Efficienza energetica nell industria e delle macchine elettriche

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1 Efficienza energetica nell industria e delle macchine elettriche 1. Premessa Sintesi del processo di analisi dell efficienza Descrizione del processo produttivo Contratti energetici Consumi di energia Indicatori di consumo Flussi energetici Energia elettrica impiegata per le utilities Produzione e distribuzione delle acque di processo; Potenzialità - Materie Prime - Prodotto finito Processo di distribuzione (v. schema n xx) Condizioni operative Controlli analitici Produzione e distribuzione dell energia elettrica Produzione e distribuzione dell energia termica Produzione e distribuzione acqua in ciclo chiuso Produzione e distribuzione acqua demineralizzata Produzione e distribuzione dell aria compressa Produzione e distribuzione dell energia frigorifera Analisi del servizio illuminazione Analisi dei consumi di energia reattiva Vantaggi del rifasamento Criteri di rifasamento Calcolo della potenza reattiva Utilizzazione ed efficienza dei motori elettrici Motori elettrici ad elevato rendimento Premessa ai motori elettrici ad elevata efficienza Prestazioni dei motori ad elevato rendimento Rumorosità Vita utile Motori revisionati Esame delle utenze a flusso variabile Premessa agli azionamenti a velocità variabile Azionamenti a velocità variabile Inverter vettoriali Fattore di Potenza Guasto del Convertitore Caratteristiche dei motori a velocità variabile Confronto tra motori in AC e motori in DC Consumi di energia termica - Risparmi e recuperi

2 Efficienza energetica nell industria e delle macchine elettriche 1. Premessa Efficienza energetica nell industria significa ottimizzare i costi di acquisto e uso dell energia. Pertanto, per conseguire correttamente risultati positivi di efficienza energetica, si devono esaminare sia i contratti di fornitura di energia elettrica, sia quelli dei combustibili e successivo esame dell uso che viene fatto, valutando i possibili risparmi ed eventuali recuperi. Nella seguente tabella n. 1 vengono elencate le principali voci da prendere in esame per esaminare correttamente l efficienza energetica dell uso di energia elettrica nell industria: Analisi elettrica Analisi dei contratti di fornitura energia elettrica Consumi uso illuminazione, forza motrice, produzione utilities, processo Sistemi di illuminazione ad alta efficienza Rifasamento degli impianti elettrici Motori elettrici ad alto rendimento Azionamenti elettrici a velocità variabile Tabella 1: Efficienza nell uso dell energia elettrica. Similmente nella seguente tabella n. 2 vengono elencate le principali voci da prendere in esame per esaminare correttamente l efficienza energetica dell uso di energia termica nell industria: Analisi termica Analisi dei contratti di fornitura dei combustibili Consumi: acqua calda, vapore Recuperi termici Studio preliminare di un impianto di cogenerazione. Tabella 2: Efficienza nell uso dell energia termica. 2. Sintesi del processo di analisi dell efficienza Le attività che devono essere svolte nell analisi di efficienza generale si possono sintetizzare nelle seguenti voci: 1. Descrizione del processo produttivo; 2. Contratti energetici ; 3. Consumi di energia elettrica; 4. Energia elettrica impiegata nel processo produttivo; 5. Energia elettrica impiegata per le utilities; - Produzione e distribuzione dell energia elettrica; - Produzione e distribuzione dell energia termica; - Produzione e distribuzione acqua in ciclo chiuso; - Produzione e distribuzione delle acque di processo; - Produzione e distribuzione acqua demineralizzata; 2

