L'aria compressa è uno dei fluidi di lavoro fondamentali nell'industria. Alimenta macchinari, linee di produzione e utensili pneumatici, pertanto il costo della sua produzione è rilevante per l'intero stabilimento. I compressori a vite con motore PM vengono utilizzati sempre più spesso, in particolare negli impianti con fabbisogno di aria variabile.
L'aria compressa è uno dei fluidi di lavoro fondamentali nell'industria. Alimenta macchine, linee di produzione e utensili pneumatici, pertanto il costo della sua produzione è importante per l'intero stabilimento. I compressori a vite con motore PM vengono utilizzati sempre più spesso, in particolare negli impianti con fabbisogno d’aria variabile.
Il motore PM può contribuire a ridurre il consumo energetico, ma non è di per sé una garanzia di risparmio. L’effetto dipende anche dal tipo di vite utilizzato, dalla regolazione tramite inverter, dal profilo effettivo di assorbimento dell’aria, dalla pressione di esercizio, dalla tenuta dell’impianto e dalla corretta scelta dell’apparecchiatura.
Che cos’è un motore PM?
PM è l'acronimo di Permanent Magnet, ovvero magnete permanente. In un motore PM, il campo magnetico del rotore è generato da magneti permanenti e non da correnti indotte nella gabbia del rotore, come in un tipico motore a induzione. La riduzione delle perdite nel rotore può migliorare l’efficienza dell’intero sistema di azionamento.
Nei compressori a vite, i motori PM sono solitamente abbinati a un sistema di controllo elettronico. Tale configurazione consente di controllare con precisione la velocità e la coppia di azionamento, il che è particolarmente importante durante il funzionamento al di fuori del punto di pieno carico.
Non tutti i motori PM hanno la stessa struttura né gli stessi parametri. Nel confrontare i dispositivi, è opportuno analizzare i dati dell’intero compressore, e non solo il tipo di motore indicato nel catalogo.
Come funziona un motore PM in un compressore a vite?
In un compressore a vite, il motore aziona lo stadio a vite. Due rotori ruotano l’uno rispetto all’altro e l’aria aspirata viene gradualmente confinata in spazi di lavoro di volume sempre più ridotto. Di conseguenza, la pressione aumenta e l’aria compressa viene convogliata all’impianto, al serbatoio, all’essiccatore o al sistema di trattamento.
Il motore PM è responsabile della trasmissione della coppia al gruppo a vite. A seconda della struttura del compressore, l’azionamento può essere collegato al gruppo a vite direttamente o tramite un riduttore. Se il produttore utilizza l’azionamento diretto, è possibile ridurre parte delle perdite meccaniche legate alla trasmissione aggiuntiva, ma questa non è una caratteristica di tutti i compressori con motore PM.
In pratica, per l’utente contano tre parametri: la quantità d’aria erogata alla pressione richiesta, l’assorbimento di potenza e la capacità dell’apparecchio di funzionare in modo stabile in presenza di un fabbisogno variabile.
Da dove deriva il potenziale di risparmio energetico?
Il motore PM può presentare un’elevata efficienza in un ampio intervallo di condizioni operative. Ciò significa che la maggior parte dell’energia elettrica può essere utilizzata per azionare il compressore, mentre una parte minore viene dispersa sotto forma di calore nel motore stesso.
Tuttavia, ciò che conta di più è il modo in cui funziona l’intero impianto. In molti stabilimenti, il fabbisogno di aria compressa varia nel corso della giornata: è diverso durante l’avvio delle linee, diverso durante le pause e ancora diverso durante il funzionamento dei singoli utensili. Un compressore in grado di ridurre la velocità invece di funzionare a lungo in modalità a vuoto o in regime limitato può adattare meglio la produzione di aria al fabbisogno effettivo.
I potenziali vantaggi del motore a magneti permanenti (PM) e della regolazione della velocità includono:
- riduzione delle perdite di energia nell’azionamento;
- migliore utilizzo dell’energia a carico parziale;
- minore rischio di lunghi periodi di inattività quando la domanda diminuisce;
- mantenimento più stabile della pressione impostata;
- un più facile adeguamento della portata al profilo variabile dei consumi.
Il risparmio non deve essere valutato sulla base di un unico parametro o di una percentuale pubblicizzata. Richiede un confronto del consumo energetico dell’intero sistema in condizioni operative reali.
Motore PM e inverter: quando questa combinazione è vantaggiosa?
L’inverter, detto anche convertitore di frequenza, regola la velocità di rotazione del motore. In un compressore a vite, ciò consente di variare la portata del compressore in base al fabbisogno d’aria del momento.
La combinazione di un motore PM con un inverter può essere particolarmente vantaggiosa quando:
- il fabbisogno di aria compressa varia notevolmente nel corso del turno;
- l'impianto presenta picchi periodici di consumo, ma non richiede costantemente la piena capacità;
- è importante mantenere una pressione il più stabile possibile;
- l’azienda desidera limitare il funzionamento prolungato del compressore a basso carico;
- il sistema è stato verificato per individuare eventuali perdite, cadute di pressione e per accertare il corretto dimensionamento delle tubazioni.
Non tutti gli impianti necessitano di un unico compressore a velocità variabile. Nelle sale compressori di grandi dimensioni, spesso una soluzione efficace è costituita da un insieme di apparecchiature: un compressore a velocità regolabile copre la parte variabile del fabbisogno, mentre le unità a velocità fissa gestiscono la base di carico stabile. La scelta di un sistema di questo tipo dovrebbe basarsi sulle misurazioni del consumo d’aria.
