2026/09/10
Un impianto comunale di trattamento acque faceva funzionare i suoi soffianti di aerazione con motori IE2 comandati da inverter di frequenza; la portata oscillava dal 40% al 100% in base alle variazioni del carico nel bacino durante la giornata. L’ingegnere dell’impianto ha misurato la potenza assorbita dal soffiante e ha riscontrato che i vecchi motori scendevano a malapena all’80% della loro efficienza nominale nella fascia di carico basso, quindi per la maggior parte della giornata gli apparecchi operavano nella loro fascia peggiore. Dopo aver sostituito i motori con modelli ad efficienza IE4/IE5, mantenendo gli stessi inverter, la curva di efficienza a carico parziale è rimasta piatta e il consumo mensile di kWh è diminuito in modo evidente, confermato dal contatore sulla bolletta.
Una pompa o un ventilatore raramente funzionano nel punto nominale, e un motore standard tarato su quel singolo punto perde efficienza in tutti gli altri punti di funzionamento. Un motore ad efficienza IE4/IE5 è progettato in modo che le perdite rimangano basse sull’intero campo di lavoro, il che è fondamentale quando il carico non si stabilizza mai. L’impianto che misura soltanto la potenza nominale trascura i reali risparmi, perché il punto di esercizio è dove si spende effettivamente denaro in ogni turno.
Un motore asincrono convenzionale presenta perdite di magnetizzazione fisse, indipendentemente dal fatto che stia movimentando aria o sia in folle; quindi, al diminuire del carico, tali perdite rappresentano una percentuale maggiore rispetto all’uscita ridotta. Un motore ad efficienza IE4/IE5 utilizza magneti permanenti o una struttura a riluttanza che elimina gran parte di quella perdita costante, mantenendo così alta l’efficienza a partire da metà carico in su. La differenza è massima proprio nel campo di carico in cui la maggior parte degli impianti fa effettivamente funzionare le proprie macchine.
La curva piatta è l'obiettivo principale e deriva dalla progettazione della macchina, non solo dal motore di trazione. Un motore ad efficienza IE4/IE5 abbinato a un inverter (VFD) raggiunge il risultato ottimale quando entrambi sono valutati come un sistema integrato, non come componenti separati sul foglio delle specifiche tecniche.
Le classi di efficienza IE4/IE5 per motori secondo la norma IEC 60034-30-1 si ottengono mediante lamine a basse perdite, un raffreddamento migliorato e rotori a magneti permanenti o a riluttanza che riducono le perdite nel rotore quasi a zero. Un motore ad efficienza IE4/IE5 realizzato in questo modo mantiene costante il proprio rendimento, poiché le perdite interne residue sono minime e non aumentano significativamente al variare del regime di rotazione. Questa progettazione sostituisce parte del rame con magneti, i quali non dissipano energia a carico parziale.
Un VFD regola la velocità in base alla richiesta, ma se il motore collegato perde efficienza a carico parziale, il sistema continua a sprecare energia. Un motore ad alta efficienza IE4/IE5 mantiene costante il proprio rendimento su tutta la gamma di velocità, quindi il variatore e il motore insieme garantiscono i risparmi promessi dalla targhetta. Specificare entrambi secondo uno standard di sistema evita di acquistare un motore premium perdendo poi i vantaggi con un variatore scadente che perde efficienza sotto carico.
Un motore ad alta efficienza IE4/IE5 deve essere valutato secondo gli stessi codici di efficienza applicabili a qualsiasi motore, mentre il sistema circostante deve conformarsi allo standard per variatori. Il foglio di dati tecnici e la classe del sistema sono gli elementi che resistono a un audit in fabbrica e soddisfano i requisiti della documentazione d’acquisto.
La norma IEC 60034-30-1 definisce le classi IE1–IE5 in base al livello di perdita; un motore ad efficienza IE4/IE5 si colloca al vertice della scala. La classe viene misurata in diversi punti di carico, motivo per cui il comportamento a carico parziale è documentato, non ipotizzato dal fornitore. L’impianto utilizza tale classe per confrontare le unità su basi equivalenti nell’intero intervallo di funzionamento effettivo.
La norma IEC 61800-9-2 valuta motore e azionamento come sistema unico: questo valore è quello rilevante per carichi variabili. Un motore ad efficienza IE4/IE5 abbinato a un azionamento conforme ottiene una classe di efficienza di sistema che il motore da solo non potrebbe mai raggiungere. La norma impedisce all’impianto di attribuire un risparmio energetico al motore, se tale risparmio viene poi annullato dalle perdite introdotte dall’azionamento sul campo.
La selezione parte dal profilo di carico, non dal catalogo, poiché la forma del ciclo operativo determina il ritorno dell’investimento. Un motore ad efficienza IE4/IE5 offre il ritorno più rapido laddove il carico varia frequentemente e le ore di funzionamento in linea sono elevate.
