1. Cos’è l’inverter?

Gli inverter non vanno confusi con altri apparecchi softstart, che hanno sembianze analoghe ma concetti di funzionamento, caratteristiche e prestazioni diverse.

Il softstart è un avviatore elettronico che permette l’avvio e l’arresto del motore in maniera graduale agendo di base sui parametri di tensione e corrente, ma una volta terminato l’avviamento, alimenta il motore a frequenza fissa di 50 Hz, o viene addirittura bypassato.

L’inverter invece gestisce la variazione di velocità del motore variando la frequenza di alimentazione. La capacità di variare la frequenza non è solo limitata alle fasi di avvio e arresto ma anche durante tutto il tempo di marcia del motore. Sono appositamente studiati per il controllo elettronico e la gestione di sistemi di pompaggio con il fine di garantire economicità di esercizio, pressione costante e silenziosità di funzionamento. Il raggiungimento di questi obiettivi è consentito dalla riduzione delle correnti di spunto in fase di partenza, dal minor assorbimento delle elettropompe a regime e dalla gradualità di spegnimento dei motori la cui rotazione viene modulata a seconda della quantità di liquido prelevato dall’impianto. Si annulla così lo spreco di energia tipico dei gruppi di pompaggio azionati da pressostati o ad altre apparecchiature elettroniche.

La dolcezza con la quale le pompe si avviano e si spengono contribuisce inoltre alla sostanziale riduzione dei colpi di ariete a beneficio del confort e della longevità dell’impianto. Gli inverter possono gestire pompe di superficie, pompe sommerse, pompe per riscaldamento e refrigerazione indipendentemente dalla loro portata e pressione di esercizio; oltre al collegamento elettrico necessitano soltanto di un sensore che legga la pressione idrica dell’impianto. Possono essere installati sia a bordo motore, in sostituzione del coperchio deputato alla chiusura della morsettiera, oppure a parete e sono presentati nelle versioni a sviluppo orizzontale o verticale; sostituiscono agevolmente i quadri elettrici di protezione magnetotermica delle elettropompe preservandole da guasti provocati da sovratensioni, assorbimenti anomali di corrente, marcia a secco oppure a mandata chiusa.

Primeggiano per affidabilità e semplicità di installazione perché sono dispositivi autoinstallanti che rilevano automaticamente la curva della pompa e tutti i parametri necessari per la taratura, leggendo dal solo cavo di alimentazione le grandezze elettriche del motore per poi, in funzione di queste e dei dati ricevuti dal sensore di pressione, variare frequenza e tensione procedendo automaticamente alla regolazione della pressione di mandata. Risultano autoregolati con ottima precisione sia la pressione massima di lavoro della pompa che il flusso minimo di arresto per mandata chiusa e funzionamento a secco.

2. I tre principali motivi per scegliere di utilizzare un inverter

La tecnologia ad inverter, ormai da qualche anno, sta rivoluzionando il mondo dell'idraulica. Tuttavia in tanti si chiedono se sia solo una trovata di marketing.

Vediamo di seguito tre motivi perché possa essere invece molto utile.

2.1 Pressione costante

L'inverter può variare la tensione e la frequenza della corrente alternata in uscita, permettendo quindi di modulare i giri del motore a seconda della richiesta d'acqua e di garantire quindi sempre un regime costante di pressione nell'impianto. Stop quindi a sbalzi all'apertura dei rubinetti, o a fastidiose mancanze di pressione quando si richiede acqua a sufficienza. Una volta scelta la pressione desiderata, l'inverter vi darà pressione costante, sempre.

2.2 Risparmio energetico

Se i giri del motore sono modulati in base alla effettiva richiesta, l'inverter farà funzionare l'impianto non sempre al massimo delle sue possibilità ma sempre sulla base del carico richiesto. Questo garantisce non solo risparmio di energia ma anche durata, ottenendo un'usura minore dell'impianto. Alcuni modelli uniscono a tutte queste funzioni il comfort di una silenziosità maggiore e di un parametro importante come il soft start, per garantire uno spunto adeguato in caso di partenza dell'impianto.

2.3 Protezione totale

Legato alla tecnologia inverter è la possibilità di controllare meglio e con maggior precisione eventuali sbalzi nei regimi di funzionamento. A questo va unita poi una serie di protezioni aggiuntive quali il controllo della marcia a secco della pompa, la protezione della sovrapressione, la sovralimentazione, la funzione antibloccaggio e il controllo delle ripartenze.

3. Quando si usa l’inverter nei sistemi di pompaggio?

Le applicazioni dell’inverter nei sistemi di pompaggio diventano molteplici tanto più quando se ne comprende la logica di funzionamento. Ad esempio oltre a permettermi di mantenere costante la pressione un inverter può permettermi di mantenere costante la portata o il livello dell'acqua.

