Pompe ed efficienza energetica

di Chiara Landolina

Negli ultimi anni il tema dell’efficienza energetica è diventato sempre più centrale e importante alla luce dei grandi cambiamenti climatici in atto; negli impianti industriali la gestione di pompe ed efficienza energetica è fondamentale.

In tutti i settori, incluso quello industriale, si fa sempre più attenzione a limitare i consumi energetici e l’emissione di inquinanti. Oltre ad un beneficio ambientale, questa politica porta anche ad un tornaconto economico, visto che aumenta l’efficienza produttiva e diminuisce i costi del ciclo di vita degli impianti.

Il rendimento delle pompe

Il componente che più ha effetto sulle prestazioni di un sistema di movimentazione di fluidi è la pompa che è in grado di trasformare l’energia elettrica in energia meccanica. Le pompe reali, tuttavia, non possono trasferire tutta l’energia che ricevono al fluido perché una parte viene usata per vincere le perdite di carico, che possono essere idrauliche, volumetriche o meccaniche.
Il rendimento è il parametro con cui si definisce l’efficienza della macchina ed è espresso come il rapporto tra potenza utilizzata e potenza assorbita:

Il rendimento totale può anche essere visto come il prodotto di tre rendimenti distinti:
1. Il rendimento idraulico  ovvero le perdite dovute alla diminuzione di energia per urti e attriti del liquido all’interno della pompa. Per ridurle al minimo occorre che il fluido entri senza urti nella macchina e che all’uscita abbia la velocità minore possibile.
2. Il rendimento volumetrico  si tratta della perdita di parte del fluido prima di raggiungere la tubazione di mandata a causa di giochi tra organo mobile e fisso, dal ritardo nella chiusura delle valvole, dalla non perfetta tenuta delle guarnizioni e dalla presenza di gas e vapori.
3. Il rendimento meccanico  composto dagli attriti e dalle resistenze meccaniche.

Come aumentare l’efficacia degli impianti

Per ridurre gli sprechi e avere vantaggi economici è molto importante non fermarsi al prezzo di acquisto del componente ma valutare il costo del ciclo di vita (LCC o “Life Cycle Cost”). Questo parametro dipende principalmente dai costi iniziali, di manutenzione e energetici:

 

Come si può vedere dal grafico in Fig.1, i costi iniziali concorrono solo per il 10% per cui il costo di acquisto ha un impatto minimo rispetto ai costi energetici, di manutenzione o di smaltimento. Da qui appare chiaro che scegliere una pompa con un alto rendimento porta ad un notevole risparmio economico.

Figura 1: Ripartizione dei costi durante il ciclo di vita.
Per questo motivo, quando si progetta un impianto prima di tutto è importante scegliere la pompa in modo che abbia il rendimento massimo in corrispondenza della portata “più comune” (vedi fig. 2) nell’impianto e non in corrispondenza di quella massima: il sovradimensionamento della pompa tende infatti a far lievitare il costo del pompaggio, nonché le dimensioni della stazione, aumentando i costi totali.

Andranno in seguito valutati i fattori che contribuiscono a determinare il consumo di energia di un sistema di pompaggio: prevalenza totale, efficienza totale delle pompe (azionamenti, motori e idraulica) e capacità di mantenere un’elevata efficienza nel tempo.

Come abbassare il consumo energetico di una pompa

Il consumo energetico può essere abbassato riducendo al minimo la prevalenza (quando possibile) oppure aumentando l’efficienza totale (l’idraulica, il motore e l’azionamento influiscono significativamente sull’efficienza di una pompa).
Il terzo parametro da considerare sono i costi di manutenzione sia programmata che straordinaria. Questi costi sono direttamente correlati al costo delle parti di ricambio e al numero totale di ore di manutenzione; è importante scegliere componenti che siano concepiti in modo da ridurre e semplificare le operazioni di manutenzione.
L’analisi del costo del ciclo di vita LCC può essere applicata anche a un impianto già esistente.
In questo caso sarà opportuno valutare i seguenti punti:

• Identificare i componenti dell’impianto e determinare le portate richieste in ogni sezione.
• Individuare eventuali criticità e ridurre al minimo le perdite di carico.
• Valutare le prestazioni energetiche di sistemi di pompaggio sostitutivi.
• Quantificare i costi di manutenzione ordinaria e straordinaria.

Pompe ad alta efficienza energetica

ASV Stubbe propone varie tipologie di pompe che permettono di diminuire il costo del ciclo di vita, ad esempio:

• La Pompa X-Class, grazie alla resistente scocca in metallo rivestita in materiale plastico e al nuovo design che permette di ridurre al minimo vibrazioni e rumore, ha un ciclo di vita significativamente più lungo rispetto alla media dei prodotti impiegati per le stesse applicazioni e quindi permette di ridurre l’ammortamento dei costi di acquisto e di installazione e di diminuire i costi di manutenzione.
• La pompa a trascinamento magnetico permette di ridurre i costi di manutenzione e le perdite volumetriche (quindi di aumentare il rendimento) grazie all’assenza di tenute meccaniche ed al corpo sigillato.
• La pompa centrifuga monoblocco dotata albero di trasmissione in acciaio inox a spessore differenziato rivestito in materiale plastico, girante bilanciata con anima in metallo e nuovo disegno del corpo pompa, il tutto accoppiato a motori ad alta efficienza di ultima generazione (fino a 11 kW), la rendono più prestazionale in termini di idraulica e consumi energetici, riducendo rumori e vibrazioni e allungando i tempi di manutenzione.