Industria Fusoria 4/2018

energia
Grazie ai numerosi sviluppi, la
tecnologia delle fornaci ad induzione
ha raggiunto un elevato
livello di efcienza generale.
Nella fonderia di ghisa il livello
di energia può ammontare ad un
massimo del 75% (Fig. 1).
La dissipazione di energia avviene
principalmente sotto forma di
perdite ohmniche dalle bobine
ed il sistema elettrico, mentre
le perdite termiche sono basse.
Nella fonderia di ghisa queste
perdite ammontano approssimativamente
ad un 20-25% della
potenza in ingresso, mentre nel
caso del rame le perdite aumentano
no ad un 35-40%. Quindi
in un forno fusorio per ghisa con
una potenza di 8 MW il quantitativo
di potenza dissipata sarà
nell’ordine approssimativamente
di 2 MW. Questo elevato ammontare
di calore sprecato deve
essere stabilmente ridirezionato
attraverso un potente sistema
di raffreddamento ad acqua per
mantenere una temperatura
dell’acqua nella linea di alimentazione
appropriatamente basso.
Inutile a dirsi intensi sforzi nella
ricerca si stanno eseguendo per
ridurre ulteriori perdite ohmniche.
Quindi sono state raggiunte
riduzioni dal 4 al 9% in funzione
del metallo che viene fuso attraverso
l’utilizzo di bobine speciali
appositamente progettate.
Una seconda opzione è quella di
recuperare e quindi riutilizzare la
grande quantità di calore accumulata
nell’acqua del sistema di
raffreddamento. Va notato che
qui il recupero dell’energia lavora
al meglio ad una elevata temperatura
dell’acqua di raffreddamento
che dovrebbe, inoltre
rimanere il più costante possibile.
Allo stesso tempo il consumo
energetico delle pompe per l’acqua
di raffreddamento e dei ventilatori
ausiliari del raffreddatore
ad aria o raffreddatore evaporativo
dovrebbe essere ridotto.
I parametri base nel valutare un
sistema di raffreddamento ad
acqua sono la richiesta di acqua
dei componenti che necessitano
di raffreddamento, le temperature
massime di andata e ritorno e
l’aumento di temperatura accettabile.
In alcuni casi due circuiti
chiusi di raffreddamento mutuamente
indipendenti sono utilizzati
in vista dei diversi requisiti di
qualità dell’acqua per raffreddare
in forno e per raffreddare gli
equipaggiamenti elettrici (convertitori,
canalizzatori).
Spesso il forno ed i sistemi elettrici
sono asserviti da un circuito
comune, specialmente quando
si utilizzano convertitori IGBT.
100%
potenza immessa
75%
calore
utilizzato
Fig. 1 - Diagramma del usso energetico per un processo di fonderia di ghisa.
dell’acqua di raffreddamento
nelle bobine cala signicativamente,
mentre la richiesta di
energia elettrica rimane inutilmente
alta.
Gli svantaggi di questa pratica
appena descritta possono essere
riassunti così:
Il sistema di raffreddamento ad
acqua viene dimensionato ed il
suo regime operativo è progettato
per la piena potenza del forno
fusorio più un denito margine
di sicurezza. Il limite di temperatura
accettabile, che ammonta a
85°C per le bobine della fornace
e 45°C per il circuito elettrico
non devono essere superate.
Se le pompe per l’acqua di raffreddamento
lavorano a massima
velocità senza considerare il
quantitativo di calore realmente
dissipato, il sistema continua a
fornire il suo pieno potere refrigerante
anche in modalità operative
come ad esempio mantenere
il fuso alla temperatura o
lo spegnimento della fornace.
Come risultato, la temperatura
perdite al trasformatore
perdite al convertitore
perdite ai canalizzatori
perdite dalla bobina
perdite degli equipaggiamenti
perdite di calore
• Variazione delle temperature
dell’acqua di ritorno.
• Livello di temperatura momentaneamente
basso.
• Assorbimento di potenza
delle pompe per il sistema di
raffreddamento ad acqua inutilmente
elevato.
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