Migliorare la classe di efficienza energetica dei motori elettrici è un obiettivo globale, ma le eccezioni alle normative fanno sì che alcune applicazioni potenzialmente pericolose non siano sottoposte ad alcun obbligo di implementare le tecnologie più recenti. Tuttavia, per un'azienda oleochimica migliorare l'efficienza energetica era un obiettivo primario, che l'ha portata a rivolgersi a Bauer Gear Motor nel momento in cui la sostituzione dei motori ATEX era diventata improrogabile.
I processi produttivi per la produzione di prodotti oleochimici sono analoghi a quelli del settore petrolchimico e spesso implicano atmosfere potenzialmente esplosive che richiedono apparecchiature specifiche per garantire la massima sicurezza. Il livello di sicurezza aggiuntiva richiesto viene determinato dalla classificazione dell'area nella quale opera l'apparecchiatura. Nel caso specifico, l'applicazione implicava diversi serbatoi di miscelazione situati in atmosfera di tipo Zona 1, azionati da motoriduttori antideflagranti. L'azienda aveva bisogno di sostituire i motoriduttori con nuove apparecchiature con specifiche analoghe, ma con una migliore efficienza energetica e la possibilità di essere azionate ad inverter.
I tecnici di Bauer hanno valutato le necessità delle apparecchiature e progettato una catena cinematica consistente in un motore sincrono a magneti permanenti (PMSM) omologato ATEX accoppiato ad un riduttore BG70 e controllato tramite inverter Danfoss FC-302 di classe IE4. Questa combinazione ha fornito le possibilità di comando desiderate, nonché l'efficienza energetica richiesta, soddisfacendo nel contempo anche i criteri di maggiore sicurezza.
Markus Kutny, Responsabile Prodotti, Energy Efficiency Solutions in Bauer Gear Motor, spiega il concetto alla base del progetto: "Nel mercato attuale, l'efficienza energetica è uno dei fattori chiave che determina la scelta di un motoriduttore anziché un altro. I prezzi dell'energia possono solo aumentare, quindi è fondamentale prendere in considerazione i costi di esercizio per l'intera vita operativa di un motore, anziché il solo costo di acquisto. Abbiamo sviluppato la nuova gamma di motori in preparazione alla nuova classe di efficienza IE4, per offrire ai nostri clienti il massimo in termini di efficienza." "È noto che i motori elettrici usano il 65% dell'energia utilizzata nell'industria; meno risaputo è che il 96% dei costi per l'intero ciclo di vita di un motore elettrico riguarda il consumo energetico. Questo dimostra l'importanza dell'efficienza complessiva rispetto al costo iniziale di acquisto, in termini di costo totale di proprietà (TCO). La progettazione delle catene cinematiche moderne richiede conoscenze e competenze specialistiche che consentano di creare un prodotto che offra efficienza, uniformità di funzionamento e bassa rumorosità, nonché la massima affidabilità. Tuttavia, è possibile ottenere ulteriori vantaggi da una progettazione eseguita a regola d'arte facendo in modo che la catena cinematica sia correttamente integrata nell'applicazione."
I motori asincroni originali (ASM) installati nel processo oleochimico erano stati progettati come Ex d (antideflagranti) e adatti al funzionamento in Zona 1. Uno studio dettagliato a cura dei tecnici Bauer aveva evidenziato che le nuove apparecchiature potevano essere considerate Ex e (maggiore sicurezza), soddisfacendo nel contempo i requisiti richiesti per il funzionamento in Zona 1. La proposta finale presentata all'azienda oleochimica evidenziava notevoli risparmi sui costi iniziali di acquisto dei motoriduttori, nonché costi di esercizio notevolmente ridotti.
