Generatore e batteria per la saldatura: dimensionamento, rumorosità e funzionamento

Cos'è un'unità di alimentazione mobile?

Un'unità di alimentazione mobile è una centrale elettrica a batteria in formato valigia: una batteria al litio, un inverter che eroga 230 V AC / 50 Hz di qualità di rete, e prese o uscite CEE per le macchine. Le unità più piccole gestiscono circa 2-4 kWh e 3-4 kW di potenza continua con elevata potenza di picco, mentre le unità più grandi si attestano su 8-10 kWh e 10-11 kW di potenza continua.

La differenza rispetto a un generatore è fondamentale in cantiere: nessun gas di scarico, nessun carburante, nessuna procedura di avviamento. L'unità si accende, fornisce tensione e frequenza stabili ed emette un rumore inferiore a 10 dB(A) - a titolo di confronto, una sveglia emette circa 40 dB(A).

Perché usare una batteria invece di un generatore?

Corrente di qualità di rete: un buon inverter fornisce tensione e frequenza stabili indipendentemente dal carico. Questo è importante per le saldatrici per manicotti elettrici e le macchine per saldatura di testa che calcolano e documentano in base alla qualità dell'alimentazione, e per l'elettronica che può guastarsi in caso di corrente del generatore instabile.

Rumorosità e vicinato: l'unità può essere utilizzata al chiuso, negli scavi in zone residenziali, di notte e in aree con requisiti di bassa rumorosità, senza gas di scarico che altrimenti dovrebbero essere ventilati fuori dallo scavo.

Nessuna logistica del carburante: niente gasolio o benzina in cantiere, niente taniche di carburante nel furgone e nessun rischio di sversamento. La ricarica avviene tramite la rete domestica (230 V) o più rapidamente su trifase (400 V), tipicamente in 2-5 ore a seconda della potenza di ricarica.

Manutenzione e funzionamento: nessun cambio dell'olio, nessuna candela, nessun avvio a freddo. L'unità è pronta all'uso dopo essere stata caricata, anche dopo lunghi periodi di inattività.

Generatore: dimensionamento in base alla corrente di spunto, non alla targhetta

Un generatore deve essere in grado di erogare sia la potenza continua sia i picchi di corrente richiesti dall'elemento termico e dal sistema idraulico all'avviamento. La potenza utile diminuisce se vengono azionate contemporaneamente altre attrezzature e diminuisce ulteriormente in caso di basse temperature e carichi elevati.

Scegliere un generatore con una buona regolazione se deve alimentare una macchina controllata o una saldatrice per manicotti elettrici. Una scarsa regolazione genera fluttuazioni di tensione che il sistema di controllo interpreta come un errore, causando l'interruzione della saldatura, spesso a metà del ciclo di riscaldamento.

Non avviare mai utenze di grandi dimensioni come compressori o generatori di aria calda contemporaneamente a una saldatura. È preferibile sequenziare le lavorazioni in modo che il carico sul generatore rimanga stabile. Se la macchina continua a interrompersi per problemi di corrente, farla controllare: consultare assistenza e manutenzione delle saldatrici.

Un power bank mobile costituisce una valida alternativa al generatore quando l'attività non richiede potenza per l'intera giornata: nessun rumore del motore, nessuna emissione di scarico in cantiere e nessun consumo al minimo. Vantaggi, avvertenze e dimensionamento sono descritti nella sezione sui power bank mobili riportata di seguito.

Requisiti del generatore per la saldatura per termofusione di testa: kW, kVA e AVR

La saldatura di testa impone requisiti diversi al generatore rispetto alla saldatura per elettrofusione: in questo caso non si tratta di un breve picco di corrente, bensì dell'elemento termico, della pialla e dell'impianto idraulico che funzionano contemporaneamente per un periodo prolungato. La potenza continua del generatore deve pertanto corrispondere almeno alla potenza nominale totale della macchina, prevedendo un margine per la corrente di spunto all'avvio della pialla e del sistema idraulico.

La potenza aumenta all'aumentare del diametro. Le macchine variano tipicamente da circa 2,65 kW per Ø160 a circa 5,4 kW per Ø355 a 230 V, e da circa 6,5 kW per Ø500 a 21-43 kW per i diametri maggiori a 400 V. Come regola generale, il generatore dovrebbe essere in grado di erogare circa 1,5 volte la potenza nominale della macchina, in modo che la corrente di spunto e la caduta di tensione non provochino interruzioni a metà di una giunzione.

I kVA si ottengono dividendo i kW per il fattore di potenza, qui considerato pari a 0,8: 3,65 kW corrispondono a circa 4,6 kVA, e 11,65 kW a circa 14,6 kVA. I valori nella tabella sono arrotondati per eccesso poiché la potenza utile del generatore diminuisce quando si surriscalda e poiché in cantiere raramente è in funzione una sola macchina.

