Quando i generatori funzionano in sovraccarico per periodi prolungati, producono eccessivo calore, il quale accelera il deterioramento dell'isolamento negli avvolgimenti. Anche il funzionamento al solo 10 percento oltre la capacità per mesi consecutivi può effettivamente dimezzare la durata dell'isolamento a causa dei danni termici interni. Il calore rende nel tempo le vernici degli avvolgimenti fragili, provocando la formazione di crepe che alla fine generano problemi tra le spire degli avvolgimenti. I conduttori in rame subiscono danni anche a causa dei cicli ripetuti di riscaldamento e raffreddamento. Questa sollecitazione termica ripetuta li indebolisce gradualmente, rendendo l'intero sistema meno efficiente e molto più soggetto a guasti proprio nei momenti di picco della richiesta di energia. Per questo una buona gestione del carico non è solo importante, ma assolutamente fondamentale per mantenere la stabilità termica e ottenere il massimo numero di anni da qualsiasi impianto generatore.
Quando i carichi cambiano rapidamente, emergono problemi relativi alla reattività del regolatore automatico di tensione (AVR), causando oscillazioni di tensione che superano la normale fascia del ±5%. Un improvviso aumento dei chilowatt riduce la capacità del sistema di adeguarsi, provocando cali di tensione che a volte scendono sotto il 90% del valore previsto. Tuttavia, non si tratta soltanto di numeri su uno schermo. Nella realtà, quando ciò accade, componenti elettronici sensibili possono subire danni e i motori potrebbero arrestarsi del tutto. Al contrario, quando si verifica un'improvvisa diminuzione della richiesta di carico, si assiste invece a picchi di tensione. Questi picchi sottopongono a sollecitazioni aggiuntive tutti i dispositivi collegati al sistema e, col tempo, potrebbero danneggiare irreparabilmente i materiali isolanti. La conclusione è chiara per chiunque gestisca sistemi elettrici quotidianamente: se non si gestiscono adeguatamente queste variazioni di carico, sia i generatori sia i dispositivi alimentati da essi finiranno per presentare problemi di affidabilità, prima o poi.
Sensori termici e vibratori collegati tramite tecnologia IoT controllano i gruppi elettrogeni a telaio aperto a intervalli di circa 500 millisecondi, inviando informazioni in tempo reale direttamente ai PLC che tutti conosciamo e apprezziamo. Cosa succede poi? Questi sistemi intelligenti regolano l'alimentazione di carburante e il raffreddamento in base alle effettive esigenze del carico, riducendo quel fastidioso ritardo all'avvio di circa il 40 percento rispetto ai tradizionali metodi manuali. Per quanto riguarda il mantenimento di un funzionamento regolare, i controlli adattivi danno ottimi risultati. Riescono a mantenere i livelli di tensione sopra il 90%, anche durante quei difficili periodi di transizione, riducendo le armoniche dannose e proteggendo gli avvolgimenti dai danni. Tutti questi comportamenti reattivi consentono ai generatori di gestire agevolmente richieste variabili senza alcuno sforzo.
Quando la richiesta del sistema si avvicina alla capacità massima, circuiti automatici di sconnessione intervengono rimuovendo in appena due secondi carichi non essenziali dalla rete. Elementi importanti come le luci di emergenza e i dispositivi medici rimangono collegati perché posizionati in cima a queste liste di priorità definite in anticipo. L'obiettivo principale di questa configurazione è evitare il collasso totale del sistema in caso di sovraccarico, ottenendo al contempo un notevole risparmio sui costi del carburante, compreso tra il 15 e persino il 22 percento quando i blackout durano per giorni consecutivi. Analizzando applicazioni reali in fabbriche e impianti, questo tipo di gestione intelligente dei carichi riduce significativamente l'arresto dei generatori, circa il 57% secondo test sul campo. Ciò avviene principalmente perché impedisce pericolose reazioni a catena in cui un componente surriscaldato provoca un guasto dopo l'altro in tutto il sistema.
I gruppi elettrogeni aperti devono essere sottoposti a derating quando funzionano oltre le condizioni standard. A quote superiori a 1.000 metri, l'aria più rarefatta riduce l'efficienza del motore, causando una perdita di potenza fino al 3% ogni aumento di 300 metri, secondo le linee guida ISO 8528. Temperature ambiente superiori a 40°C richiedono un derating dell'1-2% ogni aumento di 5,5°C per evitare il surriscaldamento.
Quando sono presenti carichi non lineari, come gli azionamenti a frequenza variabile, tendono a causare problemi di distorsione armonica. Correnti che superano l'10% di Distorsione Armonica Totale (THD) generano effettivamente calore aggiuntivo all'interno degli avvolgimenti. Ciò significa che gli ingegneri spesso devono ridurre la capacità del sistema tra il 5% e il 15% per evitare danni all'isolamento. Cosa succede quando si trascurano tutti questi aspetti? Beh, studi mostrano che i tassi di guasto aumentano di circa il 27% nei sistemi che non sono stati adeguatamente regolati. Per chiunque sia seriamente interessato alla gestione dell'energia, i calcoli corretti in kW dovrebbero sempre tenere conto dei requisiti specifici del sito relativi alla riduzione della capacità. In caso contrario, aspettarsi anni di funzionamento senza problemi equivale a chiedere troppo alle apparecchiature sottoposte a questo tipo di sollecitazioni.
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