Soluzioni innovative di efficientamento energetico negli impianti di sollevamento - Ing. Domenico Santoro - Xylem
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Soluzioni innovative di efficientamento energetico negli impianti di sollevamento Ing. Domenico Santoro - Xylem
Life Cycle Costs (LCC)
Life Cycle Costs (LCC) • • • • • •
Life Cycle Costs (LCC) • • • • •
Life Cycle Costs (LCC) • • • •
Life Cycle Costs (LCC) • •
Life Cycle Costs (LCC) • • •
Life Cycle Costs (LCC) • •
Life Cycle Costs (LCC) • •
Life Cycle Costs (LCC) • •
Life Cycle Costs (LCC)
La riduzione della velocità di rotazione può creare problemi di intasamento nella girante della pompa. La pressione del fluido può essere insufficiente ad aprire completamente le valvole di non ritorno La riduzione di velocità del fluido nella tubazione di mandata può creare problemi di sedimentazione. Difficoltà di implementazione dei parametri e delle logiche di funzionamento 20
Costi energetici
COSTI DI
SMALTIMENTO
COSTI DI
MANUTENZIONE
COSTI DI
SMALTIMENTO
€
COSTI DI
MANUTENZIONE
COSTI
ENERGETICI
COSTI
ENERGETICI
INVESTMENTO INVESTMENTO
VELOCITA’
VELOCITA’
VARIABILE
FISSA
(con Inverter)Apertura
Muro smorzatore
Setto intermedio Divisorio
Riempimento Luci guida
inclinato vano
posteriore
Deflettore di flusso Fondo inclinato
Realisticamente non è sempre possibile realizzare un’opera civile
ottimale, ma si consiglia di implementare almeno il muro smorzatore e i
fondi inclinati .Fenomeni idraulici sfavorevoli Eccessiva turbolenza • Perdita di efficienza • Riduzione delle prestazioni • Cavitazione • Vibrazioni • Sovraccarichi del motore Irregolare distribuzione delle velocità nell’aspirazione delle pompe • Rumore e vibrazioni • Usura dei cuscinetti • Pressione pulsante • Perdita di efficienza
Fenomeni idraulici sfavorevoli Aspirazione di aria • Riduzione di efficienza • Rumore e vibrazioni • Carichi sbilanciati • Soluzioni • Muri smorzatori • Riduzione turbolenza
Fenomeni idraulici sfavorevoli Vortici • Depressioni • Cavitazione • Carichi sbilanciati • Rumore e vibrazioni • Danni fisici alla pompa Soluzioni • Distanza dal fondo • Distanza dalle pareti • Sommergenza
Sedimentazione sul fondo
•Pulizie periodiche costose
• Bloccaggi delle pompe
• Cattivi odori
Modifica della geometria
della vasca e ricomparsa
fenomeni idraulici
sfavorevoli
Presenza di sabbia = Abrasione
Perdita di efficienza per usuraSostanze flottanti Grassi e solidi flottanti • Formazione di crostoni superficiali • Blocco dei regolatori di livello • Interferenze con sonde livello ad ultrasuoni Che provocano: • Pulizie periodiche costose • Mancata attivazione pompe (sversamento dei liquami) • Intasamento delle pompe • Cattivi odori
Potenza Q ( lt/sec) * H (metri)
___________________ = (kW)
Rendimento assorbita =
Elettrico dalla rete 102 * TOT .
elet. TOT . = idr. * elet.
Potenza Max. potenza
nominale = trasferita = (kW)
motore all’albero
Potenza Q ( lt/sec) * H (metri)
_______________ = (kW)
trasferita =
all’albero
102 * idr.
Potenza Q ( lt/sec) * H (metri)
_______________ = (kW)
trasferita =
Rendimento
Idraulico idr. al liquido 102
35La IE4 Super-Premium Efficiency e IE5 Ultraprimium Efficiency è ora definita in questo standard per motori 50 Hz 4-poli in accordo alla IEC 60034-30-1:2014 36
Motore ad induzione LSPM PMSM
Classico a gabbia di Motore a magneti Motore a magneti
scoiattolo permanenti ma con permanenti
avvio in linea
Si tratta in pratica di motori ibridi con una particolare tecnologia che ne permette il
funzionamento asincrono ad induzione nelle fasi di partenza e di accelerazione, mentre
quando la rotazione raggiunge la velocità necessaria, avviene la conversione
automatica in funzionamento sincrono a magneti permanenti.
