Dagli ultimi dati disponibili, nel settore industriale il consumo di energia elettrica è attribuibile per il 74% al funzionamento dei motori elettrici per l’azionamento delle pompe; nel loro ciclo di vita il costo dell’energia utilizzata per il funzionamento ha un impatto rilevante sui consumi energetici nell’industria: è infatti mediamente pari al 98,4% del costo complessivo.

Affronteremo ora la tematica relativa all’efficienza energetica nei gruppi moto-pompe con particolare attenzione ai sistemi disponibili per il controllo e la regolazione della portata che deve erogare la pompa, strettamente correlata ai consumi energetici.

Efficienza energetica e scelta della pompa

L’efficienza energetica oggi costituisce un aspetto molto importante che interessa prodotti, processi e sistemi industriali moderni.

Con le previsioni di crescita costante della domanda mondiale di energia, la riduzione dei consumi e l’uso razionale delle risorse energetiche e naturali rappresentano degli obiettivi chiave da raggiungere per qualsiasi sistema industriale.

Ne consegue che la scelta dei sistemi di pompaggio deve essere condotta con grande attenzione.
Nei sistemi di pompaggio, per la movimentazione del fluido all’interno delle tubazioni vengono normalmente impiegati i gruppi moto-pompa, scelti dal progettista in sede di progetto dell’impianto in base ai vari criteri di scelta, come la natura del fluido da movimentare, la portata da erogare, la prevalenza richiesta, l’economicità in funzione del diametro ottimale calcolato della tubazione di mandata, l’applicazione a studio, il sistema di controllo adatto, nonché il livello di efficienza delle macchine accoppiate.

Considerando i vari fattori sopracitati, possiamo dire che un aspetto fondamentale riguarda il controllo della portata erogata dalla macchina operatrice azionata dal motore elettrico. Questo controllo può avvenire con l’impiego di tecnologie dissipative come le valvole, oppure con l’impiego di tecnologie efficienti che permettono la regolazione ed il controllo ottimale nel tempo in funzione della domanda del sistema; in questo caso stiamo parlando dei sistemi elettronici di regolazione di frequenza (Inverter).

Metodi per la regolazione della portata

Ci sono diversi metodi per la regolazione della portata:

  1. Strozzamento della valvola di regolazione situata a valle della pompa
  2. Sistemi con serbatoio di accumulo
  3. Azionamento variabile della pompa tramite l’alimentazione del motore elettrico ad alta efficienza con inverter (convertitore di frequenza)

Il primo metodo è essenziale, e costituisce un metodo meccanico tradizionale con bassa efficienza, è semplice ma introduce nel sistema fenomeni dissipativi inevitabili per effetto della strozzatura della vena fluida attraverso la valvola di regolazione (VR), inoltre con questo metodo il punto di funzionamento della pompa si posiziona distante dalla zona ottimale, ovvero lontano dal punto di massima efficienza.

Il secondo metodo consiste nell’interposizione di un serbatoio di accumulo (S) aperto o chiuso, tra la pompa ed il sistema di tubazione, questo serbatoio deve essere dimensionato opportunamente e deve essere in grado di soddisfare la variazione di domanda di carico nel tempo. Questo metodo di regolazione è più efficiente del primo, ma l’efficienza rimane sempre a livelli bassi.

 

Il terzo metodo, è basato sull’azionamento variabile della pompa che viene effettuato attraverso l’impiego di un motore elettrico ad alta efficienza alimentato da inverter (AV). Questo sistema permette alla pompa di lavorare nelle condizioni di carico ottimali raggiungendo elevati livelli di efficienza e controllo del gruppo moto-pompa con il conseguente risparmio di energia fino al 70%. È un sistema di controllo della portata con molteplici vantaggi sia dal punto di vista operativo che economico.


Risulta rilevante l’impiego di motori elettrici ad alta efficienza considerando la loro diffusione all’interno dei processi produttivi.

Sotto vi mostriamo un grafico che evidenzia in percentuali le varie componenti relative ai costi d’acquisto e di esercizio di un generico motore elettrico.

 

Dal grafico in figura 4 si può notare che l’incidenza maggiore sul costo corrisponde al consumo di energia elettrica (98,4%), pertanto questa voce costituisce il punto chiave sul quale agire per aumentare l’efficienza. Una misura molto efficace è l’impiego di motori elettrici con classe di efficienza elevata, ormai molto diffusi nell’industria.
Possiamo anche affermare che grazie alle nuove normative, sempre più rigorose, in materia di efficienza energetica in ambito comunitario, l’uso di motori elettici ad alta e altissima efficienza sono una realtà accolta positivamente dai costruttori, considerando che soltanto il settore industriale impiega circa il 50% dell’energia elettrica totale prodotta, con i motori con una quota variabile stimata tra 60-80%.

Nel nostro prossimo articolo analizzeremo comparativamente ad alto livello il gruppo moto-pompa evidenziando le principali caratteristiche per le due modalità di controllo della portata erogata.

 

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