Registrare il carico in funzione del tempo per una settimana, quindi dimensionare il motore ad efficienza IE4/IE5 sulla fascia di carico che effettivamente sosterrà, non sul picco che raggiunge raramente. Un motore sovradimensionato opera in una zona a bassa efficienza, mentre un motore correttamente dimensionato opera nella parte piatta della sua curva di rendimento. L’impianto recupera il sovrapprezzo grazie alle ore giornaliere in cui il motore opera lontano dal carico pieno.
Mettere in servizio l’inverter secondo la potenza nominale del motore, quindi registrare l’andamento della potenza nei punti di carico e confrontarlo con il valore di riferimento. Un motore ad efficienza IE4/IE5 deve mantenere il proprio rendimento misurato sul campo, non solo sui dati riportati sul foglio tecnico del produttore. Enneng Motor fornisce i dati sulle perdite a carico parziale, così che l’impianto possa verificare la curva prima dell’accettazione definitiva e monitorarla successivamente, dopo la messa in servizio, direttamente sul campo.
Prima di specificare, l'impianto dovrebbe anche valutare le impostazioni del variatore di frequenza, poiché un VFD mal regolato può annullare il vantaggio di efficienza dei motori IE4/IE5 a causa di ulteriori perdite armoniche. La messa in servizio del variatore alla tensione di flusso nominale e alla frequenza di commutazione del motore mantiene il rotore fresco e la curva di efficienza piatta su tutta la gamma di velocità. Un motore IE4/IE5 trae inoltre vantaggio da un misuratore di registrazione installato sul quadro, in modo che i risparmi a carico parziale siano visibili mese dopo mese, anziché essere semplicemente dichiarati una volta all’acquisto. L’impianto che chiude il ciclo tra misurazione e regolazione recupera il sovrapprezzo più rapidamente nei casi in cui il profilo di carico non è mai costante.
Il motore IE4/IE5 elimina gran parte delle perdite fisse di magnetizzazione grazie a rotori a magneti permanenti o a riluttanza, per cui l’efficienza rimane elevata anche al diminuire del carico. Un motore standard dissipa una quota costante di perdite dovuta alla corrente a vuoto, la quale diventa percentualmente sempre più rilevante a bassa potenza erogata. È questa curva piatta a rendere conveniente la classe premium negli impianti con carichi fortemente variabili.
Un inverter non è strettamente necessario, ma il motore ad alta efficienza IE4/IE5 raggiunge il suo massimo potenziale quando la velocità corrisponde alla domanda. Senza inverter, il motore supera comunque un’unità IE2 nel punto nominale, ma il vantaggio a carico parziale va perso. L’accoppiamento di entrambi secondo la norma IEC 61800-9-2 consente di realizzare il risparmio di sistema indicato sulla targhetta.
La norma IEC 60034-30-1 definisce le classi IE in base alle perdite misurate in diversi punti di carico, quindi il valore a carico parziale viene testato, non stimato. Un motore ad alta efficienza IE4/IE5 riporta una classe sul suo foglio dati che l’impianto può verificare. Dati di prova indipendenti tutelano l’acquirente da un’etichetta che appare favorevole solo al carico pieno.
L'eccessivo dimensionamento di solito nuoce. Un motore di dimensioni superiori a quelle effettivamente necessarie funziona in una zona a bassa efficienza, e un motore ad alta efficienza IE4/IE5 perde qui il proprio vantaggio. Dimensionare correttamente in base al profilo di carico mantiene l'unità nella sua zona di rendimento costante, dove si realizzano i risparmi. Misurare innanzitutto il carico, quindi scegliere la taglia.
I carichi che variano nel corso della giornata e funzionano per molte ore, come ventilatori, pompe e compressori soggetti a domanda variabile, ne traggono il massimo vantaggio. Un motore ad alta efficienza IE4/IE5 mantiene elevati livelli di rendimento anche durante tali variazioni, pertanto la riduzione dei kWh si riflette sulla bolletta mensile. Nei casi di carico costante a pieno regime, il beneficio a carico parziale è minore, ma si ottiene comunque un vantaggio grazie alle minori perdite.
Il tempo di ritorno dipende dal fattore di carico e dalla tariffa elettrica, ed è spesso di pochi anni nei casi in cui le ore di funzionamento sono elevate e il carico presenta forti variazioni. L'accoppiamento di un motore ad alta efficienza IE4/IE5 con un azionamento a frequenza variabile (VFD) lo riduce ulteriormente grazie al miglioramento dell'efficienza complessiva del sistema. L'impianto dovrebbe classificare i candidati in base al risparmio misurato secondo la norma IEC 60034-30-1, anziché esclusivamente in base alla classe di efficienza.
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