3 - Produzione e distribuzione dell aria compressa; - Produzione e distribuzione dell energia frigorifera; 6. Analisi del servizio illuminazione; 7. Analisi dei consumi di energia reattiva/energia attiva; 8. Tipologia e utilizzazione dei motori elettrici; 9. Esame delle utenze a flusso variabile; 10. Consumi di energia termica - Risparmi e recuperi termici. 3. Descrizione del processo produttivo Si devono descrivere sinteticamente i prodotti che vengono realizzati, le quantità orarie e quelle annue (consuntivo degli ultimi 3 anni e le previsioni). Per ogni prodotto finito si devono descrivere le materie prime utilizzate, le utilities e le quantità. 4. Contratti energetici Si devono esaminare ogni mese le fatture di fornitura dell energia elettrica e dei combustibili controllando la corretta applicazione dei parametri previsti dal contratto, la correttezza rispetto alle letture. Come esempio nella seguente tabella n. 3 si riportano le voci fondamentali e aggregate che vengono evidenziate in una fattura di energia elettrica: Fattura per la fornitura di kwh Prezzo negoziabile dell energia elettrica in fase di rinnovo del contratto ,00 59,23% Oneri di sistema (Componenti A e UC) 4.458,00 16,65% Dispacciamento 1.303,00 4,87% Oneri per il trasporto dell energia 2.024,00 7,56% Energia reattiva 110,00 0,41% Imposte erariali e addizionali 3.023,00 11,29% Totale ,00 100,00% Tabella 3: Voci fondamentali e aggregate in una fattura di energia elettrica. 5. Consumi di energia Per una corretta gestione dell energia utilizzata in ogni realtà è necessario implementare un sistema di controllo dei consumi in rapporto all attività svolta e alla produzione finale. Tanto più è elevato il livello di dettaglio di questi due parametri fondamentali, tanto più sarà elevato il risultato ottenibile, sia in termini di previsione di consumi che di gestione dell energia. In ogni caso si arriva ad un livello di dettaglio sempre per gradi, in un primo momento si può iniziare rilevando consumi totali per mese dell intera unità produttiva per aumentare poi il livello di dettaglio. Definire gli indicatori richiede una analisi attenta dell intero ciclo produttivo e della strumentazione di cui l unità produttiva dispone. In alcuni caso possono essere necessarie campagne di misura o la installazione di sistemi per il rilievo di dati di consumo e/o produzione. 3

4 5.1. Indicatori di consumo Priorità di consumo : - L intera unità produttiva; - Reparti più importanti; - Singola macchina di produzione. Gli indicatori di consumo ci daranno informazioni in modo da attribuire ad ogni prodotto il peso energetico, inoltre saremo in grado di effettuare una corretta previsione dei consumi e un controllo incrociato verificando costantemente il rapporto consumo / prodotto finito. Esempi di indici specifici di consumo energetico per le utenze più rilevanti: - kwhelettrici/unità di prodotto; - kwh/unità superficie illuminata; - kwh Termici / unità di superficie riscaldata; - kwh Termici /unità di prodotto Flussi energetici Occorre definire il livello di importanza del peso che i costi energetici hanno sul prodotto finale. Ed in oltre occorre definire, almeno in termini percentuali, la suddivisione fra energia collegata al prodotto finale ed energia necessaria agli impianti cosiddetti ausiliari. Si definirà il quantitativo di energia perduta per la trasformazione in centrali elettriche e termiche, per la trasformazione e per il trasporto. 6. Energia elettrica impiegata per le utilities Per utilities si intendono i prodotti energia elettrica, energia termica, aria compressa, acque di raffreddamento e di processo, energia frigorifera Nel seguito, data l importanza che rivestono le utilities, si riportano i principali processi di produzione e distribuzione delle stesse. Come esempio di gestione delle utilities si riporta uno schema operavo per le acque di processo, facendo presente che lo stesso schema si applica, con opportuni adattamenti, anche per le altre utilities Produzione e distribuzione delle acque di processo; L impianto acqua industriale é costituito da n x derivazione dall acquedotto comunale. pozzi artesiani e da una Potenzialità - Materie Prime - Prodotto finito Potenzialità - Erogazione totale acqua dai pozzi: m 3 /h - Erogazione totale acqua dall acquedotto: m 3 /h Principali consumi specifici (valori medi) - Energia elettrica per l acqua emunta dai pozzi 0,45 kwh/m 3 Caratteristiche materie prime 4