Tutto ciò, unito all'esperienza dei tecnici Bauer nel completamento della costruzione e dell'installazione delle nuove apparecchiature, è stato più che sufficiente per firmare l'accordo. Fondamentalmente, Bauer Gear Motor offre soluzioni di alta qualità, ben progettate e soprattutto affidabili ed efficienti, con una grande reattività in termini di ingegneria, prototipazione e tempi di consegna, nonché un'estesa rete di vendita ed assistenza che garantisce contatti a livello locale e il supporto ovunque nel mondo si trovi l'applicazione finale. La progettazione e produzione di motori antideflagranti determina spesso l'aumento delle relative dimensioni e del peso. Il progetto e l'ingegnerizzazione di Bauer hanno incorporato tecnologie di risparmio energetico nonché l'ulteriore protezione richiesta, minimizzando nel contempo l'ingombro del motore.
Confrontare la dimensione del telaio degli ASM di omologazione analoga IE3 ai PMSM di Bauer fino ai modelli da 11 kW mostra che i modelli Bauer hanno dimensioni o pari agli ASM equivalenti o addirittura inferiori di una misura di telaio. Questo ottimizza le possibilità di integrazione per questa gamma di motori e garantisce una maggiore potenza e coppia rispetto ad un motore con telaio di pari dimensioni. La soluzione proposta era basata sulla serie PMSM, che è una gamma di motori ecologici con rotori progettati per la massima efficienza; questi si avvalgono di magneti permanenti incorporati ricavati da metalli rari, anziché della classica gabbia di scoiattolo presente in gran parte dei motori a induzione a bassa tensione. La progettazione dei PMSM offre diversi vantaggi di grande importanza. Riduce le perdite termiche dal rotore del 100%, le perdite totali di circa il 25% e aumenta l'efficienza totale del 10% o più, rispetto ai motori convenzionali più efficienti.
Per l'utilizzatore di un motore PMSM, queste prestazioni migliorate si traducono in un costo totale di proprietà inferiore, in riduzioni delle emissioni di CO2 e in risparmi continuativi che ammortizzano i futuri aumenti dei costi energetici. La soluzione prescelta è stata abbinata alla serie BG di motoriduttori elicoidali Bauer, che offre valori di coppia fino a 18.500 Nm con alte velocità in uscita. I motori possono essere facilmente integrati con un inverter, ad esempio il Danfoss FC-302, per garantire che le velocità richieste in ciascuna fase del processo di miscelazione vengano mantenute. I motori sono progettati con grado di protezione fino a IP66 e il cambio del lubrificante è richiesto solo ogni 15.000 ore di funzionamento, un valore ottimale per un'applicazione dove l'affidabilità è fondamentale. Queste caratteristiche contribuiscono inoltre a ridurre i costi di manutenzione associati all'applicazione. Spesso, i produttori di motori speciali come questi specificano un inverter particolare che deve essere installato come parte integrante dell'applicazione.
Bauer non impone alcuna restrizione di questo tipo: preferisce sia il cliente a scegliere l'inverter più adatto alla situazione. Ciò consente ai responsabili di manutenzione di ottimizzare le scorte di ricambi e di evitare la formazione tecnica aggiuntiva del personale per un nuovo inverter. Le applicazioni utilizzabili nelle aree a rischio di esplosione sono attualmente esenti dalle normative UE riguardanti l'efficienza energetica minima, poiché, ovviamente, la protezione dalle esplosioni ha la precedenza rispetto al risparmio energetico. Questo è uno svantaggio in termini di miglioramento dell'efficienza complessiva delle strutture per le industrie come quella petrolchimica, petrolifera e del gas o quella mineraria. Ecco perché Bauer ha sviluppato il primo motoriduttore PMSM IE4 antideflagrante, che offre gli stessi livelli di efficienza energetica degli altri prodotti della sua gamma, nonché l'omologazione ATEX per le Zone 1 e 21.
Bauer offre in termini di qualità e affidabilità i vantaggi di un prodotto tedesco, su un'ampia gamma di motoriduttori: unità elicoidali, coniche, montate sull'albero, a vite senza fine, per monorotaia sopraelevata e a inverter (incluse le opzioni IE4) per applicazioni generiche, più le unità omologate ATEX da utilizzare in ambienti pericolosi. Gli operatori nel settore chimico non sono più obbligati ad accettare compromessi in termini di efficienza energetica a causa delle applicazioni che richiedono apparecchiature omologate ATEX.
