Efficienza energetica, affidabilità e costo globale di possesso rappresentano i tre fattori più importanti di cui i progettisti devono tenere conto nella configurazione di una catena di trasmissione. La sempre maggiore richiesta da parte delle industrie di tutto il mondo di maggiore efficienza energetica, aumento dell'affidabilità e riduzione dei costi di possesso, sta spingendo i responsabili di impianto e i tecnici a rivedere l'intera catena di trasmissione, dai componenti meccanici, inclusi motori elettrici, scatole ingranaggi e azionamento, ai componenti dei sistemi di controllo e automazione, oltre che ai quadri elettrici.
I motori sono responsabili per oltre il 40% del consumo totale di energia e pesano per circa il 70% sulla richiesta di energia da parte dell'industria. Pertanto, questi devono essere tenuti adeguatamente in considerazione per quanto riguarda i vantaggi derivanti dal risparmio energetico e la conformità a IE3 e oltre. Ad esempio, l'innovativo motore elettrico W22 Super Premium di WEG rappresenta l'unica gamma standard completa disponibile sul mercato mondiale a superare i requisiti della norma IE4, non ancora in vigore, e garantisce prestazioni eccezionali, con una riduzione delle perdite superiore del 40% rispetto ai modelli precedenti.
La scelta di motori progettati tenendo conto per prima cosa dell'efficienza energetica consentirà un aumento della produttività e maggiore redditività, ma ci sono diversi altri passi da compiere per ottenere la configurazione più efficiente dal punto di vista energetico lungo la catena di trasmissione. Il più significativo di questi è il controllo dei motori e la loro ottimizzazione mediante un inverter che consenta di ottenere risparmi energetici fino al 60%. L'impiego di ingranaggi elicoidali o conici-elicoidali piuttosto che a vite senza fine e ruota elicoidale o spiroidali ha un forte impatto e consente di ottenere un'efficienza energetica del 15-40%.
All'interno dell'ingranaggio, un altro elemento da tenere in considerazione è l'olio. Oli sintetici e oli con coefficiente di aderenza eccezionalmente basso riducono le perdite interne per attrito e consentono di ottenere prestazioni ottimali e massima efficienza.
All'estremità dell'albero di uscita vi sono vari componenti di cui tenere conto come giunti e cinghie. Un giunto correttamente dimensionato, allineato correttamente, genera meno attrito mentre l'installazione di un attacco diretto riduce ulteriormente l'attrito stesso.
La cinghia deve essere appositamente studiata per l'applicazione ed avere la corretta tensione. Gli azionamenti con cinghia trapezoidale trasmettono il moto sfruttando l'attrito tra la cinghia e la puleggia e sono quelli tradizionalmente utilizzati. Le cinghie sincronizzate, tuttavia, che lavorano sul principio del trascinamento tramite denti sono più affidabili. Gli azionamenti a cinghie sincrone non richiedono manutenzione, funzionano in modo pulito, senza richiedere lubrificazione e una volta correttamente installati non richiedono alcuna regolazione del tensionamento.
Massima importanza riveste la comprensione completa dell'applicazione e degli aspetti relativi all'assistenza tecnica. È fondamentale scegliere la taglia di motore adatta per l'applicazione, anche in caso di sostituzione di un motore sovradimensionato o sottocaricato. Scegliere un motore che verrà caricato in modo insufficiente non migliorerà l'efficienza di un motore efficiente dal punto di vista energetico, poiché solitamente il fattore di potenza e l'efficienza ottimali si ottengono vicino al pieno carico. Fortunatamente, il motore W22 è efficiente a qualsiasi carico compreso tra il 75 e il 100%.
Mentre ciascun componente può contribuire di per sé all'aumento dell'efficienza dal punto di vista energetico, l'esame del sistema nel suo complesso avrà un impatto più significativo e pertanto lo stesso dovrebbe essere progettato in modo da consentirne l'utilizzo in condizioni di funzionamento ottimali. WEG sa che i motori, gli azionamenti e le scatole ingranaggi e simili si trovano nella posizione ideale per la messa a punto della catena di trasmissione più adatta in grado di soddisfare esattamente le richieste del cliente e rappresentare la soluzione più efficiente dal punto di vista energetico. Un esempio di come WEG ha aiutato Engineering Steel Belgium a migliorare l'efficienza energetica ottenendo risparmi in termini di costo è riportato nel riquadro sotto.
Caso Applicativo
Un pacchetto costituito da un motore ad alta efficienza e un inverter consente al costruttore Belgian un risparmio di 45.000 € l'anno
Engineering Steel Belgium (ESB) ha conseguito un risparmio sostanziale in termini di energia risparmiando 45.000 € l'anno sul funzionamento di tre pompe di raffreddamento in uno dei suoi forni elettrici per acciaio, grazie all'installazione di tre motori ad alta efficienza WEG W22 132 kW, IE2, controllati da azionamenti a velocità variabile WEG CFW. Conscia che il costo complessivo di possesso di una pompa è rappresentato al 90% dal consumo di energia, ESB ha deciso di sostituire i motori standard esistenti con tre delle nuove macchine ad alta efficienza W22 di WEG. Soddisfacendo ampiamente i requisiti in termini di prestazioni energetiche della norma in materia di efficienza energetica IEC60034-30 di recente pubblicazione, i motori W22 riducono le perdite di un ammontare compreso tra il 10% e il 40% rispetto ai motori di tipo tradizionale. Il controllo dei motori W22 avviene tramite azionamenti ad inverter CFW di WEG che consentono di ottenere caratteristiche operative ottimali per un funzionamento ad alta efficienza. A tale proposito, un aspetto fondamentale è rappresentato dalla funzione di autoregolazione dell'azionamento che accoppia automaticamente l'azionamento al motore e al carico, evitando all'utente di intervenire sulla mappa del motore.