Motore PM e motore a induzione tradizionale
| Criterio | Motore PM | Motore a induzione |
|---|---|---|
| Generazione del campo rotore | Magneti permanenti | Induzione elettromagnetica nel rotore |
| Perdite nel rotore | Possono essere inferiori | Si verificano perdite legate alle correnti del rotore |
| Funzionamento a velocità variabile | Spesso utilizzato con un sistema di controllo dedicato | Possibile con un inverter, a seconda del motore e dell’applicazione |
| Efficienza a carico parziale | Può risultare vantaggiosa in un sistema opportunamente configurato | Dipende dalla struttura del motore e del sistema di controllo |
| Aspetti fondamentali al momento dell’acquisto | Rendimento complessivo del compressore e conformità al profilo di consumo | Rendimento complessivo del compressore e compatibilità con il profilo di consumo |
Il motore a induzione rimane ancora una soluzione collaudata in molti compressori industriali. La scelta tra questo e un motore a magneti permanenti (PM) dovrebbe basarsi sull’analisi dell’intero impianto e, soprattutto, su come funziona effettivamente l’impianto di aria compressa.
Come scegliere un compressore a vite con motore PM?
La scelta dovrebbe partire dall’analisi delle esigenze dell’impianto, e non dalla sola potenza del motore. È opportuno raccogliere dati sul consumo effettivo di aria, sulla pressione richiesta, sul numero di utenze, sui tempi di funzionamento e sulla qualità dell’aria richiesta dal processo.
1. Misurate o stimare il fabbisogno d’aria
Tenete conto della portata di tutti i dispositivi utenza, del loro coefficiente di simultaneità e della variabilità del consumo nel corso della giornata. Nel caso di impianti di grandi dimensioni, la misurazione della portata e della pressione per un periodo di funzionamento rappresentativo fornisce il quadro più affidabile.
2. Confrontare la portata effettiva alla pressione richiesta
Non confrontare i dispositivi basandosi esclusivamente sulla cilindrata o sulla potenza del motore. Verifica la portata erogata a una determinata pressione di esercizio e l’assorbimento di potenza nei punti di funzionamento rilevanti.
3. Valutare il profilo di carico
Se l’impianto funziona quasi costantemente a un livello simile, un compressore a velocità fissa può essere la scelta giusta. Se l’assorbimento varia notevolmente, un azionamento PM con inverter può sfruttare meglio l’energia, a condizione che sia correttamente dimensionato.
4. Controllare l’impianto, non solo il compressore
Perdite, pressione di setpoint troppo elevata, filtri intasati, diametri delle tubazioni inadeguati e mancanza di trattamento dell’aria possono aumentare i costi indipendentemente dal tipo di motore. Anche il miglior compressore non è in grado di compensare i problemi dell’impianto.
5. Tieni conto della manutenzione e delle condizioni di esercizio
Verifica il programma di manutenzione, la disponibilità dei materiali di consumo, i requisiti di ventilazione del locale compressori, il livello di rumorosità indicato dal produttore e le possibilità di monitoraggio del funzionamento dell’apparecchio.
Prezzo di acquisto e costo totale di esercizio
Un compressore a vite con motore PM e regolazione tramite inverter può avere un prezzo di acquisto più elevato rispetto a un modello più semplice. Al momento della decisione è opportuno confrontare il costo totale di esercizio, che comprende l’energia elettrica, l’assistenza, i materiali di consumo, i tempi di inattività, la qualità dell’aria compressa e il tempo di funzionamento previsto.
La redditività dipende dal numero di ore di funzionamento, dal prezzo dell’energia, dalla variabilità del consumo e dalla corretta scelta dell’apparecchio. Il ritorno sull’investimento deve essere calcolato per un impianto specifico, basandosi su misurazioni e ipotesi verificabili.
FAQ – Domande più frequenti
Cosa significa PM nel motore di un compressore?
PM sta per Permanent Magnet, ovvero magnete permanente. Nel motore PM, il rotore utilizza magneti permanenti per generare un campo magnetico.
Un compressore a vite con motore PM consuma sempre meno energia?
Non sempre. Può essere molto efficiente, soprattutto se abbinato a un inverter e in caso di prelievo d’aria variabile, ma il consumo effettivo dipende dall’intero compressore e dall’impianto.
Il motore PM è adatto al funzionamento continuo?
Dipende dalla struttura del singolo compressore, dal suo ciclo di funzionamento e dalle condizioni operative. È necessario attenersi ai dati tecnici e alle raccomandazioni del produttore.
Il compressore a vite è migliore di quello a pistoni?
Non esiste una risposta valida per tutte le applicazioni. I compressori a pistoni sono spesso adatti al funzionamento intermittente, mentre quelli a vite sono comunemente utilizzati laddove è richiesta un’alimentazione stabile e un tempo di funzionamento più lungo.
Come scegliere la potenza del motore del compressore?
La potenza dipende dalla portata richiesta, dalla pressione, dalla tecnologia di compressione e dall’efficienza dell’apparecchio. Innanzitutto, determinare il fabbisogno di aria compressa dell’impianto, quindi confrontare le soluzioni complete in base al punto di funzionamento richiesto.
Riepilogo
Il motore PM in un compressore a vite utilizza magneti permanenti e può ridurre le perdite nel sistema di azionamento. Il massimo potenziale di risparmio si ottiene tuttavia quando l’intero compressore è correttamente dimensionato e la regolazione della velocità corrisponde al profilo effettivo di consumo dell’aria compressa.
Prima dell’acquisto è opportuno valutare l’efficienza effettiva, l’assorbimento di potenza, le condizioni di esercizio, la tenuta dell’impianto e i requisiti di qualità dell’aria. Solo un approccio di questo tipo consente di confrontare il costo effettivo di esercizio e di scegliere la soluzione più adatta all’impianto.
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