fluidi può rivelarsi difficoltosa: tra perdite e abbassamento dei livelli, esistono vari fattori che possono contribuire al disastro. Un comando integrato come Pump Genius, incluso nei VSD prodotti da WEG, consente un utilizzo più efficace dei motori, in funzione dei livelli di domanda della produzione e della disponibilità dei fluidi.

La funzione automatica di rilevamento delle rotture nelle tubazioni integrata nel VSD permette di individuare le aree di fuoriuscita del fluido e regola di conseguenza le prestazioni del motore. Non solo: la funzione di rilevamento pompa a secco disattiva automaticamente il motore in caso di esaurimento del fluido e attiva un apposito allarme. In entrambi i casi, il motore riduce il proprio consumo energetico, visto che è richiesta meno energia per gestire le risorse disponibili.

Se l’applicazione per pompa prevede l’uso di più motori, è anche possibile utilizzare il comando della pompa di pressurizzazione per ottimizzare l’utilizzo di motori di diversa potenza. In base alla domanda, potrebbe infatti essere sufficiente un motore di piccole dimensioni, oppure una combinazione di due motori, uno piccolo e uno grande. Pump Genius offre maggiore flessibilità e permette di utilizzare il motore più idoneo, in base alla portata del fluido.

I VSD possono anche eseguire la pulizia automatica della girante del motore, per verificare che il deragging venga condotto in modo uniforme. Ciò mantiene il motore in condizioni ottimali, il che contribuisce a migliorare i valori di efficienza energetica.

Se non intendete pagare 30 volte il prezzo iniziale del motore sotto forma di bollette per più di un decennio, è tempo di mettere in atto questi cambiamenti. Certo, non cambierà tutto in una notte, ma definire un piano strategico che prenda in considerazione principalmente i punti deboli si tradurrà in vantaggi concreti in termini di efficienza energetica.

Marek Lukaszczyk

Dirigente WEG

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