E’ bene definire con chiarezza cosa si vuole ottenere in quanto spesso l’inverter viene impiegato in maniera impropria (solo per realizzare avviamenti ed arresti graduali) o in maniera errata, rendendone vano l’impiego e l’investimento effettuato. Non ha molto senso usare l’inverter per ottenere delle regolazioni di portata o pressione su più di 2 unità funzionanti in parallelo, in quanto la regolazione potrebbe subire dei pendolamenti, inoltre l’utilizzo di 3 o 4 macchine in parallelo, funzionanti a velocità fissa, consentono già un buon frazionamento della capacità totale di pompaggio. Nel pompaggio di acque reflue la gestione con inverter, in alternativa al sistema on-off, può essere impiegata per ridurre le perdite energetiche; questo nei casi in cui il sistema idraulico presenta alte perdite di carico dovute ad attrito, rispetto al dislivello geodetico (pompaggi in pressione su lunghe condotte)

3.1 Impiego dell'inverter per mantenere la pressione costante

Il nostro sistema di pompaggio preleva acqua da un serbatoio di accumulo e pompa in una rete di distribuzione. Lo scopo è quello di mantenere una determinata pressione in rete, nonostante le portate richieste dagli utenti variano notevolmente da momento a momento.

Soluzione:

Adottando un inverter e gestendo il pompaggio con la logica della “pressione costante”, possiamo risolvere il problema. Rilevando la pressione sul collettore, con un sensore di pressione sarà possibile regolare la velocità della pompe e di conseguenza la pressione in maniera tale che venga mantenuto un set-point fissato dall’operatore. In questi casi non è richiesta una pressione costante in assoluto, bensì un funzionamento entro un determinato range.

Esempio di pompaggio a pressione costante:

Logica di funzionamento. L’operatore definisce un set-point di pressione. Il sistema si attiva su consenso operatore, la regolazione di velocità viene effettuata secondo un algoritmo PID che dipende dallo scostamento della pressione misurata rispetto al set-point impostato. Se la pressione cresce, la pompa verrà azionata a velocità minore, se la pressione scende, la pompa aumenterà di velocità. Così facendo si otterrà una pressione in rete pressoché costante, ed in ogni caso entro le bande di tolleranza impostate.

Apparecchiature occorrenti: 1 sensore di pressione analogico. 1 inverter per pompa.

3.2 Impiego dell'inverter per mantenere il livello costante

Abbiamo un pozzo fognario o un serbatoio di accumulo di acqua reflue. Gli afflussi di liquidi variano notevolmente da momento a momento riscontriamo quindi grandi variazioni tra le portate massime e minime in ingresso. La pompa è sollecitata dai numerosi avviamenti e fermate.

Soluzione:

Adottando un inverter e gestendo il pompaggio con la logica del “livello costante”, possiamo risolvere il problema. Rilevando il livello in vasca con un misuratore analogico sarà possibile regolare la velocità della pompa e di conseguenza la portata in maniera tale che il livello rimanga costante, ovvero tanta acqua entra in vasca, tanta ne viene pompata via dal sistema.

Esempio di pompaggio a livello costante:

Logica di funzionamento. L’operatore definisce un set-point di livello tale da ottenere la massima capacità di polmonazione del pozzo; il sistema si attiva al raggiungimento della soglia di abilitazione, la regolazione di velocità viene effettuata secondo un algoritmo PID che dipende dallo scostamento del livello in vasca rispetto al set-point impostato. Se il livello cresce, la pompa verrà azionata a velocità maggiore, se il livello scende, la pompa rallenterà. Così facendo si limiterà al massimo il numero di sequenze di marcia e arresto della pompa.

Apparecchiature occorrenti: 1 sensore di livello analogico. 2 interruttori di livello digitali. 1 inverter per pompa. 1 controllore di gestione.

4. Impiego dell'inverter per mantenere la portata costante

Stiamo realizzando un pompaggio iniziale di un depuratore. il nostro scopo è quello di alimentare la linea di trattamento con un flusso costante al fine di ottenere la massima efficienza dall’impianto.

Soluzione:

Adottando un inverter e gestendo il pompaggio con la logica della “portata costante”, possiamo risolvere il problema. Rilevando la portata sul collettore, con un misuratore di portata sarà possibile regolare la velocità della pompa e di conseguenza la portata in maniera tale che venga mantenuto un set-point fissato dall’operatore. E’ ovvio che questo sistema richiede una vasca di polmonazione per sopperire ai momenti di punta e a quelli di bassa portata.

Esempio pompaggio a portata costante:

Logica di funzionamento. L’operatore definisce un set-point di portata. Il sistema si attiva al raggiungimento della soglia di abilitazione, la regolazione di velocità viene effettuata secondo un algoritmo PID che dipende dallo scostamento della portata misurata rispetto al set-point impostato. Se la portata cresce, la pompa verrà azionata a velocità minore, se la portata scende, la pompa aumenterà di velocità. Così facendo si otterrà un flusso pompato con portata pressoché costante. Importante è poter disporre di un’adeguato volume polmone.

Apparecchiature occorrenti: 1 sensore di livello analogico. 1 misuratore di portata. 2 interruttori di livello digitali. 1 inverter per pompa. 1 controllore di gestione.