5 Caratteristiche medie dell acqua in rete: - ph alcalinità M 200 p.p.m. come CaCO 3 - durezza totale 228 p.p.m. come CaCO 3 - calcio 146 p.p.m. come CaCO 3 - magnesio 82 p.p.m. come CaCO 3 - cloruri 15 p.p.m. come Cl- - silice 18 p.p.m. come SiO Processo di distribuzione (v. schema n xx) L acqua prelevata dalla falda mediante pompe immerse, viene distribuita con una rete alla pressione compresa tra ss e sss m.c.a. Una parte (ca gg m 3 /h) dell acqua utilizzata per vvv nel reparto bbbb viene ricuperata in un serbato e rimessa in rete da due pompe (una di riserva all altra) Condizioni operative Pressione dell acqua in rete non inferiore a 20 m.c.a Controlli analitici Semestralmente il laboratorio esegue i seguenti controlli: - ph - solfati - cloruri - nitrati - silice - anidride carbonica - sostanze organiche - sodio - potassio Quanto analizzato per la produzione e distribuzione dell acqua di processo si applica, con opportuni adattamenti, anche per le altre utilities di cui nel seguito si riportano i titoli Produzione e distribuzione dell energia elettrica Produzione e distribuzione dell energia termica Produzione e distribuzione acqua in ciclo chiuso Produzione e distribuzione acqua demineralizzata Produzione e distribuzione dell aria compressa Produzione e distribuzione dell energia frigorifera. 5

6 7. Analisi del servizio illuminazione. Si accenna per brevità di esposizione ai sistemi di illuminazione ad alta efficienza mediante lampade tubolari: - lampade tubolari con reattori standard; - lampade tubolari con reattori elettronici. La potenza normalmente adottata per ciascun punto luce è costituito da una o più lampade da 18, 36, 58 W Lampade tubolari con reattore ad alta frequenza hanno consumi energetici nettamente inferiori a quanto consumano le lampade dotate di reattore standard. Nella seguente tabella n. 4 si riportano valori tipici riscontrati in lampade dotate di reattore standard ed elettronico: Tipo di punto luce Tabella degli assorbimenti nell illuminazione con reattori standard e reattori elettronici Reattore standard W Reattore elettronico a basse perdite W Δ W Ore/die die/anno /kwh Risparmio /punto 4x18 W ,13 14,35 31,25% 2x36 W ,13 14,35 31,25% 2x58 W ,13 22,01 31,94% Tabella 4: Risparmio energetico nell illuminazione. Oltre al risparmio energetico l illuminazione dotata di reattore elettronico presenta anche altre proprietà e di seguito si riportano le principali: - accensione istantanea di tutte le lampade; - assenza di sfarfallamento; - non si anneriscono alle estremità; - durata di vita nettamente superiore alle fluorescenti tradizionali; - minori spese di manutenzione; - elevato fattore di potenza; - flusso luminoso costante nel tempo. 8. Analisi dei consumi di energia reattiva. Un eccesso di assorbimento dalla rete elettrica di energia reattiva comporta sovraccarico della rete stessa e il Distributore applica penali. Per evitare tali penali si rende necessario procedere ad un investimento di rifasamento dei carichi elettrici. Rifasando oltre alla eliminazione delle penali si conseguono altri importanti vantaggi. Di seguito si riportano i vantaggi, i criteri di rifasamento e il calcolo della potenza di rifasamento. % 8.1. Vantaggi del rifasamento - riduzione delle perdite Joule; - migliore utilizzo dei trasformatori; 6

7 - aumento di potenzialità; - riduzione della caduta di tensione Criteri di rifasamento - rifasamento con unica batteria frazionata in gradini e con regolazione automatica della potenza reattiva; - rifasamento separato per settori di carico; - rifasamento diretto dei carichi 8.3. Calcolo della potenza reattiva - sulla base dei dati di più fatture; - ricorrendo a misure dirette - potenza reattiva da compensare Q = P (tangφ0 - tangφ1) P = potenza del carico; tangφ0 = prima del rifasamento; tangφ1 = dopo il rifasamento. 7

