Compressore d'aria VSD: fa risparmiare energia nel suo impianto?

Un compressore d'aria a velocità variabile (VSD) fa risparmiare energia quando la domanda d'aria di un impianto sale e scende. Secondo le prove condotte da EMAX, i compressori a vite cabinati PM VSD della gamma EMAX consentono un risparmio energetico del 30–60 % rispetto a un'unità equivalente a velocità fissa, a seconda del regime di carico. A pieno carico pressoché costante il risparmio viene meno: è quindi il profilo di carico a decidere se un VSD si ripaga.

Dove un compressore a velocità fissa spreca energia

Un compressore a vite a velocità fissa fa girare il motore a una sola velocità e regola l'erogazione alternando funzionamento a carico e a vuoto. Quando la domanda cala passa a vuoto, e una macchina a vuoto assorbe comunque una quota non trascurabile della potenza di pieno carico senza erogare aria. In un impianto in cui la domanda varia nel corso della giornata, quei minuti a vuoto si accumulano in bolletta.

Un azionamento a velocità variabile adegua minuto per minuto la velocità del motore alla domanda, così il compressore eroga all'incirca la quantità d'aria che l'impianto sta consumando. Sulla linea di compressori cabinati EMAX PM VSD l'inverter mantiene costante la pressione di mandata e l'avviamento graduale (soft start) limita la corrente di spunto.

Il motore a magneti permanenti aggiunge un secondo vantaggio. Motore e gruppo vite condividono un unico albero, senza giunto né riduttore, e quindi senza perdite di trasmissione. Inoltre un motore a magneti permanenti mantiene il proprio rendimento ai carichi parziali meglio di un motore asincrono standard, ed è proprio a carico parziale che un VSD lavora per la maggior parte del tempo.

Perché il risparmio è un intervallo: 30–60 % a seconda del regime di carico

La condizione fa parte del dato. Il punto dell'intervallo in cui si colloca un impianto dipende da quanto varia la sua domanda e da quanto è basso il suo carico medio:

• Ampie oscillazioni della domanda, carico medio basso. Questi impianti si collocano nella parte alta dell'intervallo. Fonti tipiche di domanda variabile: turni in cui l'attività sale e scende, utensili di tipo diverso, linee alimentari e delle bevande con picchi e periodi di inattività.
• Un normale ciclo di lavoro da officina, con un carico medio di circa il 60 %. È il limite inferiore dell'intervallo, circa il 30 %, cioè il valore che il calcolatore TCO di EMAX restituisce con quel carico.
• Pieno carico pressoché costante, giorno e notte. Il risparmio tende a zero e le perdite proprie dell'inverter possono rendere un VSD leggermente meno efficiente di una macchina a velocità fissa ben dimensionata.

Come leggere il profilo di carico e fare i conti

Prima di confrontare le macchine conviene raccogliere quattro informazioni sull'impianto, che si tratti della propria attività o di quella di un cliente:

• Fattore di carico medio. La domanda d'aria media espressa come quota della portata di targa del compressore. Nel calcolatore è l'unico dato di input che modifica la percentuale di risparmio.
• Ore di funzionamento. Ore al giorno e giorni all'anno. Sono queste a determinare quanto vale, in denaro, quella percentuale.
• Andamento della domanda. Un unico processo stabile, oppure turni, pause e fine settimana? Più la domanda varia, più la velocità variabile rende.
• Tariffa elettrica. Il costo per kWh riportato sulla bolletta effettiva, non una media regionale.

Una macchina a velocità fissa già installata che registra le ore di marcia e le ore a carico dà una prima indicazione del profilo di carico; un rilievo della domanda con registrazione dei dati su una settimana rappresentativa ne fornisce una più affidabile.

Il calcolatore TCO di EMAX confronta poi un PM VSD con un'unità a velocità fissa con regolazione carico/vuoto e stima il costo energetico di ciascuno, con un orizzonte predefinito di cinque anni. Le sue formule si basano sui CAGI Performance Verification Datasheets, sui benchmark US DOE Better Plants e sulle linee guida della Compressed Air Challenge. I dati di input sono la potenza in HP, il fattore di carico, le ore al giorno, i giorni all'anno e una tariffa in USD, EUR, AUD, NZD o CNY. Le sue tre preimpostazioni di carico mostrano quanto il fattore di carico pesi sul risultato:

• Variabile, carico al 40 %: risparmio del 38,5 %.
• Tipico, carico al 60 %: 29,8 %.
• Alto, carico al 90 %: 7,3 %.

Al 100 % di carico il calcolatore mostra un risparmio leggermente negativo, invece di nasconderlo. L'intervallo del 30–60 % deriva dalle prove condotte da EMAX; i risultati del calcolatore sono stime per una valutazione preliminare. Perdite d'aria, cadute di pressione nelle tubazioni, capacità del serbatoio, temperatura ambiente e pressione impostata incidono tutte sul risultato reale: qualsiasi stima fatta a tavolino va quindi confermata con un sopralluogo.