37Rendimenti idraulici tipici, in acqua pulita, nel punto di miglior rendimento : . Girante a vortice 45 % . Girante monocanale 68 % . Girante bicanale 78 % . Girante N 80 % 38
Ostruzione e bloccaggio pompe • Avaria delle pompe • Aumento dell’energia energia assorbita e dei costi energetici • Aumento degli interventi di service e manutenzione
Gli oggetti filamentosi tendono ad impigliarsi nei tipi di girante tradizionali,
nonostante il passaggio libero sia ampio.
Come illustrato di seguito, il problema principale è il bordo d'entrata delle pale
della girante. Tutti i design tradizionali delle giranti presentano uno o più bordi
d'attacco.
Figura A: Accumulo in una Figura B: Accumulo in una
girante monocanale girante monocanale
Figura C: Accumulo in una Figura D: Accumulo in una
girante a vortice girante a vorticeTecnologia N – esempio girante autopulente
Girante bipalare
autopulente
Dente di guida
Scanalatura di espulsione
Un design autopulente all'avanguardia, con bordi d'ingresso curvati ed una
scanalatura in rilievo, si è dimostrato la soluzione ideale della maggior parte dei
problemi di intasamento.
41Mantenimento dell’alto rendimento
L’auto-pulizia fa risparmiare denaro
A. Pompa convenzionale a B. Pompa convenzionale a C. Pompa N a
funzionamento continuo funzionamento intermittente funzionamento continuo
Rendimento idraulico
Rendimento
Mantenimento dell’alto
rendimento
Consumo energetico
Tempo Tempo TempoSistema Inverter
Sistema di Regolazione Sistema di Regolazione
•Calcolo Energia Specifica minima •Livello / Pressione / Portata
costante
Funzioni specifiche Funzioni specifiche
•Pulizia tubi, pozzetto, girante, •Solo pulizia girante su modelli più
protezione pompa evoluti
Facilità di programmazione e Facilità di programmazione e
avviamento avviamento
•Tutto impostato, con pochissimi •Lavoro di programmazione lungo e
parametri eventualmente da specifico (oltre 50 parametri)
modificareEnergia H kWh Volume
Es [ 3 ]
Volume t m
t = rendimento totale (motore + pompa)
L’energia specifica è la grandezza fisica che
definisce quanto lavoro deve essere fatto per
spostare un volume. Nel nostro caso si tratta
dell’energia elettrica necessaria per spostare un Volume
metrocubo d’acqua da una quota iniziale ad una
quota finale.Riduzione energia
0.7
0.6
0.5
0.4
kwh/m3
Ciclo 1
0.3
Ciclo 2
0.2
Ciclo 3
0.1
0
0
VelocitàRiduzione energia
0.7
0.6
0.5
0.4
Ciclo 2
Ciclo 3
kwh/m3
0.3 Ciclo 1
0.2
0.1
0
0
VelocitàIl primo sistema di pompaggio per fognatura
con intelligenza integrata
Intelligenza integrata
Motore a magneti permanenti
Idraulca N ultima generazione
47Performance aumentata fuori dal BEP
1. Più prevalenza alla chiusura della curva
2. Più portata verso la fine della curva
3. Migliori margini di funzionamento in caso di errori di
progettazione e cambi di progetto
H
Curva Convenzionale
Curva di Concertor
Range di extra performance
QPassaggio al campo di prestazioni
Passaggio da tante curve di funzionamento ad un unico campo di
prestazioni
Head Head
462 – 3,1 kW
Flow Flow
NP
Concertor
3102Pulizia tubazioni COME FUNZIONA: RISULTATI: La pompa, ad ogni inizio ciclo si Elimina i fenomeni di attiva alla velocità massima, sedimentazione nelle garantendo il flussaggio delle tubazioni,tipica degli azionamenti tubazioni ad inverter tradizionali
Pulizia pozzo
COME FUNZIONA:
A intervalli regolari il sistema Pozzo senza
tiene in marcia la pompa fino sistema di pulizia
allo svuotamento quasi totale
del pozzo.
VALORE PER IL CLIENTE
Pozzo con
- MANUTENZIONE RIDOTTA - sistema di pulizia
Minor sedimentazione nel pozzo
riduce gli odori, impedisce
l’intasamento delle pompe e
dei misuratori di livello, allunga
Livello di avvio
i cicli di manutenzione
programmata.
Livello normale di arresto
Livello di arresto con
ciclo pulizia58
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