8 9. Utilizzazione ed efficienza dei motori elettrici Motori elettrici ad elevato rendimento Premessa ai motori elettrici ad elevata efficienza Figura n. 1: Elementi costruttivi di un motore elettrico I motori elettrici ad alto motori, classificati come Eff 1 ed Eff 2, sono caratterizzati da rendimenti superiori rispetto a quelli dei motori tradizionali (motori standard) e le differenze di rendimento variano in funzione della potenza e del coefficiente di carico di funzionamento. Le migliori prestazioni di un motore si hanno con funzionamento al % della potenza nominale, mantenendosi quasi costante fino alla potenza nominale e peggiorando sensibilmente al diminuire del coefficiente di carico. Sulle targhette identificative dei motori di efficienza superiore a quella dei motori standard devono essere riportati obbligatoriamente i simboli: Oltre alla migliori prestazioni in termini di efficienza i motori elettrici in classe Eff 1 presentano altri vantaggi anch essi di fondamentale importanza e sono principalmente minore rumorosità e maggiore durata Prestazioni dei motori ad elevato rendimento La definizione dei motori ad alto rendimento è fatta con riferimento alle indicazioni della associazione europea dei costruttori di motori C.E.M.E.P. (European 8

9 Committee of Manufacturers of Electrical Machines and Power Electronics), che classifica il rendimento dei motori in tre classi. Nelle Tabelle n. 5 e n. 6 sono indicati i rendimenti minimi dei motori, a 2 poli e 4 poli rispettivamente, per le varie classi di potenza, definiti dai costruttori di motori come parte dell accordo volontario tra C.E.M.E.P. e la direzione DG XVII della Comunità Europea. Potenza kw. Eff 3 Eff 2 Eff 1 11 < 88,4 > 88,4 > 90,5 15 < 89,4 > 89,4 > 91,3 18 < 90,0 > 90,0 > 91,8 22 < 90,5 > 90,5 > 92,2 30 < 91,4 > 91,4 > 92,9 37 < 92,0 > 92,0 > 93,3 45 < 92,5 > 92,5 > 93,7 55 < 93,0 > 93,0 > 94,0 75 < 93,6 > 93,6 > 94,6 90 < 93,9 > 93,9 > 95,0 Tabella 5: Classi di rendimento per motori a 2 poli. Valori in % Potenza kw. Eff 3 Eff 2 Eff 1 11 < 88,4 > 88,4 > 91,0 15 < 89,4 > 89,4 > 91,8 18 < 90,0 > 90,0 > 92,2 22 < 90,5 > 90,5 > 92,6 30 < 91,4 > 91,4 > 93,2 37 < 92,0 > 92,0 > 93,6 45 < 92,5 > 92,5 > 93,9 55 < 93,0 > 93,0 > 94,2 75 < 93,6 > 93,6 > 94,7 90 < 93,9 > 93,9 > 95,0 Tabella 6: Classi di rendimento per motori a 4 poli. Valori in % La classificazione C.E.M.E.P. assegna ai motori con rendimento più elevato una categoria decrescente, pertanto i motori Eff 1 risultano più efficienti di quelli Eff 3. Per motori nuovi, di potenza compresa tra 2,2 e 132 kw, sono stati raccolti dati di rendimento riferiti alle costruzioni standard (Eff 3) ed a quelle con alto rendimento (Eff 1). Le elaborazioni eseguite hanno permesso la costruzione del seguente grafico n. 1, dove sono riportati, per i motori a due poli, i campi di rendimento dei motori standard, di quelli con efficienza Eff 2, e di quelli ad elevata efficienza Eff 1 funzionanti alla potenzialità nominale. 9

10 Rendimento % Curve di rendimento motori in Eff 1 motori in Eff 2 motori std ,2 3,0 4,0 5,5 7,5 11,0 15,0 18,5 22,0 30,0 37,0 45,0 55,0 75,0 90,0 110,0 132,0 kw Motore Eff 1 Motore std Grafico n. 1: Rendimento dei motori ad alto rendimento e std Nel caso di funzionamento a carico ridotto, le differenze di rendimento sono più sostanziali e a titolo di esempio si riporta nel grafico n. 2 l efficienza per il funzionamento al 100 % e quella per il funzionamento al 25 % della potenza nominale: 10