La regolazione è fondamentale quando la macchina è dotata di WeldControl o CNC. Il sistema di controllo monitora la tensione di alimentazione e si arresta in caso di fluttuazioni; pertanto il generatore deve disporre di regolazione AVR o essere un generatore inverter con tensione sinusoidale pura. Un generatore senza regolazione può erogare una potenza sufficiente e ciononostante interrompere la saldatura durante la fase di riscaldamento. Per le macchine manuali e meccaniche i requisiti sono meno stringenti, ma una tensione stabile garantisce comunque un processo di saldatura più uniforme.

I requisiti per la saldatura per elettrofusione sono inferiori e sono illustrati nella sezione requisiti del generatore per manicotti elettrici, dove è anche possibile calcolare le specifiche per il raccordo in oggetto. Se la macchina deve funzionare a generatore per l'intera giornata, verificare anche il carburante, la messa a terra e che il cavo sia completamente srotolato prima di inserire la spina.

Power bank mobili: energia senza il rumore del generatore

Un power bank mobile è una batteria con inverter integrato che fornisce 230 V – e nelle versioni più grandi anche 400 V – alla saldatrice. Sostituisce il generatore nei luoghi di lavoro sprovvisti di elettricità e dove non vi è spazio o non si desidera avere un motore in funzione per tutto il giorno.

Il vantaggio più evidente è la rumorosità. Un generatore rimane acceso anche quando non si sta saldando e, in una strada residenziale tranquilla, presso un impianto di depurazione o in un'area urbana, è questo il rumore che vicini e autorità notano. Con un power bank è possibile sentire il canto degli uccelli tra una giunzione e l'altra e conversare normalmente con i colleghi o al telefono senza dover urlare. Questo contribuisce anche a ridurre la fatica lavorativa, poiché la comunicazione e la concentrazione non vengono logorate dal rumore.

Dal punto di vista ambientale si ottengono due vantaggi: nessuna emissione di scarico sul luogo di lavoro e nessun consumo al minimo. Un generatore brucia carburante indipendentemente dal fatto che si stia saldando o meno, e i gas di scarico devono essere tenuti lontani da scavi, scantinati e spazi chiusi dove la anidride carbonica può accumularsi. Un power bank non emette alcuna sostanza durante l'uso e può essere ricaricato dalla rete elettrica o da impianti fotovoltaici presso depositi e capannoni.

Dal punto di vista economico, il calcolo va fatto per singola attività: un power bank ha un costo di acquisto superiore rispetto a un generatore equivalente, ma in compenso non comporta spese di carburante, nessun cambio di olio e filtri e una manutenzione notevolmente inferiore. Nelle attività ricorrenti in ambito urbano, dove il generatore rimarrebbe altrimenti al minimo per la maggior parte della giornata, la differenza di costo viene spesso ammortizzata. Se è necessario saldare grandi diametri per l'intera giornata, un generatore o un allacciamento fisso rimangono comunque la soluzione più economica per kWh.

Dal punto di vista pratico, il dimensionamento deve basarsi su due aspetti: il fabbisogno di potenza della macchina (vedere le tabelle precedenti) e l'energia per giunzione, ovvero quante saldature è necessario eseguire con una singola ricarica. Verificare inoltre che l'uscita fornisca una tensione sinusoidale stabile (WeldControl e CNC monitorano la tensione di alimentazione e si arrestano in caso di fluttuazioni) e che il power bank sia in grado di erogare la corrente di spunto per la pialla e l'impianto idraulico. La capacità diminuisce in caso di gelo, pertanto si raccomanda di non lasciare l'unità esposta al freddo durante la notte.

Spesso la soluzione migliore è una combinazione: power bank per le attività di piccola e media entità in ambito urbano, e generatore o allacciamento fisso a 400 V per i grandi diametri e per le lavorazioni che durano l'intera giornata. Contattateci per calcolare quale soluzione si adatti meglio alle vostre tipiche esigenze operative.

Cosa si può saldare a batteria?

Saldatura per elettrofusione: l'applicazione ideale. Una saldatrice per manicotti elettrici assorbe tipicamente meno di 1 kW e il consumo di energia è determinato soprattutto dal diametro del raccordo: maggiore è il diametro del raccordo e minore è il tempo di saldatura, maggiore è l'energia consumata per singola giunzione. Una piccola unità da 2-3 kWh costituisce pertanto la base per numerosi raccordi e un'intera giornata di lavoro. La batteria mantiene la tensione stabile fino allo scavo, anche in corrispondenza dell'ultimo raccordo.

Saldatura di testa: le macchine per tubi di diametro minore (tipicamente fino a Ø160-Ø200) assorbono 1,5-3,5 kW e possono essere generalmente alimentate da un'unità di alimentazione di medie dimensioni. Ricordare di verificare la fonte di alimentazione consigliata dalla macchina: alcune macchine richiedono corrente trifase e in tal caso l'unità deve disporre di un'uscita a 400 V (CEE 16/5); le unità più piccole erogano esclusivamente corrente monofase a 230 V.

