Uno dei fattori chiave per il successo nella diffusione di qualsiasi tecnologia è la standardizzazione e la garanzia dell’interoperabilità tra le varie forme della sua attuazione; a questo scopo risulta quindi utile porre in essere una verifica di conformità. Nel contesto dei motori elettrici, la serie di norme CEI EN 60034 gioca un ruolo fondamentale. I motori elettrici rappresentano circa il 45% del consumo elettrico globale, rendendo l'efficienza energetica una priorità assoluta per le normative moderne.
Contesto Normativo e Direttiva Ecodesign
Per affrontare la sfida del consumo energetico globale e garantire un utilizzo più efficiente delle risorse energetiche, l’Unione Europea ha introdotto una serie di normative obbligatorie, sempre più articolate, che regolano la progettazione, la produzione e l’immissione sul mercato dei motori elettrici. La direttiva Ecodesign, anche nota come ErP (Energy related Products), è stata introdotta proprio a questo scopo. Essa non impone solo limiti e vincoli, ma rappresenta anche uno strumento strategico per accompagnare le imprese nella transizione ecologica, stimolando l’innovazione e favorendo l’evoluzione del mercato verso prodotti più duraturi ed efficaci.
Quando introdotta, la normativa Ecodesign si applicava esclusivamente ai motori trifase compresi tra 0,75 e 375 kW, utilizzati a frequenza fissa. Attualmente, il Regolamento UE 2019/1781 rappresenta l’aggiornamento più recente e strutturato dei requisiti relativi all’efficienza dei motori elettrici.
Eccezioni alla Direttiva Ecodesign
Esistono alcune eccezioni specifiche all'applicazione della direttiva Ecodesign, come ad esempio i motori completamente immersi in liquidi.
La Norma CEI EN 60034-1: Tipi di Servizio
La normativa CEI EN 60034-1 e la norma internazionale IEC 60034-1 definiscono dieci tipi di servizio fondamentali. Questi sono cruciali per il dimensionamento adeguato del motore in base al suo funzionamento previsto. L'applicazione di queste definizioni permette di classificare il funzionamento del motore, influenzando direttamente la sua progettazione e selezione.
Lo sviluppo di motori elettrici ad elevate prestazioni - Seconda Puntata
- S1 Servizio continuo: Funzionamento a carico costante di durata sufficiente per permettere alla macchina il raggiungimento dell’equilibrio termico.
- S2 Servizio di durata limitata: Funzionamento a carico costante per un periodo di tempo determinato, inferiore a quello richiesto per raggiungere l’equilibrio termico, seguito da un periodo di riposo di durata sufficiente a ristabilire l’uguaglianza fra le temperature della macchina e quella del fluido di raffreddamento, con tolleranza di 2°C.
- S3 Servizio intermittente periodico: Sequenza di cicli di funzionamento identici, ciascuno comprendente un periodo di funzionamento a carico costante ed uno di riposo. In questo servizio il ciclo è tale che la corrente di avviamento non influenza la sovratemperatura in maniera significativa.
- S4 Servizio intermittente periodico con avviamento: Sequenza di cicli di funzionamento identici, ciascuno comprendente un tempo non trascurabile di avviamento, un periodo di funzionamento a carico costante ed un tempo di riposo.
- S5 Servizio intermittente periodico con frenatura elettrica: Sequenza di cicli di funzionamento identici, ciascuno comprendente un tempo non trascurabile di avviamento, un periodo di funzionamento a carico costante, una fase di frenatura elettrica rapida ed un tempo di riposo.
- S6 Servizio ininterrotto periodico: Sequenza di cicli di funzionamento identici, ciascuno comprendente un periodo di funzionamento a carico costante ed un tempo di funzionamento a vuoto. Non esiste alcun periodo di riposo.
- S7 Servizio ininterrotto periodico con frenatura elettrica: Sequenza di cicli di funzionamento identici, ciascuno comprendente un tempo di avviamento, un periodo di funzionamento a carico costante ed un tempo di frenatura elettrica. Non esiste alcun periodo di riposo.
- S8 Servizio ininterrotto periodico con variazione correlate di carico di velocità: Sequenza di cicli di funzionamento identici, ciascuno comprendente una fase di funzionamento a carico costante corrispondente ad una prestabilita velocità di rotazione, seguito da uno o più periodi di funzionamento con altri carichi costanti corrispondenti a diverse velocità di rotazione (realizzato per esempio mediante cambio del numero dei poli nel caso dei motori ad induzione). Non esiste alcun periodo di riposo.
- S9 Servizio con variazioni periodiche di carico e di velocità: Servizio in cui normalmente il carico e la velocità variano in modo non periodico nel campo del funzionamento ammissibile. Questo servizio comprende sovraccarichi frequentemente applicati che possono essere largamente superiori ai valori di pieno carico.
- S10 Servizio con carichi distinti e costanti: Servizio che consiste in un numero specifico di valori distinti di carico (o carico equivalente), mantenendo ogni valore per un periodo sufficiente per consentire alla macchina di raggiungere l’equilibrio termico. Il carico minimo durante il ciclo di servizio può avere valore zero (a vuoto o in stato di riposo).
Efficienza Energetica e Classi IE
La serie di norme CEI EN 60034 definisce le classi internazionali di efficienza energetica dei motori elettrici trifase a velocità costante. Le classi vanno da IE1 (efficienza standard) fino a IE5 (efficienza ultra premium) e costituiscono il riferimento normativo per la progettazione e la scelta dei motori in base al loro rendimento.
Metodi di Prova e Misurazione del Rendimento
Per garantire la conformità e la trasparenza, le norme CEI EN 60034 stabiliscono i metodi normalizzati per la determinazione, mediante prove, delle perdite e del rendimento. Queste norme si applicano alle macchine in corrente continua (c.c.) e alle macchine in corrente alternata (c.a.) sincrone ed asincrone di tutte le taglie previste nella EN/IEC 60034-1. Specificare il metodo di prova standardizzato per misurare il rendimento energetico dei motori elettrici consente di ottenere dati affidabili e comparabili, indipendentemente dal costruttore o dal modello.
Altre Normative Rilevanti per i Motori Elettrici
Oltre alla serie 60034 e alla direttiva Ecodesign, altre normative possono influenzare l'applicazione e la progettazione dei motori elettrici in contesti specifici:
- La normativa ATEX (Atmosphères Explosibles) si applica ai motori destinati a operare in ambienti potenzialmente esplosivi, come raffinerie, impianti chimici o industrie del gas. Essa richiede progettazioni specifiche e certificazioni conformi per prevenire rischi di innesco.
- Il regolamento REACH (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) e la direttiva RoHS (Restriction of Hazardous Substances) impongono limitazioni severe sull’uso di sostanze chimiche pericolose nei componenti elettrici.
L'Importanza dell'Adeguamento Normativo
Per adeguarsi alle normative Ecodesign e ad altre direttive pertinenti, è fondamentale che le aziende procedano ad una valutazione dettagliata dei motori in uso. Adottare e rispettare questi requisiti non solo garantisce la conformità legale, ma promuove anche una cultura industriale più responsabile e orientata all'innovazione e all'efficienza.