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Il confronto energetico tra pompe a cilindrata fissa e a cilindrata variabile ha senso solo se si specifica il ciclo di lavoro — ossia la percentuale di tempo in cui la macchina funziona a pieno carico rispetto al carico parziale. Con un fattore di carico del 100%, una pompa a pistoni a cilindrata fissa di alta qualità (efficienza volumetrica 95–97%) è spesso più efficiente di una pompa a cilindrata variabile nelle stesse condizioni, poiché quest’ultima comporta ulteriori perdite dovute al suo meccanismo di regolazione della cilindrata. Il vantaggio della pompa a cilindrata variabile si manifesta a fattori di carico parziale inferiori al 70% e aumenta sensibilmente all’aumentare della frazione di carico parziale. Una macchina industriale che funziona con un carico medio del 35% per il 70% del tempo di esercizio mostrerà risparmi energetici radicalmente diversi rispetto a una pressa che opera al 95% del carico per il 90% del proprio ciclo.
Il calcolo del punto di incrocio: a Danfoss Una pompa variabile della serie 45, funzionante al 35% della sua cilindrata nominale, assorbe circa il 38–42% della potenza assorbita a pieno carico. Una pompa fissa equivalente, funzionante al 35% del carico con una valvola di scarico a pressione, assorbe invece il 52–58% della potenza a pieno carico — l’eccesso viene dissipato sotto forma di calore attraverso il percorso di scarico. Questo divario del 10–16% a un carico del 35%, moltiplicato per le ore di funzionamento in cui prevale il carico parziale, determina il risparmio energetico. In una macchina che opera 2.000 ore all’anno con un fattore di carico medio del 40%, la pompa variabile consente un risparmio annuo di 850–1.400 kWh rispetto a una pompa fissa della stessa classe di portata — pari a un risparmio di 85–180 USD/anno sui costi elettrici ai prezzi industriali europei e a una riduzione annua delle emissioni di CO₂ di 380–630 kg.
Confronto del consumo energetico: fisso vs variabile a diversi fattori di carico
Fattore di carico (% della portata massima) |
Assorbimento di potenza della pompa fissa |
Assorbimento di potenza della pompa variabile |
Risparmio della pompa variabile |
carico al 100% — richiesta di portata massima |
100% della potenza assorbita nominale |
102–104% — meccanismo di controllo variabile che aggiunge un piccolo sovraccarico |
Pompa fissa leggermente migliore a carico pieno — quella variabile aggiunge il 2–4% |
carico al 70% — domanda parziale moderata |
73–78% — perdite dovute allo scarico di sicurezza o alla strozzatura |
72–75% — cilindrata adattata alla domanda al 70% |
La soluzione variabile consente un risparmio dell’1–5% al 70% di carico — qui emerge un vantaggio marginale |
carico al 50% — metà della domanda (comune nel settore agricolo) |
58–64% — perdita significativa dovuta allo scarico |
51–55% — cilindrata al 50% con perdite di controllo minime |
La soluzione variabile consente un risparmio del 7–12% al 50% di carico — il vantaggio è chiaramente positivo |
carico del 35% — funzionamento di riserva a basso carico o a bassa velocità |
52–58% — la maggior parte dell’energia in ingresso viene dissipata sotto forma di calore tramite la valvola di sicurezza |
36–42% — la cilindrata è proporzionale alla richiesta |
La regolazione variabile consente un risparmio del 14–20% al 35% di carico — intervallo di risparmio prevalente |
carico del 20% — funzionamento quasi a regime di minimo con richiesta minima |
48–54% — pompa in rotazione a pieno regime, quasi tutta l’energia va sotto forma di calore |
21–26% — cilindrata prossima al valore minimo di arresto |
La regolazione variabile consente un risparmio del 26–32% al 20% di carico — intervallo di maggiore incidenza |
Per macchine che funzionano al di sopra dell’85% del carico per più dell’80% del tempo operativo — ad esempio certe presse idrauliche e compattatori — il periodo di recupero della pompa a portata variabile supera i 5–7 anni e una pompa fissa ad alta efficienza rappresenta un investimento migliore. Per le mietitrebbie agricole, gli escavatori e le macchine industriali con profili di carico fortemente variabili, il periodo di recupero della pompa a portata variabile è tipicamente compreso tra 18 e 36 mesi, ai prezzi attuali dell’energia in Europa. HOVOO fornisce componenti di servizio per pompe a cilindrata variabile e kit di Sigillatura per Danfoss le piattaforme Serie 45 e H1 per mantenere l’efficienza che giustifica l’investimento. Riferimenti completi su hovooseal.com.