11 ,5 7, , Eff 1 P nom. Std P nom. Eff 1 P25 % Std P 25 % Grafico n. 2: Rendimento dei motori ad alta efficienza e std al 100 % e al 25 % della potenza nominale Dall analisi dei suddetti grafici si rileva l importanza di utilizzare motori funzionanti nel campo di potenza compreso tra il 70 % e il 100 % della potenza nominale: in tale campo l efficienza si mantiene sufficientemente prossima a quella ottimale. Analogo andamento presentano le curve di rendimento dei motori a 4 poli Rumorosità Oltre ai vantaggi esposti, i motori ad alto rendimento sono meno rumorosi della serie standard. Ciò è principalmente connesso al fatto che, presentando meno perdite, hanno minore necessità di raffreddamento. Pertanto il rumore associato alla ventola di raffreddamento è inferiore, con grosso vantaggio per il rumore globale del motore. Nel grafico n. 3 si mostra il confronto tra il rumore globale di un motore ad alto rendimento ed un motore std. Dall esame di tale grafico si rileva che in generale il livello sonoro diminuisce di pochi db(a) per i motori di piccola potenza, mentre è di poco inferiore a 10 db(a) per motori più grossi. 11

12 db(a) Confronto del rumore dei motori ad alto rendimento con quello dei motori std ,5 7, , kw Motore Eff 1 Motore std Vita utile Grafico n. 3: Rumorosità motori ad elevato rendimento I motori ad alto rendimento sono più robusti di quelli standard perché hanno minori perdite e gli avvolgimenti ed i cuscinetti sono più freddi di C. Per tali fattori la vita media del motore ad alto rendimento può essere considerata pari a 1,5 2 volte superiore a quella dei motori standard. La maggiore robustezza dei motori ad alto rendimento consente inoltre di avere minori oneri di manutenzione e minori fuori servizio, migliorando quindi la continuità d esercizio degli impianti con riduzioni di perdita di produzione. Per il fatto di essere maggiormente robusti e garantendo una durata in esercizio elevata, quando si presenta la necessità di dover sostituire un motore, è necessario fare prima una verifica dell eventuale sovradimensionamento relativamente al servizio richiesto. Motori sovradimensionati sono eserciti a basso fattore di carico e quindi a basso rendimento. In questo caso la loro sostituzione con motori ad alto rendimento di potenza più idonea consente di funzionare al fattore di carico più favorevole ( % della potenza nominale) oltre ad offrire il vantaggio dei minori consumi del motore ad alto rendimento. Ovviamente l investimento sarà rapportato alla potenza ridotta prescelta, rendendo ancora più favorevoli i parametri di convenienza economica della sostituzione. In questi casi è ovviante necessario verificare la sostituzione del motore non provochi oneri aggiuntivi di installazione (ad esempio adeguamento del basamento) da considerare nel calcolo complessivo della convenienza. 12

