Gruppi Elettrogeni

Una guida in 6 sezioni dedicata all'installazione dei gruppi elettrogeni

Sezione 1: Potenza termica dissipata dal gruppo elettrogeno

Esistono dei territori di confine in cui a volte, a ragione o per forza, si viene trascinati dagli eventi che accadono intorno a noi. Non intendo assolutamente fare della filosofia spicciola, ma questo è quanto accade quando generalmente ci si trova ad avere a che fare con componenti che richiedono sia conoscenze di tipo termico-meccanico che elettrico.

Un esempio classico è quello relativo all'installazione di gruppi elettrogeni: il committente sa solo che si tratta di una macchina per "avere la luce quando manca corrente dall'Enel". Per lui non esistono problemi di ventilazione dei locali, gestione dei fumi di scappamento, smaltimento del calore, rifornimento di carburante, insonorizzazione, ecc.; secondo il suo punto di vista un qualunque elettricista è pertanto perfettamente in grado di soddisfare tutte le sue esigenze. Per i piccoli gruppi (potenza < 2kVA) e per i grandi (potenza > 25 kVA) è effettivamente così: nel caso di quelli di piccola potenza non esistono oggettivamente complicazioni tecniche, per quelli di grande potenza il costruttore stesso del gruppo ci viene incontro con tutte le indicazioni necessarie ad una corretta installazione (esiste inoltre una legge specifica in quanto per potenza superiore ai 25kW è necessario il parere favorevole dei VVF).

Per i gruppi di taglia intermedia (potenza compresa tra i 2 kVA ed i 25 kVA) invece sorgono paradossalmente delle complicazioni legate a :

  • richiesta di installazione fissa con commutazione automatica al mancare della rete Enel
  • problemi di insonorizzazione
  • impossibilità nella maggior parte dei casi di installare i gruppi elettrogeni all'esterno in quanto la cofanatura non è idonea a questo tipo di posa
  • i locali messi a disposizione per l'ubicazione dei gruppi elettrogeni sono generalmente all'interno di edifici in scantinati o locali simili
  • difficoltà ad ottenere informazioni specifiche dai costruttori dei gruppi elettrogeni

Sulla richiesta di commutazione automatica e di insonorizzazione del gruppo non vi sono grosse problematiche: è sufficiente richiederli quando si acquista il gruppo elettrogeno.

Le difficoltà reali nascono quando il locale destinato all'alloggiamento del gruppo elettrogeno è interno all'edificio. In particolare:

  • è necessario che il locale sia dotato di un'ottima ventilazione al fine di garantire lo smaltimento del calore prodotto dal gruppo elettrogeno
  • è necessario predisporre una tubazione che scarichi all'esterno i fumi di combustione
  • è necessario verificare la solidità strutturale del basamento su cui verrà poggiato il gruppo elettrogeno.

Come si può ben capire la ventilazione dei locali e lo smaltimento di gas combusti è un argomento prettamente termico che mal si sposa con le conoscenze di un elettrico. Tuttavia nel seguito cercheremo di mettere in evidenza alcune considerazioni generali che possono risultare utili nella maggior parte dei casi pratici.

Consideriamo la ventilazione dei locali. Per capire i ragionamenti e le conclusioni che raggiungeremo nel seguito è necessario essere a conoscenza di alcune nozioni relative al funzionamento dei gruppi elettrogeni. Il gruppo elettrogeno è una macchina costituita da un motore termico accoppiato ad un generatore elettrico. Come tutti i motori termici pertanto dissipa la maggior parte dell'energia che viene introdotta chimicamente tramite il combustibile in calore.
Il calore prodotto dalla combustione deve essere smaltito al fine di limitare l'aumento della temperatura all'interno del locale in quanto oltre un certo limite il gruppo elettrogeno non riuscirebbe più a raffreddarsi.
Ma come viene smaltito il calore prodotto? Semplicemente attraverso la ventilazione del locale. E qual è la ventilazione necessaria? Anche qui sono necessarie alcune considerazioni di carattere termico. Quando si parla di calore da dissipare si parla sempre di potenza termica (in realtà si tratterebbe di energia ma per semplicità mi si passi l'approssimazione). Pertanto per dimensionare correttamente la ventilazione di un locale è necessario per prima cosa conoscere quale sia la potenza termica da dissipare.

Mentre per trasformatori e UPS la potenza dissipata (cioè quella termica da dissipare) è nota, per i gruppi elettrogeni generalmente non viene dichiarata dal costruttore. Tuttavia è abbastanza semplice determinarla. Per il principio di conservazione dell'energia, infatti, sappiamo che la potenza chimica introdotta tramite il combustibile in parte si trasforma in energia elettrica e in parte si trasforma in calore. Ma quanta energia chimica diventa energia termica? Per macchine di potenza compresa fra 2 e 10 kVA si può grossolanamente affermare che per ogni kW chimico introdotto si ottengono 0,25 kW di potenza elettrica e 0,75 kW di potenza termica ( si dice che la macchina ha un rendimento del 25%); mentre per macchine di potenza compresa tra i 10 kVA e i 25kVA si può affermare che per ogni kW chimico introdotto si ottengono 0,30 kW di potenza elettrica e 0,70 kW di potenza termica ( si dice che la macchina ha un rendimento del 30%).
Della potenza termica prodotta si può sostenere che il 50% se ne vada coi fumi di combustione e che il restante 50% vada a surriscaldare il mantello della macchina. Se la tubazione per lo scarico dei fumi di combustione è opportunamente coibentata all'interno del locale (la coibentazione è comunque opportuna al fine di evitare che parti accessibili presentino temperature superficiali troppo elevate) si può ritenere che solo la metà (25% del totale della potenza termica introdotta) contribuisca all'aumento della temperatura del locale.
Questo vuol dire in pratica che, per macchine fino a 10kVA, per ogni kW elettrico abbiamo circa 2,2 kW termici da dissipare, mentre per macchine di potenza compresa tra 10kVA e 25kVA per ogni kW elettrico introdotto abbiamo circa 1,75 kW termici da dissipare. A favore della sicurezza possiamo approssimare kVA a kW: pertanto se consideriamo, ad esempio, un gruppo elettrogeno da 5 kVA dovremo dissipare 11 kW termici.
Nota: i parametri introdotti relativi ai kW termici da dissipare sono indicativi e sovradimensionati a favore della sicurezza. Per calcoli più precisi è necessario disporre dei dati del costruttore.

Abbiamo detto che il calore prodotto può essere dissipato attraverso un'idonea ventilazione che garantisca un numero sufficiente di ricambi d'aria. Nelle sezioni successive vedremo cosa si intende per idonea ventilazione analizzandone le 2 possibili tipologie: naturale e forzata.