Quando conviene la velocità fissa

Un impianto che lavora con un unico processo costante, a pieno carico o quasi, turno dopo turno, lascia alla velocità variabile poca variazione di domanda da sfruttare. In quel caso una macchina a velocità fissa correttamente dimensionata può essere la scelta più conveniente. La linea EMAX di compressori a vite cabinati a velocità fissa copre 7,5–250 HP ed è pensata per gli impianti che consumano aria compressa in modo continuo e a portata costante: regolazione a velocità fissa senza inverter a bordo, radiatore maggiorato e serbatoio dell'olio di grande capacità per il servizio continuo, giorno e notte.

Si parte dalla curva di domanda dell'impianto. Una volta messa nero su bianco, la scelta dell'azionamento di solito viene da sé.

Dati chiave

• Risparmio energetico della linea cabinata PM VSD: 30–60 % rispetto a un'unità equivalente a velocità fissa, a seconda del regime di carico, secondo le prove condotte da EMAX. A pieno carico pressoché costante il risparmio viene meno.
• Con un carico medio tipico del 60 % il risparmio è di circa il 30 %, il limite inferiore dell'intervallo (29,8 % nel calcolatore TCO di EMAX).
• La gamma cabinata PM VSD comprende 12 modelli, dal TSC-5.5PV (5,5 HP / 4 kW, eroga 0,48 m³/min) al TSC-100PV (100 HP / 75 kW, eroga 11,45 m³/min), tutti a 10 bar (1,0 MPa), con 13 bar su richiesta.
• Taglie più richieste: TSC-30PV (30 HP / 22 kW, eroga 2,91 m³/min), TSC-50PV (50 HP / 37 kW, eroga 5,15 m³/min) e TSC-100PV.
• Motore a magneti permanenti IE4, controllo a inverter che mantiene costante la pressione di mandata e avviamento graduale (soft start).
• Recipiente a pressione certificato AS1210 di serie. AS1210 è un'approvazione per serbatoi d'aria (recipienti a pressione): copre il serbatoio, non il gruppo vite né il compressore completo. La gamma a vite reca la marcatura CE in base a una dichiarazione di conformità.
• Predisposizione AirSmart IoT tramite RS485: in fase pilota in Nuova Zelanda, rollout nel 2026.

FAQ

Quanta energia fa risparmiare un compressore d'aria VSD?

Secondo le prove condotte da EMAX, i compressori a vite cabinati PM VSD della gamma EMAX consentono un risparmio energetico del 30–60 % rispetto a un'unità equivalente a velocità fissa, a seconda del regime di carico. Gli impianti con ampie oscillazioni della domanda e un carico medio basso si collocano nella parte alta dell'intervallo; un'officina tipica con un carico medio di circa il 60 % si colloca sul limite inferiore, circa il 30 %.

Un compressore VSD conviene se il mio impianto lavora a pieno carico tutto il giorno?

Di solito no. A pieno carico pressoché costante la velocità variabile ha poca variazione di domanda da sfruttare, e le perdite proprie dell'inverter possono rendere un VSD leggermente meno efficiente di una macchina a velocità fissa correttamente dimensionata.

Come si ricava il fattore di carico medio di un impianto?

Il fattore di carico medio è la domanda d'aria media divisa per la portata di targa del compressore. Se una macchina a velocità fissa già installata registra le ore di marcia e le ore a carico, il confronto tra i due valori dà una prima indicazione; un rilievo della domanda con registrazione dei dati su una settimana rappresentativa ne fornisce una più affidabile.

Che differenza c'è tra un PM VSD e un VSD standard?

Un PM VSD abbina la velocità variabile a un motore a magneti permanenti. Sulla linea cabinata EMAX PM VSD motore e gruppo vite condividono un unico albero, quindi non ci sono perdite dovute a giunto o riduttore, e un motore a magneti permanenti mantiene il proprio rendimento ai carichi parziali meglio di un motore asincrono standard.

Inserisca ore di funzionamento, tariffa e carico medio di un impianto nel calcolatore TCO e legga la guida ai compressori a vite PM VSD per il quadro energetico completo. Potenza, portata e pressione di tutti e 12 i modelli sono riportate nella pagina della serie di compressori a vite cabinati PM VSD, mentre numeri e ambito dei certificati si trovano nella pagina delle certificazioni. EMAX POWER è un marchio e un esportatore di compressori d'aria con sede a Shanghai, che dal 2001 rifornisce distributori e importatori in oltre 30 paesi. Per dimensionare un PM VSD su un profilo di domanda reale, contatti il team tecnico di EMAX.