13 Motori revisionati L alternativa alla sostituzione di un motore rotto con uno ad elevato rendimento, è la manutenzione straordinaria con la completa sostituzione dell avvolgimento. La riparazione di motori, o la revisione totale, comporta una riduzione del rendimento del motore rispetto a quella iniziale. Benché tale riduzione possa essere determinata in modo preciso solo dopo l intervento manutentivo, in generale la riduzione di rendimento è stimata tra lo 0,50 %, per riparazioni a regola d arte ( best practices ), e lo 1% nel caso di riparazioni standard. In modo analogo la vita media dei motori sottoposti ad interventi manutentivi si riduce notevolmente in funzione dei trattamenti termici a cui viene sottoposto il motore. Pertanto un motore dovrebbe essere soggetto una sola volta nella sua vita ad una revisione totale. 10. Esame delle utenze a flusso variabile Premessa agli azionamenti a velocità variabile Nei processi produttivi esistono macchine che devono operare a velocità costante ed altre che possono essere regolate in velocità come ad esempio i compressori, ventilatori e le pompe. Esistono diverse tecnologie per regolare la velocità dei motori, ma per avere il maggior rendimento sono di gran lunga preferibili i sistemi a frequenza variabile. La velocità variabile consente, nel caso di funzionamento in condizioni di flusso variabile, significativi risparmi energetici. Le caratteristiche che rendono il sistema a velocità variabile più efficiente rispetto ai metodi tradizionali, ivi incluso l utilizzo di motori in corrente continua, sono: utilizzo del motore asincrono che, come è noto, è meccanicamente semplice e robusto; in rapporto alla potenza il motore asincrono ha un peso contenuto; il motore asincrono presenta globalmente minori costi di manutenzione. In generale il risparmio energetico conseguibile con motori a velocità variabile è compreso tra il 15 ed il 65% per ventilatori e pompe con regolazione del flusso mediante valvola di strozzamento a valle della macchina, mentre è pari a circa il 15% 25% nel caso di valvola montata a monte della macchina. Nel grafico n. 4 viene riportato il risparmio di energia ottenibile in funzione della variazione di portata nei tre casi: assorbimento con serranda di strozzamento a valle; assorbimento con serranda di strozzamento a monte; assorbimento con regolazione della velocità. 13

14 Curve caratteristiche di assorbimento di un ventilatore P / P max 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,25 0,375 0,5 0,625 0,75 0,875 1 Ů/ Ů max Regolazione di velocità Serranda a monte Serranda a valle Grafico n. 4: Consumi energetici di un ventilatore in funzione della tipologia di regolazione del flusso P Potenza assorbita kw P max Potenza al 100% del carico Û Flusso d aria m 3 /h Û max Flusso massimo al 100% del carico m 3 /h Come si vede i migliori risultati si ottengono passando dalla regolazione a valle alla regolazione di velocità Azionamenti a velocità variabile Esistono diverse tecnologie per regolare la velocità dei motori: - sistemi a frequenza variabile (inverter vettoriale) per l alimentazione di motori in corrente alternata (AC); - sistemi di alimentazione dei motori in corrente continua (DC) Inverter vettoriali Questo apparecchio per il controllo dei motori asincroni trifasi ha praticamente reso quasi identiche le caratteristiche di un motore a corrente alternata (AC) con un motore in corrente continua (DC) a collettore. Negli inverter tradizionali, detti anche scalari, la stabilità della velocità non può essere assicurata, in quanto dipende dalla coppia del carico. Negli inverter vettoriali invece, grazie a microprocessori ad elevata velocità che hanno in memoria un modello sofisticato del motore ad induzione, si ottiene un sistema efficace per il controllo della coppia e della velocità come nel motore DC. Nel motore DC il controllo di coppia e velocità si attua con le correnti di eccitazione e di armatura. Nel motore AC queste due componenti viaggiano nello stesso cavo, e sono rappresentate dal vettore corrente attiva e dal vettore corrente reattiva induttiva. Grazie al controllo di queste due componenti l inverter vettoriale attua un controllo del motore che ha prestazioni dinamiche che superano quelle offerte da un azionamento in corrente continua. 14