Utensili e attrezzature ausiliarie: ricarica di batterie, raschiatori motorizzati, pompe, illuminazione e laptop; tutto ciò che normalmente grava sul generatore può essere collegato alle prese. Le unità di grandi dimensioni dispongono solitamente di prese CEE 16/3 (230 V), CEE 16/5 (400 V) e di connessioni per il collegamento in parallelo di due unità identiche qualora sia necessario raddoppiare la potenza.

Come individuare la giusta dimensione

Calcolare prima la potenza (kW): la somma delle utenze che devono funzionare contemporaneamente deve essere inferiore alla potenza continua dell'unità. I picchi di carico elettrico (avvio dell'elemento termico, del compressore o del motore) possono essere molte volte superiori alla corrente nominale, pertanto verificare che anche la potenza di picco sia sufficiente.

Calcolare successivamente l'energia (kWh): la potenza della macchina moltiplicata per il tempo totale di saldatura. Esempio: una macchina per saldatura di testa con un consumo medio di 2 kW e 4 ore di lavoro consuma circa 8 kWh. Mantenere inoltre un margine di sicurezza: una tenda fredda e umida e un periodo di riscaldamento prolungato possono aumentare i consumi, e la batteria non dovrebbe mai essere scaricata completamente.

Ricarica e logistica: valutare la potenza e il tempo di ricarica. Con una ricarica da 4,4 kW, un'unità da 8-9 kWh si ricarica completamente in circa 2 ore con corrente trifase e in circa 5 ore a 230 V. Ruote e maniglie sono estremamente utili in cantiere, e un cavo di collegamento in parallelo tra due unità identiche rappresenta un modo flessibile per ottenere una potenza supplementare quando l'attività lo richiede.

Power bank in pratica: ricarica, temperatura e collegamento

Il tempo di ricarica fa parte della pianificazione. Un'unità compatta da 230 V si ricarica da una normale presa di corrente ed è nuovamente pronta dopo alcune ore, mentre un'unità da 230/400 V può essere tipicamente ricaricata in circa 8 ore a 230 V e in un paio d'ore a 400 V. Se può essere ricaricata da un microinverter fotovoltaico presso il deposito, si risparmia energia di rete ed è pronta al mattino.

La temperatura impone dei limiti. La maggior parte delle unità può essere scaricata fino a circa -10 / -15 °C, ma la ricarica richiede solitamente temperature non inferiori allo zero e la capacità diminuisce in condizioni di freddo. Pertanto, non lasciare l'unità esposta al freddo durante la notte e portarla al chiuso quando deve essere ricaricata.

Se l'attività deve durare più a lungo di una singola ricarica, spesso è possibile collegare due unità in parallelo per ottenere sia una maggiore potenza sia una maggiore capacità. Si tratta di una soluzione flessibile per far fronte a esigenze crescenti senza dover acquistare un generatore.

La sicurezza è integrata: il sistema di gestione della batteria monitora le celle e le unità sono dotate di protezione contro sovratemperature e sottotemperature, sovraccarico, guasti di isolamento e arresto di emergenza. Verificare comunque il grado di protezione IP se l'unità deve essere utilizzata all'aperto tutto l'anno: l'IP65 resiste alla pioggia e alla polvere, mentre l'IP54 è destinato a un uso esterno più leggero.

Applicazione e sicurezza

Temperatura di lavoro: la maggior parte delle unità può essere utilizzata da circa 0 °C fino a 40-45 °C. Durante la stagione invernale, la batteria deve essere conservata e ricaricata al riparo dal gelo, e le basse temperature riducono le prestazioni: pianificare il consumo tenendo conto di questo fattore.

Grado di protezione e sicurezza: ricercare almeno la classe IP54 affinché pioggia e sporco non danneggino l'unità nello scavo. Non posizionare l'unità all'interno dello scavo, ma mantenerla su una superficie asciutta al di sopra di esso.

Sicurezza elettrica: continuare a utilizzare quadri di distribuzione protetti da interruttori differenziali (RCD) e prestare attenzione a cavi danneggiati, esattamente come per qualsiasi altra fonte di alimentazione. L'unità di alimentazione non sostituisce le normative elettriche del cantiere, ma semplicemente il generatore.

In breve

Un'unità di alimentazione mobile fornisce alla squadra di saldatura corrente di qualità di rete senza il rumore del generatore, senza carburante e senza manutenzione. Per la saldatura per elettrofusione è la soluzione ideale, mentre per la saldatura di testa di tubi di minori dimensioni può sostituire completamente il generatore. Scegliere in base alla potenza continua, alla potenza di picco, ai kWh e al tempo di ricarica, ricordando che l'unità deve essere idonea all'impiego nelle condizioni climatiche in cui si opera.