Cuscinetti a Sfera Ceramici

Dal 2009 CeramicSpeed lavora con diverse realtà industriali e fornitori di energia danesi per progettare cuscinetti dalla massima efficienza energetica e documentare le proprie scoperte. Il progetto è stato in parte finanziato dalla ELFORSK (il reparto R&D dell’Associazione danese per l’energia), e ha visto l’utilizzo sia di cuscinetti tradizionali in acciaio che di cuscinetti isolanti CeramicSpeed LongLife.

Recentemente il progetto è stato completato, e l’esito è stato così eclatante da far meritare a CeramicSpeed il premio ELFORSK 2013. A seconda delle dimensioni del cuscinetto è possibile ottenere una riduzione nei consumi energetici del 50-70% utilizzando i cuscinetti ibridi CeramicSpeed.

Le misurazioni prese sul cuscinetto grande 6318 mostrano che i cuscinetti CeramicSpeed dotati di sfere ceramiche raggiungono una temperatura di esercizio notevolmente inferiore.  Ciò si applica sia in presenza che in assenza di tenute generanti attrito. I cuscinetti CeramicSpeed hanno una temperatura di esercizio inferiore pari a 20 – 45°, sia a temperature elevate che basse.

Il tempo di arresto è stato 2-4 volte maggiore per i cuscinetti CeramicSpeed (158-424 secondi) rispetto a quelli standard (69-134 secondi). Questo dimostra chiaramente che i cuscinetti CeramicSpeed assorbono meno energia rispetto agli equivalenti con sfere in acciaio (vedere figura 1). In genere, i cuscinetti dotati di tenute generanti attrito assorbono più energia; tuttavia, i cuscinetti CeramicSpeed raggiungono comunque una temperatura di esercizio inferiore e un tempo di arresto maggiore, assorbendo meno energia rispetto ai cuscinetti standard dotati di sfere in acciaio. Infine, le prove svolte attestando che la dispersione di energia all’interno di un cuscinetto 6318 si riduce di almeno il 50%.

Anche le misure prese sul cuscinetto 6205, di dimensioni inferiori, hanno dimostrato che i cuscinetti dotati di sfere ceramiche presentano un grado di dispersione energetica inferiore rispetto alle controparti con sfere in acciaio. Ciò si applica sia ai cuscinetti standard che a quelli E2, molto efficienti dal punto di vista energetico. La dispersione ridotta dei cuscinetti CeramicSpeed è stata attestata anche misurando il tempo di arresto su un Grundfos-Normmotor. In definitiva, si può concludere che la dispersione energetica in un cuscinetto è riducibile di almeno il 60-70% utilizzando i cuscinetti CeramicSpeed invece di quelli standard.

Questo significa che i cuscinetti CeramicSpeed incrementano l’efficienza di conversione energetica dello 0,7-1,3% sui motori più piccoli, e dello 0,2-0,4% su motori da 90kW e superiori. La figura 2 sottostante illustra un calcolo dei tempi di ammortamento basato puramente sui risparmi energetici ed effettuato su una selezione di misure di motori:

Il progetto ELFORSK ha prodotto una documentazione fondamentale per dimostrare che, per esempio, il cuscinetto CeramicSpeed LongLife Insulate, appositamente progettato per essere usato all’interno di motori elettrici, genera i risparmi energetici annunciati. Le informazioni dettagliate prodotte dallo studio in merito ad altri fattori, per esempio le conseguenze di differenti temperature di esercizio, tempi di arresto, giri al minuto e temperatura ambiente, hanno inoltre consentito a CeramicSpeed di ottimizzare i propri prodotti standard.