15 Alcuni costruttori di inverter vettoriali hanno modelli a catalogo le cui prestazioni in tema di risposta in coppia sono anche dieci volte più veloci di quelle di un azionamento DC Fattore di Potenza Tutti gli inverter in uso oggi alimentano i motori in tecnica PWM (Pulse Width Modulation), sistema che permette di avere, indipendentemente dalle condizioni di funzionamento del motore (carico e velocità) un cosφ verso la rete di 0.95 circa. I convertitori elettronici per l alimentazione dei motori DC, invece, hanno un fattore di potenza che varia con la velocità, ed è compreso tra 0 e 0,9, cosicché se il motore gira ad un regime che non è il massimo si può avere un cosφ molto basso Guasto del Convertitore Nel caso si verificasse un guasto all elettronica di controllo, il motore AC, anche solo per una manovra di emergenza, è avviabile collegandolo direttamente alla rete Caratteristiche dei motori a velocità variabile Confronto tra motori in AC e motori in DC Il mercato dei motori elettrici degli anni 2000 è sempre più dominato dai motori asincroni trifasi, anche detti motori ad induzione. Questa tendenza è cominciata nel finire degli anni 80, quando i transistor hanno raggiunto una elevata qualità ed affidabilità. Questi componenti, infatti, si sono dimostrati fondamentali per lo sviluppo dell elettronica di potenza al fine di realizzare dispositivi per il controllo dei motori asincroni trifasi, ossia gli Inverter. Prima di allora la regolazione della velocità sui motori asincroni trifasi era pressoché impossibile e si attuava o con sistemi meccanici (variatori di giri) o con sistemi elettromeccanici, ma con notevoli perdite energetiche. Si ricorreva quindi ai motori in corrente continua a collettore. Gli inverter negli anni 90 si sono sempre più affermati per il controllo di velocità dei motori asincroni, e tale tecnologia, nella metà degli anni 90, ha visto l introduzione di un nuovo modello ancora più rivoluzionario del primo : gli inverter vettoriali. Con questa tecnologia si è praticamente arrivati al controllo del motore asincrono trifase completo e di grande precisione, tale da rendere il motore in corrente continua obsoleto. Attualmente il mercato italiano dei motori elettrici in bassa tensione è indicativamente così suddiviso: - Motori Asincroni Trifasi 80 % % - Motori in Corrente Continua 4 % 1 Il motore brushless è un motore elettrico a magneti permanenti. A differenza di uno a spazzole, non ha bisogno di contatti elettrici striscianti sull'albero motore per funzionare (da qui il nome). La commutazione della corrente circolante negli avvolgimenti, infatti, non avviene più per via meccanica (tramite i contatti striscianti), ma elettronicamente. Ciò comporta una minore resistenza meccanica, elimina la possibilità che si formino scintille al crescere della velocità di rotazione, e riduce notevolmente la necessità di manutenzione periodica. 15

16 Nella seguente tabella n. 7 vengono riportate le caratteristiche dei motori in corrente continua con i motori in corrente alternata: Voce Motore AC Motore DC Dimensioni Minore Maggiore Temperatura Max Consentita Alta Media Grado di Protezione Qualsiasi (da IP44 a IP65) Con limitazioni Manutenzione Nessuna Notevole Momento d inerzia Minore Superiore Robustezza Meccanica Ottima Bassa Velocità Massima Consentita Maggiore Inferiore Protezione Termica Semplice Complessa Limiti di Potenza Nessuno kw * RPM < Limiti di Tensione BT ed MT (fino a 10 kv) BT (fino 500V) Risposta Elettrica Maggiore Inferiore Rendimento Elevato Inferiore (circa %) Costi Modesto Elevato Tabella n. 7: Confronto motori AC / motori DC Naturalmente per avere il vantaggio del motore a velocità variabile qual è quello in corrente continua, la sostituzione con altro in corrente alternata richiede l inserimento di un inverter e nella seguente tabella n. 8 si riportano i principali vantaggi e svantaggi dell inverter: Voce Inverter + AC Convertitore + DC Fattore di Potenza Sempre ottimale Molto variabile (0 < Cosφ < 0,9) Guasto del Parzialmente Convertitore recuperabile Irrimediabile Costi Elevato Elevato Tabella n. 8: Confronto Inverter AC / Convertitore DC 11. Consumi di energia termica - Risparmi e recuperi L energia termica al pari dell energia elettrica è indispensabile per la realizzazione di quasi tutti i processi produttivi. I possibili risparmi si possono conseguire analizzando attentamente le seguenti situazioni: - calore delle condense scaricate direttamente in fogna; - calore sensibile dei fumi; - calore disperso per cattiva coibentazione; - calore per mantenere temperature eccessivamente elevate. Bibliografia e nota: Questo documento è frutto di una ricerca su vari siti internet, su riviste specialistiche, su documentazione di case costruttrici di motori e su una vasta esperienza dell autore. 16